Критический уклон
Существует такой уклон при котором hк = h0
В уравнение Шези подставим параметры при этом условии и найдем Q.
В уравнение 11 подставим значение Q
Получим:
или
так как R = /
Спокойное, бурное и критическое состояние потока.
Действительную глубину потока обозначим h.
h > h, спокойное состояние потока (при равномерном или неравномерном движении)
h < h – бурное состояние потока
h
= h –
критическое состояние потока, всегда
равномерное движение.
Понятие о гидравлически гладких и шероховатых поверхностях
|
На основании экспериментальных и теоретических исследований считают, что на границе потока (у стенок) существует тонкий слой жидкости с ламинарным режимом движения, а в центре находится, так называемое, турбулентное ядро. Между этими областями расположен переходный слой. При этом толщина ламинарного подслоя составляет десятые доли миллиметра. |
Поверхность стенок всегда обладает неровностями. Эти неровности имеют различную величину, форму и периодичность, которые зависят от рода материала и способа его изготовления. Величина неровностей характеризуется абсолютной шероховатостью, представляющая собой среднюю линейную величину неровностей.
Если величина выступов меньше толщины ламинарного подслоя, то такая поверхность называется гидравлически гладкой. В этом случае потери энергии на трение не будут зависеть от шероховатости поверхности. Если неровности выступают сквозь ламинарную пленку, то поверхность называется гидравлически шероховатой.
Толщина ламинарного слоя зависит от числа Рейнольдса (с увеличением Re толщина уменьшается), следовательно, одна и та же поверхность в различных гидравлических режимах может быть гидравлически гладкой или шероховатой.
Определение потерь напора по длине
|
I.Ламинарный режим Re 2320 Потери напора пропорциональны скорости в первой степени. II.Переходная область 2320 Re 4000 |
III. Турбулентный режим
III.1. Область гладких русел
4000 Re 105
Формула Блазиуса .
Формула Прандтля .
III.2. Доквадратичная область
С увеличением числа ламинарная пленка становится тоньше, неровности начинают “обнажаться”, труба становится гидравлически шероховатой. В этом случае является функцией не только числа , но и относительной шероховатости .
Формула Альтшуля ;
Формула Кольбрука .
III.3. Квадратичная область
И, наконец, при больших числах , толщина ламинарной пленки очень мала, выступы шероховатости обтекаются турбулентным потоком с вихреобразованием за каждым выступом. Коэффициент гидравлического трения в этом случае не зависит от числа Рейнольдса, а определяется только относительной эквивалентной шероховатостью. Потери напора пропорциональны скорости во второй степени.
Формула Прандтля .
Формула Шифринсона .