Pentru a simplifica discuția non-uniformă mișcare constantă în linia B. Bahmetev a introdus conceptul de o anumită secțiune a energiei. secțiune specifică transversală a energiei, în contrast cu energia specifică totală a debitului. care este definit în raport cu planul comparație arbitrar selectat este calculată, dacă planul comparație trasată prin punctul cel mai jos al fundului canalului.
Fig. 8.4 este o prezentare schematică secțiuni transversale longitudinale și transversale ale canalului în mișcare neuniformă.
Fig. 8.4. Prin încheierea secțiunii specifice a energiei canalului
Energia totală specifică conform ecuației Bernoulli pentru porțiunea vie selectată 1-1 în raport cu planul de referință 0-0
în care: - distanța de la comparația avionul la centrul de greutate al canalului secțiunii viu; - Presiunea în centrul de greutate al secțiunii.
Când localizarea centrului de greutate asupra presiunii adâncimii
Energia totală specifică
Pentru comparație, un plan care trece prin punctul cel mai de jos a canalului. . .
Energia specifică a secțiunii canalului
Sau, exprimă viteza. obținem
În ceea ce privește secțiunea transversală specifică de energie (8,19):
- secțiune specifică potențialului energetic;
- energia cinetică specifică a secțiunii.
Efectuarea unei secțiuni de cercetare simplă a schimbărilor de energie în funcție de adâncimea fluidului în canalul. Acceptăm consumul în mainstream. și forma secțiunii canalului este cunoscută și constantă. În funcție de adâncimea în zona de schimbare a secțiunii liniei de flux și, în consecință, viteza medie.
Este cunoscut faptul că, dacă funcția tinde la infinit la granițele sale, atunci această funcție ar trebui să aibă un minim. În consecință, funcția trebuie să aibă.
Adâncimea apei din canal, care are loc la secțiunea transversală minimă a energiei specifice, numită adâncimea critică.
Fig. 8.5 este un grafic al funcției specifice a secțiunii de energie.
Fig. 8.5. Programeaza o anumită secțiune a energiei
Fig. 8.5 linie dreaptă 1 - grafic al energiei potențiale specific, care are un unghi de înclinare de 45 ° în raport cu axa orizontală de coordonate; curba 2 - un grafic al energiei cinetice specifice are forma hiperbolă; curba 3 -Graphics densitatea de energie a secțiunii.
Graficul este obținut prin însumarea valorilor unitare ale energiilor potențiale și cinetice la o anumită adâncime.
3 Curba are un punct de „o“, care corespunde cazului în care funcția are un minim și profunzime. Punctul „o“ curba 3 se împarte în două segmente. Partea superioară a curbei corespunde condiției că adâncimea curgerii în masă. Ca urmare a creșterii adâncimii scade energia cinetică și potențială - este în creștere. curge fluid din canalele în care. au fost numite fluxuri liniștite.
Segmentul inferior al curbei 3 se referă la fluxurile cu adâncime. Prin reducerea adâncimii de curgere scade zona liberă, rezultatul este o creștere a vitezei și creșterea energiei cinetice, potențiale scăderi de energie. Fluxul de lichid în linie, la o adâncime numită curgere turbulentă. În cazul în care adâncimea este în curentul principal. flux de lichid este într-o stare critică.
Adâncimea critică pentru orice formă de canal poate fi determinată de condiția ca funcția are un minim. Derivata acestei funcții trebuie să fie egală cu zero.
aria secțiunii transversale (vezi. fig. 8.3)
Prin urmare, ecuația (8.23) poate fi scrisă ca
în cazul în care - aria secțiunii transversale a unui pat de viață la o adâncime;
- lățimea secțiunii transversale a canalului din partea superioară a fluxului de fluid critic.
Adâncimea critică pentru fiecare canal poate fi determinată utilizând ecuația (8.24). Prin specificarea unui număr de valori. Calculează zona. și lățime. Atunci când identitatea trebuie să fie îndeplinite un debit predeterminat și o anumită valoare (8.24). Dacă vă construi un grafic al funcției (fig. 8.6), cunoscând valoarea. aceasta poate determina valoarea.
Luați în considerare direcția de formă dreptunghiulară:
Fig. 8.6. Determinarea adâncimii critice
Expresia (8.24) pentru un canal dreptunghiular ia forma
Prin urmare, adâncimea critică în linie
în cazul în care - cheltuielile specifice.
adâncimea critică depinde de forma ratei canalului și debitului. Versantul critică poate să apară atunci când adâncimea lichidului în canal.
Astfel, panta critică în cazul debitului cu condiția mișcare uniformă este panta, ceea ce corespunde la o adâncime critică:
Luați în considerare o mișcare uniformă a fluidului în canalul.
Consumul la adâncime și:
În consecință, panta critică
În funcție de raportul dintre partea de jos a pantei și panta stării critice este fluxul diferit:
• - o stare de calm de curgere;
• - starea critică a fluxului;
• - starea de turbulență a debitului.
Pentru comoditate, definirea secțiunilor vii și parametrul de adâncime este introdus într-un canal deschis:
În cazul unei stări critice a debitului
Viteza critică - viteza corespunzătoare stării critice a fluxului într-un canal deschis din partea de jos a unei pante.
Ecuația diferențială în acest caz, va fi după cum urmează:
Se determină adâncimea critică a canalului trapezoidal lățime m cu pozarea pante. Coeficientul de rugozitate. debitul de apă în canalul 3 m / s.
adâncimea critică se găsește din ecuație.
Luând. vom calcula valoarea
0,5 adâncime predeterminată; 0,7; 0,8; 0,9 și 1 m.
De exemplu, m; m 2; m. Valorile calculate. sunt rezumate în tabelul. 8.1.
Tabelul 8.1 - Rezultatele calculelor