50. Гидравлически наивыгоднейший поперечный профиль трапецеидального канала.

По подсчитанным β и Q строим график зависимости Q=f(β)

Т ам где самое большое β, то и будет наивыгоднейшим

Β=3-5

52. Ограничение скоростей движения воды при расчёте каналов. Мероприятия по уменьшению или увеличению скоростей.

Средняя скорость v движения воды в проектируемом канале должна лежать в пределах V_мин≤V≤V_макс,

Где V_макс - так называемая максимальная допустимая средняя скорость при равномерном движении воды; V_мин – минимальная допустимая средняя скорость при равномерном движении воды.

Действительная скорость v зависит от уклона канала

Что касается минимальных допускаемых скоростей V_мин, то численные значения этих скоростей могут быть установлены, например, по Техническим условиям и нормам согласно которым V_мин = е

где е — коэффициент, учитывающий количество взвешенных наносов, их гранулометрический состав и шероховатость русла. Иногда при проектировании канала не удается выдержать условие V≥V_мин. В этом случае построенный канал периодически приходится очи­щать от отложившихся в нем наносов. Что касается условия V≤V_макс, то оно всегда должно быть выдержано, иначе канал будет разрушаться.

1. Мероприятия по увеличению скорости V_макс.

Здесь приходится при­менять, "например, покрытие откосов и дна канала каким-либо креплением в виде каменной мостовой, бетонной облицовки и т. п. Предусмотрев такое крепление для канала, выполненного в грунте, мы, естественно, увеличим V_макс

2. Мероприятия по уменьшению скорости V.

33.Местные потери напора при турбулентном напорном установившемся движении жидкости. Явление отрыва транзитной струи от стенок русла. Общий характер местных потерь напора.

При обтекании турбулентным потоком какой-либо преграды (рис. 4-27, а) происходит отрыв транзитной струи от стенки русла. При этом полу­чаем области А, заполненные множеством водоворотов; такое водоворотное движение в этих областях носит резко выраженный неустановившийся харак­тер. Будем именовать: области А водоворотными (или, иначе, вальцовыми или циркуляционными) областями;³ остальную часть потока — транзитной струей; поверхность abсd, отделяю­щую транзитную струю от водоворотных зон,— поверх­ностью раздела.

П оверхность раздела бывает выражена нерезко; она носит неустановившийся и неустойчивый характер:периодически эта поверхность получает местные искривления, которые прогрессируют и переходят в отдельные водовороты (вальцы);эти водовороты попадают затемв транзитную струю и уносятся ею; поверхность же раздела снова восстанавливается с тем,чтобы в последующие моменты времени опять распасться исвернуться в водовороты, и т. д.Постоянное возникновение в районе поверхности раздела водоворотов,попадающих в транзитную,способствует повышению пульсации скоростей и давлений в ней.

Переходя от рис. 4-27, а к осредненному потоку, водоворот-ную область показывают несколько условно — в виде, изображенном на рис. 4-27, б; штриховыми линиями здесь представлены линии тока о с р е д -н е н н о г о потока, а не траектории частиц жидкости.

Водоворотная область характеризуется возвратным тече­нием. Эпюры осредненных скоростей дают нулевые значения продольных скоростей и не только на стенках русла, но и на «средней» линии водоворот-ной области (см. чертеж).

Сечение 2—2, где заканчивается водоворотная зона, характеризуется как повышенной пульсацией скоростей и давлений, так и наличием сильно деформированной эпюры осредненных скоростей. На протяжении некоторого участка потока между сечениями 2—2 и 3—3 происходит: а) затухание пуль­саций до величин, свойственных равномерному движению, и б) выравнивание эпюры скоростей, причем в сечении 3—3 эта эпюра принимает «нормальную» форму, свойственную равномерному течению.

Как видно, водоворотные области, расположенные между сечениями 1—1 и 2—2 (рис. 4-27, б), нарушают «нормальный» характер движения жидкости на некоторой длине /Перех от сечения 2—2 до сечения 3—5; этот участок назо­вем переходным или послеводоворотным.

Через поверхность раздела благодаря пульсационным поперечным скоростям происходит некоторый обмен жидкости между водоворотной областью и транзитной струей. Турбулентные касательные напряжения, дей­ствующие вдоль поверхности раздела, относительно велики. Поэтому потеря напора в пределах водоворотной зоны получается большая. На длине пере­ходного (послеводоворотного) участка имеем также повышенные потери напора сравнительно с дальнейшими участками равномерного движения.

Если по поверхности раздела bed установить криволинейную твердую стенку русла, то получим безотрывную транзитную струю; потеря напора при этом значительно уменьшится. Такое снижение потерь напора объясняется тем, что касательные напряжения, возникающие вдоль установленной стенки, значительно меньше турбулентных касательных напряжений, действующих вдоль поверхности раздела.

Такие места потока в общем случае характеризуются:

а) местными искривлениями линий тока и живых сечений;

б) уменьшением или увеличением живых сечений вдоль потока;

в) возникновением местных отрывов транзитной струи от стенок русла, а следовательно, появлением водоворотных областей.

В пределах такого рода узлов, а также в пределах некоторого расстоя­ния за ними наблюдаем:

деформацию эпюр осредненных скоростей вдоль потока;

повышение пульсации скоростей и давлений.

Как было указано, повышение пульсации скоростей обусловливает уве­личение касательных турбулентных напряжений (в рассматриваемом осред-ненном потоке), что, в свою очередь, влечет за собой повышение потерь напора.

Таковы условия возникновения так называемых местных потерь на­пора kj.

Рассматривая далее вопрос о величине потерь напора в случае турбу­лентного движения, будем иметь в виду только область квадратичного сопро­тивления.