bg thuy luc bai giang tl chuong 6 7756

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THỒNG VẬN TẢI.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THỒNG VẬN TẢI

VI.1. KHÁI NI M DÒNG KHÔNG Đ U Ệ Ề

• Dòng ch y không đ u là dòng ch y có kích th ả ề ả ướ c, hình d ng m t c t  ạ ặ ắ

t, v n t c trung bình là các đ i l ng thay đ i d c theo dòng ch y. 

Nh  v y chi u r ng, chi u sâu trong lòng d n thay đ i d c theo dòng  ư ậ ề ộ ề ẫ ổ ọ

ch y ả

Dòng không đ u xu t hi n khi l c c n và tr ng l c không cân b ng  ề ấ ệ ự ả ọ ự ằ

(trong các kênh có i = 0 và i < 0, kênh có kích th ướ c hay hình d ng thay  ạ

Chuy n đ ng không đ u thay đ i g p: ể ộ ề ổ ấ  Các y u   ế

t    m t c t lân c n thay đ i l n( n ố ở ặ ắ ậ ổ ớ ướ c nh y) ả

VI.1. KHÁI NI M DÒNG KHÔNG Đ U Ệ Ề

NĂNG LƯỢNG Đ N VI MĂT CĂ T:Ơ ̣ ̣ ́

T  năng m t c t là năng l ỷ ặ ắ ượ ng c a dòng ch y l y đ i v i m t chu n  ủ ả ấ ố ớ ặ ẩ

đi qua đi m th p nh t c a m t c t  ể ấ ấ ủ ặ ắ ướ t đó.

Năng l ượ ng đ n v  m t c t ơ ị ặ ắ

Phân lo i kênh d n ạ ẫ

* Kênh lăng tr : Kênh có đ  d c đáy không đ i, kích th ụ ộ ố ổ ướ c và hình d ng MCN  ạ

không đ i d c theo chi u dài dòng ch y ổ ọ ề ả

* Kênh phi lăng tr : Kênh có MCN thay đ i d c theo chi u dài dòng ch y ụ ổ ọ ề ả

Hai gi  thi t c  b n trong dòng ch y đ i d n ả ế ơ ả ả ổ ầ

* Áp su t phân b  trên b t k  m t c t nào cũng theo quy lu t th y tĩnh, đ ấ ố ấ ỳ ặ ắ ậ ủ ườ ng m t  ặ

n ướ c thay đ i d n ổ ầ

* L c kháng c a dòng ch y   b t k  m t đ  sâu nào đ u phù h p v i dòng ch y  ự ủ ả ở ấ ỳ ộ ộ ề ợ ớ ả

đ u ề  .

VI.2.1. Đ  SÂU PHÂN GI I­ Đ  D C PHÂN GI I Ộ Ớ Ộ Ố Ớ  

V i dòng ch y  n đ nh ớ ả ổ ị (Q = const): e = f(h)

Đ nh nghĩa h ị k : V i m t l u l ng đã cho và v i m t m t c t xác đ nh đ  ớ ộ ư ượ ớ ộ ặ ắ ị ộsâu phân gi i là đ  sâu mà làm cho t  năng m t c t t i m t m t c t nào đó ớ ộ ỷ ặ ắ ạ ộ ặ ắ

đ t giá tr  nh  nh t.ạ ị ỏ ấ

VI.2.1. Đ  SÂU PHÂN GI I­ Đ  D C PHÂN GI I Ộ Ớ Ộ Ố Ớ

Cách xác đ nh h ị k :

Cách 1: Căn c  vào đ nh nghĩa đ  sâu phân gi iứ ị ộ ớ

Bước 1: T  gi  đ nh hự ả ị i, áp hi vào m t c t (MC) tính toán ặ ắ        → i (~ hi)   e→ i

Bước 2: Xây d ng đ  th  quan h  e ~ hự ồ ị ệ

Bước 3: Quan sát trên đ  th   ng v i eồ ị ứ ớ min k  đẻ ường th ng song ẳsong v i tr c hoành   h = hớ ụ → k

Cách 2: Theo phương pháp gi i tíchả

2 3

1

de Q d

dh g dh

α ω ω

dh g

α ω

Q B

Nh n xét: h ậ k  ch  ph  thu c vào kích th ỉ ụ ộ ướ c, l u l ư ượ ng ch y trong  ả

kênh mà không ph  thu c vào đ  d c d c và nhám c a kênh ụ ộ ộ ố ọ ủ

VI.2.1. Đ  SÂU PHÂN GI I­ Đ  D C PHÂN GI I Ộ Ớ Ộ Ố Ớ

3

2

k k

03

VI.2.1. Đ  SÂU PHÂN GI I­ Đ  D C PHÂN GI I Ộ Ớ Ộ Ố Ớ

( )3

3 3

VI.2.1. Đ  SÂU PHÂN GI I­ Đ  D C PHÂN GI I Ộ Ớ Ộ Ố Ớ

Đ  d c phân gi i  iộ ố ớ

Đ  d c phân gi i  iộ ố ớ k

Cách xác đ nh i ị k : V i i = i ớ k  ph i th a mãn 2 ph ả ỏ ươ ng trình

Đ nh nghĩa: ị V i m t kênh lăng tr  cho tr ớ ộ ụ ướ c, d n qua  ẫ

m t l u l ộ ư ượ ng xác đ nh thì đ  d c nào c a kênh t o  ị ộ ố ủ ạ nên dòng ch y đ u có đ  sâu h ả ề ộ   b ng đ  sâu phân gi i  ằ ộ ớ

h k  Đ  d c đó đ ộ ố ượ c g i là đ  d c phân gi i c a kênh  ọ ộ ố ớ ủ

k

R C Q

i 2 22

VI.2.2. S  FROUDE­ PHÂN BI T TR NG THÁI CH Y Ố Ệ Ạ Ả

S  Froude và tiêu chu n phân bi t các tr ng thái ch y ố ẩ ệ ạ ả

S  Froude và tiêu chu n phân bi t các tr ng thái ch y ố ẩ ệ ạ ả

2 3

Gi  thi t: ả ế

Gi  thi t: ả ế

­Dòng ch y th ng, ch y song song;Dòng ch y th ng, ch y song song;ảả ẳẳ ảả

­Dòng ch y đ  dài, có đ  d c đáy nh  đ  sinDòng ch y đ  dài, có đ  d c đáy nh  đ  sinảả ủủ ộ ốộ ố ỏ ểỏ ể  =tg i;

­Kênh có cao đ  m t nKênh có cao đ  m t nộ ặ ướộ ặ ước thay đ i ch m.c thay đ i ch m.ổổ ậậ

VI.3. PTVP C A DÒNG ÔĐ KHÔNG Đ U THAY Đ I CH M Ủ Ề Ổ Ậ

VI.3. PTVP C A DÒNG ÔĐ KHÔNG Đ U THAY Đ I CH M Ủ Ề Ổ Ậ

Năng l ượ ng đ n v  c a dòng  ơ ị ủ

= + +

J g

v

p z

dl

d dl

v dl

d dl

dz

2

2

VI.3. PTVP C A DÒNG KHÔNG Đ U THAY Đ I CH M Ủ Ề Ổ Ậ

D ng 2: Kh o sát s  bi n thiên năng lạ ả ự ế ượng d c theo dòng ch yọ ả

g Q

J

i dl

VI.4. KH O SÁT CÁC D NG Đ Ả Ạ ƯỜ NG M T N Ặ ƯỚ C

M

T Fr

K

K i

Fr K

Q i

Fr

J

i dl

dh

1

11

1

2

2 0 2

Đ ườ ng m t n ặ ướ c có đ  sâu gi m d n  ộ ả ầ

d c theo dòng ch y ọ ả thì g i là đ ọ ườ ng 

n ướ c h ạ  

XA C ĐINH DANG Đ ́ ̣ ̣ ƯƠ ̀ NG MĂT N ̣ ƯƠ ́ C  

Phân lo i ạ

Đáy thu n i>0 ậ   Đáy b ng i=0 ằ   Đáy ngh ch i<0 ị  

Tr ườ ng h p 1(0<i<i ợ K)   đ ườ ng m t n ặ ướ c aI, bI, cI

Tr ườ ng h p 2( i>i ợ K)   đ ườ ng m t n ặ ướ c aII, bII, cII

Tr ườ ng h p 3(i=i ợ K)   đ ườ ng m t n ặ ướ c aIII, cIII

XA C ĐINH DANG Đ ́ ̣ ̣ ƯƠ ̀ NG MĂT N ̣ ƯƠ ́ C  

K

K i

Fr K

Q i

Fr

J

i dl

dh

1

1 1

1

2

2 0 2

2

C  s  kh o sát: ơ ở ả  

(K; K0: Môđun l u lư ượng  ng v i dòng ch y không đ u h và dòng ch y đ u hứ ớ ả ề ả ề 0)Khu a: h > h0 > hk

XA C ĐINH DANG Đ ́ ̣ ̣ ƯƠ ̀ NG MĂT N ̣ ƯƠ ́ C

Hình d ng đ ạ ườ ng m t n ặ ướ ạ c t i khu a

XA C ĐINH DANG Đ ́ ̣ ̣ ƯƠ ̀ NG MĂT N ̣ ƯƠ ́ C

Hình d ng đ ạ ườ ng m t n ặ ướ ạ c t i khu b

XA C ĐINH DANG Đ ́ ̣ ̣ ƯƠ ̀ NG MĂT N ̣ ƯƠ ́ C

Nh n xét: ậ

­ T i khu (a) & (c) ch  có đ ạ ỉ ườ ng n ướ c dâng.

­ T i khu (b) ch  có đ ạ ỉ ườ ng n ướ c h ạ  

­ Đ ườ ng m t n ặ ướ c có xu h ướ ng ti m c n v i đ ệ ậ ớ ườ ng N­N

­ Đ ườ ng m t n ặ ướ c b  m t liên t c khi g p K­K ị ấ ụ ặ

XA C ĐINH DANG Đ ́ ̣ ̣ ƯƠ ̀ NG MĂT N ̣ ƯƠ ́ C

BTAD: V  n i ti p ĐMN t  đo n kênh 1 sang đo n kênh 2 có: 0 < iẽ ố ế ừ ạ ạ 1 < ik < i2

VI.5. TÍNH VÀ V  ĐMN TRONG LÒNG D N LĂNG TR Ẽ Ẫ Ụ

VI.5.1. Tính chi u dài đ ề ườ ng m t n ặ ướ c

­ Phương pháp c ng tr c ti p ộ ự ế(Tramônxky): PP sai phân h u h n cho ữ ạ

kênh lăng tr  ụ

2 1

1/ 6 2

VI.5. TÍNH VÀ V  ĐMN TRONG LÒNG D N LĂNG TR Ẽ Ẫ Ụ

N 0

M k

h 1 h

dh i (*)

dl h

1 h

VI.5.1. Tính chi u dài đ ề ườ ng m t n ặ ướ c

­ Phương pháp tích phân tr c ti p: ự ế

Gi  thi t: + Môđun l u l ả ế ư ượ ng t i chi u sâu h đ ạ ề ượ c vi t là: K ế

Gi  thi t: + Môđun l u l ả ế ư ượ ng t i chi u sâu h đ ạ ề ượ c vi t là: K ế 2 =C2h N ; t i chi u sâu ch y  ; t i chi u sâu ch y  ạ ạ ề ề ả ả

đ u h ề

đ u h ề 0 là: K02 =C2h0N

  (N: S  mũ th y l c) (N: S  mũ th y l c) ố ố ủ ự ủ ự        + Y u t  MC t i chi u sâu h: Z + Y u t  MC t i chi u sâu h: Z ế ố ế ố ạ ạ ề ề 2 =C1h M ; t i chi u sâu phân gi i: Z ; t i chi u sâu phân gi i: Z ạ ạ ề ề ớ ớ 2

2 k

K 1

VI.5. TÍNH VÀ V  ĐMN TRONG LÒNG D N LĂNG TR Ẽ Ẫ Ụ

VI.5.1. Tính chi u dài đ ề ườ ng m t n ặ ướ c

­ Xác đ nh N: ị

N u N là h ng s  gi a 2 đi m (K ế ằ ố ữ ể

N u N là h ng s  gi a 2 đi m (K ế ằ ố ữ ể 1, h1) và (K2, h2) thì 

S  mũ M thay đ i r t ch m đ i v i các lo i kênh t ố ổ ấ ậ ố ớ ạ ươ ng t  nh  N ự ư

S  mũ M thay đ i r t ch m đ i v i các lo i kênh t ố ổ ấ ậ ố ớ ạ ươ ng t  nh  N ự ư

Trong kênh hình thang thay đ i c a M theo  ổ ủ

Trong kênh hình thang thay đ i c a M theo  ổ ủ =mh/b

N u M là h ng s  gi a 2 đi m (Z ế ằ ố ữ ể

N u M là h ng s  gi a 2 đi m (Z ế ằ ố ữ ể 1, h1) và (Z2, h2) thì 

VI.5. TÍNH VÀ V  ĐMN TRONG LÒNG D N LĂNG TR Ẽ Ẫ Ụ

VI.5.1. Tính chi u dài đ ề ườ ng m t n ặ ướ c

­ Tích phân pt: 

Đ t u=h/h ặ

Đ t u=h/h ặ 0; dh=h0du đ  đ a pt (*) v  d ng du/dl và xđ du đ  đ a pt (*) v  d ng du/dl và xđ ể ư ể ư ề ạ ề ạ

l b ng cách tích phân dl trong đó ph i gi i tích phân ằ ả ả

l b ng cách tích phân dl trong đó ph i gi i tích phân ằ ả ả

(Ph  l c 4) ụ ụ

(Ph  l c 4) ụ ụ

u

N 0

VI.5. TÍNH VÀ V  ĐMN TRONG LÒNG D N LĂNG TR Ẽ Ẫ Ụ

đ  t  tr ng thái ch y xi t ộ ừ ạ ả ếsang tr ng thái ch y êm.ạ ả

Các ký hi u: hệ (h’), h  (h’’), a, l , l

VI.6.1.Đ nh nghĩa, c u t o, ký hi u: ị ấ ạ ệ

VI.6. N ƯỚ C NH Y Ả

Gi  thi t:ả ế   i=0, Fms=0,  01=  02 =  0, t i ti t di n đang xét dòng ạ ế ệ

ch y ả đ i d n (áp su t phân b  theo quy lu t th y ổ ầ ấ ố ậ ủtĩnh)