1.Czym różni się otwór mały od dużego? Jest to otwór w ściankach ograniczający obszary wypełnione cieczą, które umożliwiają wypływ tej cieczy poza obszar. Cały otwór musi być zalany cieczą, w przeciwnym wypadku jest to przelew. Gdy pole prędkości wypływającej cieczy nie zmienia się w świetle otworu (lub zmienia w sposób pomijalne mały) - OTWÓR MAŁY. Jeśli prędkość się zmienia - OTWÓR DUŻY. Duży otwór: Z_g>>Z_d (ogólna krawędź otworu blisko pow. swobodnej); mały: Z_g≈Z_d (górna krawędź blisko dolnej) Otwór duży: uwzględnia się zmienność pola prędkości; mały: nie uwzględnia się.
; μ_w=ϕ_v⋅ϕ_s

2.Warunki doboru pomp: Pompa -maszyna przepływowa umożliwiająca dostarczanie przepływającemu strumieniowi cieczy energii mechanicznej. W skład typowej instalacji pompowej wchodzą: zb. dolny, z którego pobierana jest ciecz, rurociąg ssący, pompa, rurociąg tłoczny i zb. górny. Jedną z najczęściej stosowanych pomp jest pompa wirnikowa, zwana odśrodkową. Parametrem charakteryzującym dany wirnik jest prędkość kątowa wyznaczona przy max. sprawności pompy. Jest to liczba obrotów na minutę, przy której pompa tłoczy wydatek Q=1m³/s na wysokość 1m. Dla każdej pompy przy danej prędkości kątowej możliwe jest wyznaczenie zależności H_m(Q) - krzywą charakterystyczną. Punkt pracy pompy wychodzi z przecięcia krzywych charakterystyki pomp i przewodu. Łączenie pomp: szeregowo:Q₁=Q₂=Q=const.; H_m=∑H_mi. Równoległe: Q_całk=Q₁+Q₂; wys. Podnoszenia: H=H₁=H₂. Charakterystyka przewodu:

3.Naprężenia denne w kanałach otwartych: po zestawieniu dwóch relacji 1) wzór Chezy - dla przepływu w ruchu ustalonym i jednostajnym, gdy uśrednione zmienne przepływu nie zależą od czasu t i od zmiennej przestrzennej x, r-nie zachowania pędu przyjmuje postać: gi_o­+Σ(τ_oiΔL_i/ρs)=0; 2) prędkość średnią:

to: wyznaczając z każdej z tych wielkości spadek dna i_o oraz porównując otrzymane wyrażenia, po uporządkowaniu, dostajemy relację dla NAPRĘŻENIA DENNEGO:
; pomijając wpływ wiatru na ruch cieczy (τ_p=0) ⇒
; dla przepływu wywołanego wyłącznie wiatrem (V=V_w) ⇒
. Dla ruchu wody w korytach otwartych (przy przepływie turbulentnym bez wpływu wiatru)stwierdzamy, że τ_d jest proporcjonalny do kwadratu prędkości średniej, przy czym wsp. proporcjonalności jest zależny od charakterystyki koryta jego napełnienia. τ_d≈ρv²/c², podstawiając do: ρgi_o+(τ_p/h)­-(τ_d/R_h)=0; τ_p=0 ⇒ V = c√R_n⋅i. Jest to zależność wiążąca średnią prędkość przepływu podłużnego(V) w korycie otwartym z geometryczną charakterystyką koryta (c, R_h, i_o).

4.Współczynnik strat Nikuradsego: Doświad. to polegało na pomiarze strat w rurociągu przy różnych prędkościach: - dla r. turbulentnego cieczy w przewodach zamkniętych istnieje zależność k_s/d dla wartości Re=2300 λ=(Re; k­_s/d); gdy Re> 2300 - wtedy r. turbulentny, a współczynnik oporu zaczyna zależeć też od chropowatości względnej (k- wymiar liniowy określa średnią chropowatość ścianki rury) - harfa Nikuradsego, zależność: λ=f(Re) (λ-z harfy Nikuradsego);

Δp=f(Re)Lρv²/d2

5.Ruch krytyczny (podkryt. i nadkryt.) dla Q=const h→∞ to E→∞, h→0 to E→0; dla E=const h→0 to Q→0, H→E to Q→0.

H_c-główna krzywa, przepływ z tą prędkością to przepływ krytyczny - ruch w którym przy stałym wydatku Q energia strumienia osiąga minimum lub przy stałej energii E wydatek Q osiąga maksimum.

F_r=V_c/√gh_c=1- ruch krytyczny Jeżeli v<v_c, h>h_c, F_r<1 - ruch spokojny (nadkryt.); v>v_c, F_r>1 - ruch rwący (podkryt.); s³/B=αQ²/g

Aby ruchem krytycznym płynął strumień jednostkowy i ustalony:
spadek krytyczny i_c=gO_z/αc²B Jeżeli B>>h to B≈O_z i i_c≈g/c⋅i; gdy i>i_c rwący, i<i_c spokojny. Przejście z ruchu nadkrytycznego w podkrytyczny odbywa się przy zachowaniu ciągłości zw. wody, natomiast z podk. w nadk. Odbywa się przez strefę nieciągłości zw. wody - odskok Bidone'a

6.Naprężenie styczne w przepływach: Naprężenie styczne do granicy obszaru daje się wyrazić jako pochodną prędkości stycznej w kierunku normalnym tej granicy τ_s=(μ+μ_t)∂μ_s/∂μ. Jeżeli brzeg ma charakter ścianki stycznej tłumiącej turbulencje to μ_t=0. ∂μ_s/∂μ- oblicza się trudno, metoda uproszczona: rozdzielenie obwodu L, przekroju S na odcinku l wzdłuż których można się spodziewać stosunkowo stałych wartości μ oraz normalnej pochodnej prędkości. Naprężenie styczne do pow.: μ_w=∂μ_s/∂μ=μ_p⋅∂μ_s/∂μ

7.Sposobby obliczeń sieci: metoda Cosa-(bazuje na prawach Kirhoffa); - suma spadków na obwodzie zamkniętym;

- suma natężeń wszystkich pędów wpływających do węzła = sumie natężeń wypływających z węzła. ∑Q_dopł=∑Q_odpł 1.Przyjęcie wydatków przepływu Q_i (i=1,..,I₂) w odcinkach każdego z pierścieni (znak + zgodnie z ruchem wskazówek zegara); 2. z głowy????

3. Sumujemy ΔH dla każdego pierścienia; 4.Sprawdzenie: - jeżeli ∑ΔH_i=0 (∑ΔH≤∑ΔH_dop) Q-zostały dobrze przybliżone-koniec obliczeń; -Jeżeli warunek nie jest spełniany wykonuje się korektę ΔQ=-∑ΔH_i(2∑(ΔH_i/Q_i) - poprawka wydatku 5. Dopływ ΔQ do Q i wracamy do punktu 2. cykl powtarzamy, aż do spełnienia warunku 2 z dostateczną dokładnością. Metoda uproszczona: zaniedbuje dla każdego odcinka przestrzenną zmienność przepływu i jako r-nie ruchu stosuje się wzór Chezy: V=c√R_hi_o.

Liczba niewiadomych - zależna od liczby odcinków węzłów i punktów skrajnych i punktów końcowych i stosuje się r-nie Darcy-Weisbacha, r-nie ciągłości w węzłach.

8.Współczynnik wydatku dla otworów μ_w-wsp. wydatku otworu.

Wydatek- całka pola prędkości po przekroju poprzecznym strumienia S_t. pole pow. przekroju<p.p. otworu

Wskutek kontrakcji: S_t=α_pS (α_p-wsp. przekroju) ds._t=α_pdS=α

v₂=const.

Najdokładniej μ_w - doświadczalnie dla małych otworów μ_w=0,62. Zależy nie tylko od wielkości otworu, ale także od jego zatopienia i lepkości wypływającej cieczy:

Wsp. wydatku dla otworu zatopionego nieznacznie różni się od odpowiedniej wartości dla otworu nie zatopionego:
(μ_w=ϕ_p⋅ϕ_s). Rzeczywista: ds.=ϕ_sdS^t

Q=ϕ_pϕ_s

9.Charakterystyka ośrodka porowego: (grunty naturalne; sztuczne materiały ziarniste). Ośrodek składa się z ogromnej liczby (mniejszych lub większych) ziarenek ciała stałego. Nie przylegają one ściśle, między nimi powstają wolne przestrzenie, tworzące nieregularny system drobnych porów (kanalików), przez które przepływa filtrujący płyn. Saturacja - całkowicie wypełnione wodą. Aeracja - częściowe wypełnienie wodą. n-współczynnik porowatości objętościowej. Charakteryzuje on filtrację. Własności ośrodka: n=lim _ΔV→VgΔV_p/ΔV gdzie: V_g- objętość graniczna, ΔV_p-obj. przewodu, ΔV- obj. próbki. ΔV_g=ΔV-ΔV_z, ΔV_z- obj. ziaren. Porowatość - miara miejsca dostępnego dla wody. Ośrodek jest izotropowy -gdy jest utworzony z ziaren o jednakowym zwartym kształcie dwu przekroju n_s­­=lim Δs_p/Δs (obj. porów i powierzchniowa). Objętość efektywnna ΔV_e - przestrzeń porowa biorąca udział w filtracji: n_e=lim ΔV_e/Δl. Wsp. odsączalności: związany z objętością cieczy zawartej w przestrzeni porowej. W_oc=lim_ΔV-ΔVg ΔV_oc/ΔV, obj. cieczy, która może grawit. wysączyć się ze skały.

Rys.

ΔHg=ΔHd

10.R-nie zachowania pędu dla modelu podłużnego: Przepływ podłużny - szczególny typ ruchu jednokierunkowego i jednowymiarowego, gdy wektor prędkości ma jedną niezerową składową wzdłuż tej samej osi układu odniesienia (Ox), która określa przestrzenną zmienną niezależna (w tym przypadku: u=u_x(x,t)i=V(x,t)i; składowa uśredniona w czasie _ ; składowa uśredniona względem przekroju poprzecznego • strumień _ );

R-nie zachowania masy:

gdzie: ∂/∂x(αV²/2) -człon adwekcyjny; α -współ. Saint-Venanta; ρ- gęstość; f_x -składowa siły masowej wzdłuż strumienia; pτ -naprężenia styczne na pobocznicy; O_z -obwód zwilżony;

Inaczej z książki: u=u_x(x,t)i;

11.R-nie Bernoullego dla cieczy nielepkiej (doskonałej): R-nie to tradycyjnie wyprowadza się dla cieczy nielepkiej. Dopiero w drugiej kolejności (po analizie zalet i wad otrzymanej relacji) dokonujemy niezbędnej korekty, uwzględniającej wpływ lepkości. Aby uzyskać szukaną zależność niezbędne jest przyjęcie 4 założeń: 1) płyn jest nielepki μ≡0; 2) przepływ jest ustalony (niezmienny w czasie) ∂/∂t≡0; 3) pole sił masowych jest potencjalne f=-gradΠ_m; 4) ciecz jest barotropowa ρ=ρ(p); r-nie dla dwóch punktów:

12.Wymiarowanie przelewów: Przelew - przegroda, ponad której górną krawędzią przepływa swobodny strumień cieczy, spiętrzonej przez tę przegrodę. Przelewy klasyfikuje się ze względu na różne ich cechy - zależnie od kształtu przekroju podłużnego ścianki przelewowej; zależnie od jej usytuowania w planie, w relacji do kierunku wektora prędkości cieczy dopływającej, zależnie od wzajemnej proporcji między szerokością przelewu a szerokością strumienia dopływającego, zależnie od kształtu krawędzi przelewowej w przekroju poprzecznym względem kierunku przepływu, ze względu na warunki hydrauliczne - zależnie od tego czy poziom wody za przelewem wpływa na jego wydatek (przelew zatopiony), czy nie wpływa (przelew niezatopiony). Wyznaczenie hydraulicznych parametrów przepływu przez przelew odbywa się za pomocą r-nia Bernoullego. Przyjmuje się, że układ linii prądu ustalonego przepływa w rejonie przelewu. Dla każdej z tych linii piszemy r-nie B., a całkując otrzymujemy profile pręd. przepływu nad krawędzią przelewu.Szukany wydatek(wartość jego jest przybliżona, więc uwzględniamy starty):

Wobec hydrostatycznego rozkładu ciśnienia mamy: p₁=p_o+ρg(H-z₁); Δh=ξ(V₁²/2g); V₁=Q/BH._­

13. PODZIAŁ PRZELEWÓW: Przelew - przegroda ustawiona w korycie, przed którą przelewa się woda płynąca tym korytem.

Ze względu na przekrój ścianki piętrzącej przelewy dzielimy:

1)o ostrej krawędzi - charakterystyczna wysoka ścianka, jeśli ciecz swobodnie spada na dolny poziom - nazywamy swobodnym; często stosowany jako urządzenie pomiarowe. Jeśli przestrzeń między strumieniem a ścianką przelewu pozbawiony jest powietrza - powstaje tam podciśnienie, może być częściowo lub całkowicie wypełniony wodą - przelew podtopiony;

2) o kształtach praktycznych - przelewający się strumień przylega do powierzchni spływu na całej jej długości. Przelewy te powodują najmniejsze zaburzenia przepływu. Im grubsza warstwa wody nad przelewem, tym mniejszy musi być spadek spływu. H_o=h+V²/2g; h- gr. warstwy wody nad przelewem; V-pręd. wody dopływającej ;

3) o szerokiej koronie - dł. poziomej krawędzi przelewu jest co najmniej równa trzykrotnej wysokości wzniesienia górnej wody nad koroną, L=3H; nie zatopiony ⇒a<h_p,
; zatopiony ⇒a>h_p,
;

Ze względu na warunki hydrauliczne pracy:

1) nie zatopione - przelew, w którym poziom wody dolnej nie wpływa na poziom wody górnej (nie wpływa na jego wydatek);

2) zatopione - przelew, w którym położenie wody dolnej wpływa na poziom wody górnej.

Wśród przelewów nie zatopionych o ostrej krawędzi można dodatkowo wyróżnić: *przelewy swobodne - gdy w przestrzeni pod przepływającym strumieniem ciśnienie powietrza p = ciśnieniu atmosf. p_a; *przelewy nieswobodne - gdy w przestrzeni pod przepływającym strumieniem ciśnienie powietrza p jest niższe niż ciśnieniu atmosf. p_a;

Ze względu na szer. przelewu w stosunku do szer. kanału wyróżniamy: *przelewy bez bocznego dławienia (bez kontrakcji bocznej); *przelewy z dławieniem bocznym.

14. Równanie ciągłości w węźle:

Węzły są to miejsca, w których łączą się tworzące sieć odcinki kanałów otwartych, lub strumienie dopływające lub odpływające z sieci. Węzeł punktowy-to taki węzeł w którym wymiary powodują, że czynniki wpływające powodują reakcję czynników wypływających, np. studzienka kanalizacyjna. ∑Q_dopł -∑Q_odpł=dv/dt. R-nia Bernoulliego nie można napisać dla samego węzła-trzeba napisać je dla punktów przed węzłem i za węzłem. Q=Q_l+Q_p. W węźle nie może gromadzić się woda. Dla przepływów ustalonych mamy: ∑Q_dopł=∑Q_odpł.­­­­­­­ t.j. węzeł dV/dt=0.

15.Przelewy boczne-są używane do odprowadzenia części odpływu na bok.

Są dwie kategorie ruchu:1)Rwący-woda opada płynnie i przechodzi dołkiem.

2)Spokojny:

Q_B=2/3μ_pσ_bL(2g)^1/2h^3/2 σ_b=(h/L)^1/6 - wzór Engelsa, Q=2/3μB(2g)^1/2h^3/2

μ_p- współczynnik przelewu, L-długość przelewu, B- szerokość prz. Przelewy traktujemy jako otwory duże.

16. Schematyzacja kanałów otwartych. Kanał otwarty-model podłużny, jego ścianki nie łączą się ze sobą u góry, w przypadku max. wypełnienia, ciecz wypływa poza obręb kanału otwartego(powódź). Schematyzacja koryta- zastępczy kanał regularny z uśrednionymi parametrami kanału nieregularnego

---