21.Определение глубины в сжатом сечении за плотиной.

Т.к сливная грань плотины имеет большой уклон, она криволинейна, то ур-е неравномерного движения здесь нельзя применять для определения величины h_c-сжатая глубина. Глубина h_с определяется из уравнения Бернулли, записанного для сечения 1-1 и С-С относительно О-О.

Потеря напора h_f от сечения 1-1 до С-С: , где-средняя скорость в сжатом сечении;_ζ-соответствующий коэффициент сопротивления. Соединяя ур-ее Бернули сечения 1-1 иc-C, получаем Вводим обозначение-коэффициент скорости, учитывающий потери напора в пределах сооружения (на участке потока от сечения 1-1 до сжатого сечения С-С) получаем(1). Дополнительно можем написатьгде-площадь сжатого сечения.

Уравнения (1) и (2) представляют собой систему двух уравнений с двумя неизвестными: h_c и v_c. Решая эту систему, находим величину h_c.

Система уравнений (1) и (2) может быть использована для определения h_c в случае любой плотины с затвором или без него. Эта система получена для русла нижнего бьефа любого поперечного сечения.

Трапецеидальное русло нижнего бьефа. В этом случае , гдеm-коэффициент откоса русла; b-ширина его по дну. Поэтому вместо ур-ний (1) и(2) можем написать одно расчётное ур-ние Это ур-ние приходится решать в отношениипутём подбора.

Прямоугольное русло нижнего бьефа (плоская задача). В этом случае ;w=bh_c; получаем v=q/h_c подставляя q/h_c=,

Уравнение явл. кубическим ( в отношении ) и поэтому имеет три корня: один- отрицательный, второй - удовлетворяющий условию 0<h_c<h_k, третий – характеризуемый условием h_c>h_k, где h_k-критическая глубина.

Следует запомнить, что в действительности h_с должно удовлетворять условию 0<h_c<h_k . При больших E₀ слагаемым h_с в уравнении (1) можно пренебречь и вместо (1) написать весьма простое расчетное ур-ие: этим уравнением следует пользоваться, когда, при этом ошибка в величинеh_c не будет превосходить 5 %.

Численные значения коэффициента φ_с можно рекомендовать следующие:

1 φ_с=0,85-0,95- для случая на рис. 1

2 φ_с=0,9-0,98- для случая на рис. 2

3.φ_с=0,8-0,9-для случая водосливной стенки неплавного очертания.

22.Сопряжение свободной струи с потоком в нижнем бьефе.

При сопряжении струи приходиться различать два случая ί>ί_к и ί<ί_к

1. ί>ί_к 2. ί<ί_к

1 случай встречается редко поэтому будем рассматривать только второй. Для него возможны 3 типа сопряжения струи с НБ.

1 тип: Сопряжение бьефов при помощи отогнанного прыжка, когда h”_C>h_н, l-длина отгона прыжка.

2 тип: Сопряжение бьефов при помощи затопленного прыжка

-затоплен.

3 тип: прыжок в сжатом сечении

При расчёте сопряжения бьефов устанавливают какой из типов сопряжения имеет место в расчётном случае. Для этого выполн. след. операции.

1. определяют по:

2. Определяют сопряженную с, т.е. представляют в сжатом сечении прыжок фиктивный

3. .

Существует три расчёта:

-общий аналитический

-при помощи спец.графиков

-приближенный(упрощенный)

23.Общие указания о гашении энергии в нижнем бьефе сооружений.

Относительно большая потенциальная энергия воды ВБ непосредственно за плотиной частично переходит в кинетическую энергию, в связи с чем скорости движения воды в НБ резко увеличивается. Для того чтобы уменьшить мощность необходимо на возможно более короткой длине за плотиной:1)преобразовать часть получившейся в НБ избыточной кинетической энергии в потенциальную, доводя относительно малую глубину h_с до величины h_н.2)погасить оставшуюся часть избыточной кинетической энергии, т.е. рассеять ее. Гася за плотиной избыточную кинетическую энергию, вместо отогнанного гидравлического прыжка, получаем, затопленный прыжок, причем мощность крепления в НБ снижается. Специальные устройства, сооружаемые в НБ с целью гашения энергии, называются гасителями энергии. Различают след. типы гасителей энергии:

4)специальные гасители энергии.

Идея заключается в том, что на пути потока устраиваются всевозможные препятствия, заставляющие его соответствующим образом деформироваться. В результате такой деформации потока происходит интенсивное рассеивание энергии. В отличии от водобойных колодцев и водобойных стенок, специальные гасители не поддаются гидравлическому расчету. Размеры их приходится назначать на основании опытов, проводимых в лаборатории с моделью проектируемого сооружения.