Đang tải... (xem toàn văn)
Nhằm giúp các bạn có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu, mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài viết Công thức xác định hệ số nhám trung bình Ntb trong các lòng dẫn có các thành nhám khác nhau dưới đây. Nội dung bài viết cung cấp cho các bạn công thức xác định hệ số nhám trung bình. Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.
Công thức xác định hệ số nhám Trung bình ntb lòng dẫn có thành nhám khác TS Phan Xuân Khoát Bộ môn Thuỷ Lực nước ta nay, hệ thống công trình thuỷ lợi tiếp tục xây dựng, hệ thống công trình thuỷ lợi có nâng cấp hoàn thiện Vì việc xây dựng kiên cố hoá hệ thống kênh, mương dẫn nước tiến hành khắp địa phương, ta gặp nhiều trường hợp lòng dẫn có thành nhám khác hình: n1 n1 n1 n2 n2 Hình 1: Kênh chữ nhật có n1 n2 n1 Hình 2: Kênh mặt cắt tam giác, có n1 n2 n1 n1 n3 n2 n2 Hình 3: Kênh mặt cắt hình thang vuông có n1 n2 n3 Hình 4: Kênh máng có n1 n2 n1 n1 n2 n1 n1 n2 Hình 5: Kênh hình thang cân n1 n2 Hình 6: Kênh , máng có n1 n2 Khi tính toán thuỷ lực lòng dẫn này, điều kiện dòng chảy đều, ta có công thức sª di nh sau: Q = c Ri Trong đó: (1) Q lưu lượng lòng dẫn (m3/s) diện tích mặt cắt ướt lòng dẫn (m2) i độ dốc đáy lòng dẫn (i > 0) R bán kính thuỷ lực lòng dẫn (m) C= y R hệ số Sê di (Theo Pavơlốpski) ntb Còn ntb hệ số nhám trung bình mặt cắt ướt Trong giáo trình thuỷ lực sổ tay thuỷ lực ta gặp nhiều công thức để xác định hệ số nhám trung bình (ntb) Tổng quát lại công thức có dạng: x n Z x n Z ntb = x1 z x 1/ Z (2) Tõ c«ng thøc (2) ta thÊy: - Khi Z = 1,0 ta có công thức bình quân gia quyền thêng gỈp: x n x n ntb = 1 x1 x (3) - Khi Z = 1,5 = 3/2 ta cã c«ng thøc cđa H Bel«k«n: x n / 21 x2 n3 / 2 ntb = x1 x2 2/3 (4) - Khi Z = ta có công thức H.H Pavơlốpski: 1/ x n x2 n2 ntb = 1 x1 x2 - Khi Z = (5) ta cã c«ng thøc cđa u Đênhixenkô y 0,5 1 x1 n1 y 0,5 x n2 y 0,5 ntb = 1 y 0, (6) ë (6) số mũ y xác định sau: y = 1,3 ntb Khi R > 1,0m y = 1,5 ntb Khi 0,1m R 1,0m y = 1,7 ntb Khi R < 0,1m Với ntb tạm lấy theo công thøc (3) Còng chó ý r»ng: Khi y = 0,5 (6) trở thành (3) Khi y = 0,167 (6) trở thành (4) Khi y = (6) trở thành (5) Ngoài công thức trên, tính toán hệ số nhám trung bình ntb ta gặp công thức Sờvétlitric B.b Đun nhê va: ntb = n1 n ( ) n1 n2 (7) Và công thức E. Xưperờkô: ntb = n1 n n 2 n1 (8) Tất công thức xác định hệ số nhám trung bình ntb giới thiệu xác lập sở giả thiết hay giả thiết khác, công thức công thức gần Thật vậy, số công thức dựa vào giả thiết: tốc độ trung bình V1 V2 phần phân chia mặt cắt ướt phải tốc độ trung bình V mặt cắt ướt Hoặc có công thức lại dựa giả thiết phần chu vi ướt tỷ lệ với V2 V n1 phần tương ứng diện tích ướt mặt cắt ướt, tức là: 1 1 x n2 (9) Tõ (9) ta thÊy b¸n kính thuỷ lực phần thoả mãn điều kiƯn: (10) R1 = R2 = = R Gi¶ thiết thật hệ số nhám lòng dẫn (hệ số nhám thành bên đáy lòng dẫn) đồng nhất, tức n1 = n2 = n Thật vậy, lưu lượng phần phân chia Q1 Q2 mặt cắt ướt phải lưu lượng toàn phần Q mặt cắt ướt, nghĩa là: Q + Q2 = Q Hay: n n n 1 R1 y 0,5 i R2 y 0,5 i R y 0,5 i (11) Vì +2 = R1 = R2 = = R (10) phương trình (11) chắn thoả mãn hệ số nhám n lòng dẫn phải nhau, nghĩa n1 = n2 =n Vì lẽ đó, giả thiết không hệ số nhám n1 kh¸c víi hƯ sè nh¸m n2 (n`1 n2) Đê nhi sen kô đưa giả thiết sau: giả sử ta tìm chiều dài chu vi ướt tương đương 1tđ có hệ số nhám n2 có tác dụng tương đương với chiều dài phần chu vi ướt có hệ số nhám n1 , nghĩa 1tđ n2 = 1.n1, rõ ràng n1 > n2 ta sÏ cã 1 < 1t® (12) Khi toàn chiều dài chu vi ướt qui đổi hệ số nhám n2 đồng bằng: tđ = 1tđ + Đối với lòng dẫn qui đổi hệ số nhám n2, ta viết được: 1td 1td (13) Khi xét đến bất đẳng thức (12), râ rµng chóng ta cã: 1 1 1 1td (14) hay R1 R2, nghĩa giả thiết công thức không n1 n2 Đê nhi sen cô sử dụng khái niệm chiều dài tương đương chu vi ướt để thiết lập công thức (6) Để kiểm tra đắn công thức tính hệ số nhám trung bình ntb trên, nhiều nhà thuỷ lực tiến hành thí nghiệm khác nhau, thu thập tài liệu, tính toán kiểm tra nhiều lòng dẫn thực tế khác Những kết nghiên cứu thể bảng đồ thị đây: Tài liệu thí nghiệm Côngthức tính ntb lòng dẫn Máng chữ nhật b= 40 cm thành bên có n1=0,0225 Đáy nhẵn có n2 = 0,011 Máng tam giác có góc đỉnh 90o, thành có n1 = 0,0196, thành khác có n2 = 0,0108 Máng hình thang cân b = 15cm, m=1 Đáy có n1 = 0,0215, thành bên n2 = 0,011 Máng chữ nhật b=60cm Thành bên có n1= 0,0159 Đáy máng có n2= 0,0102 h0 (cm) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 6,50 10,00 13,10 17,60 19,80 11,90 17,30 22,50 8,20 11,60 13,50 15,40 11,02 20,13 29,39 40,22 49,89 58,02 0,0138 0,0148 0, 0156 0,0163 0,0167 0,0152 0,0152 0,0152 0,0160 0,0150 0,0146 0,0143 0,0117 0,0125 0,0133 0,0135 0,0138 0,0140 0,0142 0,0153 0,0160 0,0168 0,0171 0,0155 0,0155 0,0155 0,0164 0,0153 0,0150 0,0145 0,0118 0,0127 0,0135 0,0136 0,0138 0,0141 0,0144 0,0159 0,0166 0,0173 0,0176 0,0158 0,0158 0,0158 0,0168 0,0158 0,0155 0,0150 0,0119 0,0129 0,0137 0,0138 0,0140 0,0142 0,0137 0,0149 0,0156 0,0165 0,0171 0,0155 0,0155 0,0154 0,0156 0,0148 0,0143 0,0139 0,0117 0,0126 0,0133 0,0137 0,0139 0,0140 0,0127 0,0133 0,0137 0,0144 0,0148 0,0138 0,0138 0,0138 0,0143 0,0136 0,0134 0,0132 0,0112 0,0115 0,0121 0,0126 0,0129 0,0131 0,0116 0,0128 0,0130 0,0137 0,0141 0,0134 0,0133 0,0133 0,0130 0,0126 0,0124 0,0121 0,0112 0,0115 0,0121 0,0126 0,0129 0,0131 0.02 0.019 0.018 0.017 0.016 0.015 0.014 0.013 0.012 0.011 "(3) '(4) '(5) '(6) '(7) '(8) 6.5 10 13.1 17.6 19.8 Máng chữ nhật b = 40cm, n1 = 0,0225, n2 = 0,011 0.02 0.019 0.018 0.017 0.016 0.015 0.014 0.013 0.012 0.011 Line Line Line Line Line Line 11.9 17.3 22.5 M¸ng tam gi¸c, n1 = 0,0196, n2 = 0,0108 0.018 0.017 '(3) 0.016 '(4) 0.015 '(5) 0.014 0.013 '(6) 0.012 '(7) 0.011 '(8) 0.01 8.2 11.6 13.5 15.4 Máng hình thang cân, n1 = 0,0215, n2 = 0,011, b= 15cm, m = 0.018 0.017 '(3) 0.016 '(4) 0.015 '(5) 0.014 '(6) 0.013 0.012 '(7) 0.011 '(8) 0.01 11.02 20.13 29.39 40.22 49.89 58.02 Máng chữ nhËt b = 60cm, n1 = 0,0159, n2 = 0,0102 Tài liệu khảo sát, tính toán thực tế Công thøc tÝnh ntb Lßng dÉn 0,60 0,0186 0,0187 0,0188 0,0187 0,0150 0,0180 1,00 0,0180 0,0181 0,0182 0,0181 0,0156 0,0172 1,50 0,0174 0,0175 0,0177 0,0175 0,0161 0,0166 2,00 0,0170 0,0171 0,0173 0,0171 0,0165 0,0162 Kªnh hình thang cân, b=6m, m = 1,5 0,50 0,0205 0,0207 0,0208 0,0207 0,0153 0,0193 1,00 0,0193 0,0195 0,0197 0,0194 0,0163 0,0178 Thành bên n1= 0,014 Đáy kênh n2 = 0,0225 1,60 0,0183 0,0186 0,0188 0,0186 0,0172 0,0169 2,50 0,0174 0,0176 0,0179 0,0176 0,0181 0,0161 Kênh phía 1/2 vòng tròn phía hình chữ nhật có R= 1m, thành bên n1 = 0,014, phần 1/2 vòng tròn n2= 0,020 1,30 0,0190 0,0191 0,0192 0,0191 0,0147 0,0185 1,80 0,0180 0,0181 0,0182 0,0181 0,0156 0,0172 2,40 0,0172 0,0173 0,0174 0,0173 0,0163 0,0164 3,00 0,0166 0,0168 0,0169 0,0168 0,0168 0,0159 Kênh hình thang vuông 0,50 0,0230 0,0232 0,0233 0,0231 Kênh chữ nhật, b=4m, thành bên n1=0,014, đáy n2 = 0,020 h0 (cm) b=5m, m = 1,5, thành 1,00 đứng n1 = 0,014, thành 1,60 xiên n3=0,017, Đáy kênh 2,20 có n2 = 0,025 0,0217 0,0220 0,0222 0,0219 0,0207 0,0210 0,0212 0,0210 0,020 0,0203 0,0205 0,0202 0.02 '(3) 0.019 "(4) 0.018 '(5) 0.017 '(6) '(7) 0.016 '(8 0.015 0.6 1.5 Kênh chữ nhật b = 4m, n1 = 0,014, n2 = 0,02 0.022 0.021 0.02 0.019 0.018 0.017 0.016 0.015 0.014 '(3) '(4) '(5) '(6) '(7) '(8) 0.5 1.6 2.5 Máng hình thang b = 6m, m = 1,5, n1 = 0,014, n2 = 0,0225 0.02 '(3 0.019 '(4) 0.018 '(5) 0.017 '(6) 0.016 '(7) 0.015 '(8) 0.014 1.3 1.8 2.4 Kênh bán nguyệt + chữ nhật R = 1m, n1=0.014, n2=0.020 0.025 0.024 '(3) 0.023 '(4) 0.022 '(5) 0.021 '(6) 0.02 0.019 0.5 1.6 2.2 Kênh hình thang vuông b = 5m, m = 1,5, n1 = 0,014, n2 = 0,025, n3 = 0,017 Tõ kết bảng đồ thị trình bày ta thấy đùng đắn công thức xác định hệ só nhám trung bình ntb lòng dẫn có thành nhám khác khẳng định thực nghiệm đo đạc khảo sát thực tế So sánh cac giá trị tính toán hệ số nhám trung bình ntb bảng đồ thị này, ta rút kết sau: 1- Các giá trị ntb tính theo công thức không dùng 2- Các giá trị ntb tính theo công thức H.H Pavơlôpski thiên lớn 3- Các giá trị ntb tính theo công thức bé chút 4- Các giá trị ntb tính theo công thức tương đối phù hợp nhau, giá trị thường nằm vùng kẹp giá trị ntb tính theo công thức 5- Khi tính toán hệ số nhám trung bình ntb cho lòng dẫn có thành nhám khác ta dùng công thức sau: - Công thức tốt công thức - Công thức thứ hai công thức - Công thức thứ ba công thức Khi khác hệ số nhám n1 n2 không lớn ( n1 < 2,0) công thức n2 cho kết phù hợp - Công thức dùng để tính toán kiểm tra Tài liệu tham khảo [1] H Belôkôn Thuỷ lực dòng chảy lớp băng phủ M1962(Tiếng Nga) [2] E. Xưperờkô - Tính toán thuỷ lực lòng dẫn có hệ số nhám không đồng nhất, M1961(Tiếng Nga) [3] Đênhisenkô - Xác định hệ số nhám lòng dẫn có độ nhám không đồng nhất, Kiép 1965(Tiếng Nga) [4] A.A Sabanhiep tính toán dòng chảy lòng dẫn có hệ số nhám không đồng nhất, M1949(Tiếng Nga) [5] Luận án tác giả: Nghiên cứu qui luật sức kháng dòng chảy dòng chảy ổn định không lòng dẫn nh½n kü thuËt M.1982 ... thành nhám khác ta dùng công thức sau: - Công thức tốt công thức - Công thức thứ hai công thức - Công thức thứ ba công thức Khi khác hệ số nhám n1 n2 không lớn ( n1 < 2,0) công thức ... đùng đắn công thức xác định hệ só nhám trung bình ntb lòng dẫn có thành nhám khác khẳng định thực nghiệm đo đạc khảo sát thực tế So sánh cac giá trị tính toán hệ số nhám trung bình ntb bảng đồ... Xưperờkô: ntb = n1 n n 2 n1 1 (8) Tất công thức xác định hệ số nhám trung bình ntb giới thiệu xác lập sở giả thiết hay giả thiết khác, công thức công thức gần Thật vậy, số công thức dựa