Расчет гидравлического прыжка

Явление скачкообразного перехода бурного потока с глубиной меньше критической в спокойное состояние с глубиной больше критической называется гидравлическим прыжком [2,3,10].

Расчет гидравлического прыжка сводится к определению его характеристик: h´ – первой сопряженной глубины, h˝ – второй сопряженной глубины, l_n – длины гидравлического прыжка (рис 2.11).

Существует несколько методов определения характеристик гидравлического прыжка [2,3,4,8]. Студентам предлагается выполнить расчет в следующей последовательности:

1. Определить сжатую глубину h_c методом последовательного
приближения

h_c = , (2.25)

где q – удельный расход;

q = ; (2.26)

φ – коэффициент скорости, φ = 0,9; E₀- энергия, с которой поток приходит в отводящий канал.

Рис. 2.11

E₀ = E_кб, т.е. энергия на конце быстротока, которую можно определить из уравнения

E_кб = h_кб + , (2.27)

где h_кб – глубина на конце быстротока, определенная по кривой свободной поверхности при длине l , указанной в исходных данных; υ_кб – скорость на конце быстротока, определяемая по формуле

υ_кб = . (2.28)

а) в первом приближении не учитывается h_c в знаменателе. Тогда

h_c1 = ; (2.29)

б) во втором приближении учитывается h_c1 в знаменателе и согласно формуле (2.25)

h_c2 = ;

в) если расхождение между h_c1 и h_c2 составляет больше 5 %, то
расчет продолжаем; если расхождение составляет меньше 5 %, то
принимаем за сжатую глубину последнее числовое значение h_c.

2. Рекомендуется [5,8] за первую сопряженную глубину принять глубину, равную сжатой:

h´ = h_c . (2.30)

3. Определить вторую сопряженную глубину по формуле

h˝ = 0,5 · h´ [– 1]. (2.31)

4. Сделать вывод о типе гидравлического прыжка:

если h˝ > h_б – гидравлический прыжок отогнанный;

если h˝ < h_б – гидравлический прыжок затоплен (подпертый).

В случае отогнанного гидравлического прыжка для погашения энергии, с которой поток приходит с быстротока, необходимо в выходной части установить гаситель энергии.