Zadanie1, Mechanika płynów i Hydraulika

Zadanie1

Zaprojektować przekrój koryta otwartego jeżeli:

Q = 32,0

H =2,13

I =0,71

N = 0,027

Nachylenie skarpy 1:3

Sporządź krzywa konsumcyjną.

Działamy według następującego algorytmu:

Obliczenia pola przekroju F
Obliczenia obwodu zwilżonego U
Obliczenia promienia hydraulicznego Rh
Obliczenia przepływu
Sporządzenie wykresu b = f(Q)
Doczytanie z wykresu b = f(Q) szukanego b dla danego przepływu
Sporządzenie krzywej komsumcyjnej

Ad1. Pole powierzchni przekroju przepływowego F

0x01 graphic

Ad2. Obliczenie obwodu zwilżonego U

U= b+2x

U=b+13,462

Ad3. Obliczenie promienia hydraulicznego Rh

Rh= F/U

Ad4. Obliczanie przepływu Q

Ad5. Założenia potrzebne do sporządzenia wykresu b = f(Q)

Założenie1. b = 0

U=13,462

Pozostałe zależności zostały zapisane w tabeli 1.1

Tabela1.1

b	F	U	Rh	n	I	Q
m	m2	m	m	-	-	m3/s
0,00	13,61	13,46	1,01			13,53
2,00	17,87	15,46	1,16	0,027	0,00071	19,42
2,50	18,94	15,96	1,19			20,94
3,00	20,00	16,46	1,21			22,47
3,50	21,07	16,96	1,24			24,02
4,00	22,13	17,46	1,27			25,58
4,50	23,20	17,96	1,29			27,15
5,50	25,33	18,96	1,34			30,31
6,00	26,39	19,46	1,36			31,91
6,03	26,45	19,49	1,36			32,00

Sprawdzenie wyników b = 6,03

0x01 graphic

Ad6. Obliczania potrzebne do sporządzenia krzywej komsumcyjnej

Dla h = 0,1

Obliczanie pola przekroju poprzecznego dla b=6,03 i h= 0,1

0x01 graphic

Obliczanie obwodu zwilżonego U

U = b +2x

U=6,03+0,632=6,662m

Obliczanie promienia hydraulicznego

Obliczanie przepływu Q

0x01 graphic

Zestawienie obliczeń do wyrysowania krzywej komsumcyjnej

Tabela1.2

h	F	U	Rh	n	I	Q
0,1	0,633	6,662	0,095017	0,027	0,00071	0,130077
0,2	1,326	7,294	0,181793			0,419947
0,4	2,892	8,558	0,337929			1,384675
0,6	4,698	9,822	0,478314			2,835658
0,8	6,744	11,086	0,608335			4,778352
1	9,03	12,35	0,731174			7,232698
1,1	10,263	12,982	0,790556			8,659541
1,2	11,556	13,614	0,848832			10,224
1,4	14,322	14,878	0,962629			13,77977
1,6	17,328	16,142	1,073473			17,92839
1,8	20,574	17,406	1,182006			22,69851
2	24,06	18,67	1,288698			28,1187
2,1	25,893	19,302	1,341467			31,08144
2,2	27,786	19,934	1,3939			34,21731
2,4	31,752	21,198	1,497877			41,02236
2,6	35,958	22,462	1,600837			48,56153
2,8	40,404	23,726	1,702942			56,86211
3	45,09	24,99	1,804322			65,95104

2) Krzywa komsumcyjna:

Zadanie 2.

Obliczyć szerokość przelewu „b” usytuowanego w zaprojektowanym korycie w przypadku, gdy jest to:

Przelew o szerokiej koronie:

-o wysokości piętrzenia p = 0,60m

-dopuszczalne spiętrzenie na przelewie Δh = 0,25m

-przepływ Q = 32,0 m³/s

Dane:

Q = 32,0 m³/s

h =2,13 m = h_d

I =0,71 ‰

n = 0,027

Nachylenie skarpy 1:3

Wysokość piętrzenia = 0,60m

Dopuszczalne spiętrzenie na przelewie Δh = 0,25m

Zadanie rozwiązujemy według algorytmu:

Obliczanie wysokości wody na górnym stanowisku h_g
Obliczanie pola powierzchni przepływu f_g i f_d
Obliczanie prędkości przepływu dla stanowiska górnego i dolnego
Wysokość prędkości na górnym stanowisku k_g
Obliczanie grubości warstwy przelewającej się wody w odniesieniu do lini energii H_o
Obliczanie wysokości wody dolnej nad przelewem a
Założenia rodzaju przelewu
Warunki zatopienia

Ad1.

Ad2.

Ad3.

Ad4.

0x01 graphic

Ad5.

Ad6.

Ad7. Założono ze przelew jest zatopiony oby tak było;)

Ad8. Sprawdzamy warunki zatopienia:

przepływ jednostkowy q:

0x01 graphic

-Parametry ruchu krytycznego

0x01 graphic

Warunki zatopienia:

Przelew jest zatopiony hurra!

Zadanie3.

Dla zaprojektowanego przepływu obliczyć głębokość i długość niecki wypadkowej:

Postępujemy według algorytmu:

Pole powierzchni przekroju poprzecznego strumienia przed zasuwą
Prędkość dopływowa
Wysokość prędkości przed zasuwa
Wysokość energii przed zasuwa
Przepływ jednostkowy w przekroju zasuwy
Pierwsza głębokość sprężona
Druga głębokość sprężona
Przewyższenie linii energii na wyjściu z niecki ponad poziom wody dolnej
Wysokość prędkości w przekroju drugiej głębokości sprężonej
Przewyższenie poziomu wody na wyjściu z niecki ponad poziom dolnej wody
Głębokość niecki dla współczynnika zatopienia n=1

0x01 graphic

Obliczenia rozpoczniemy od przepływu Q = 32,00

Ad1.

Ad2.

Ad3.

0x01 graphic

Ad4.

Ad5.

Ad6.Metoda wzorów przybliżonych :

0x01 graphic

Ad7. Metoda wzorów przybliżonych :

0x01 graphic

Ad8.

0x01 graphic

Ad9.

0x01 graphic

Ad10.

Ad11.

Pozostałe analogiczne obliczenia zestawiono w tabeli1.3

Fg	vg	k	E	q	h1	h2	hd	delta zo	k2	delta z	do
21,53000	0,00013	0,00000	2,38000	0,00026	0,00004	0,01912	0,01000	0,00005	0,00001	0,00004	0,00908
21,53000	0,00041	0,00000	2,38000	0,00083	0,00013	0,03406	0,02000	0,00013	0,00003	0,00010	0,01396
21,53000	0,00080	0,00000	2,38000	0,00163	0,00026	0,04774	0,03000	0,00023	0,00006	0,00016	0,01758
21,53000	0,00130	0,00000	2,38000	0,00263	0,00042	0,06067	0,04000	0,00034	0,00011	0,00023	0,02044
21,53000	0,00189	0,00000	2,38000	0,00382	0,00061	0,07307	0,05000	0,00045	0,00015	0,00030	0,02277
21,53000	0,00256	0,00000	2,38000	0,00518	0,00082	0,08507	0,06000	0,00058	0,00021	0,00037	0,02469
21,53000	0,00511	0,00000	2,38000	0,01033	0,00164	0,11984	0,09000	0,00102	0,00042	0,00061	0,02923
21,53000	0,01197	0,00001	2,38001	0,02420	0,00385	0,18282	0,15000	0,00202	0,00098	0,00104	0,03178
21,53000	0,01951	0,00002	2,38002	0,03943	0,00627	0,23267	0,20000	0,00302	0,00161	0,00141	0,03127
21,53000	0,06431	0,00023	2,38023	0,13001	0,02068	0,41792	0,40000	0,00820	0,00543	0,00277	0,01515
21,53000	0,13157	0,00097	2,38097	0,26598	0,04230	0,59165	0,60000	0,01525	0,01133	0,00392	-0,01227
21,53000	0,22190	0,00276	2,38276	0,44859	0,07131	0,76064	0,80000	0,02440	0,01950	0,00490	-0,04426
21,53000	0,33587	0,00632	2,38632	0,67900	0,10786	0,92662	1,00000	0,03578	0,03010	0,00567	-0,07905
21,53000	0,47476	0,01264	2,39264	0,95977	0,15226	1,09115	1,20000	0,04964	0,04338	0,00626	-0,11511
21,53000	0,73286	0,03011	2,41011	1,48155	0,23419	1,33745	1,50000	0,07570	0,06880	0,00690	-0,16946
21,53000	1,05393	0,06228	2,44228	2,13062	0,33456	1,58513	1,80000	0,10872	0,10129	0,00743	-0,22230
21,53000	1,44313	0,11676	2,49676	2,91742	0,45308	1,83845	2,10000	0,14977	0,14118	0,00858	-0,27013
21,53000	1,48595	0,12380	2,50380	3,00400	0,46587	1,86427	2,13	0,15435	0,14557	0,00877	-0,27451