CĐU HỎI LÝ THUYẾT
3.1 KHÂI NIỆM CHUNG
Ta thấy khi h tiến đến hk thì
dl dh
→ ∞, có hai trường hợp:
- Dịng chảy chuyển từ ím sang xiết, tức khi h từ h > hk nhỏ dần dọc theo dòng
chảy chuyển sang h < hk.
- Dòng chảy từ trạng thâi xiết sang ím, tức khi h < hk tăng dần dọc theo dòng chảy chuyển sang h > hk
Xĩt trường hợp thứ nhất ta thấy dịng chảy liín tục, nhưng trong trường hợp thứ hai dòng chảy mất liín tục, bị giân đoạn trong một đoạn ngắn bởi khu nước xoây. Hiện tượng thủy lực trong trường hợp thứ hai gọi lă nước nhảy.
Như vậy: Nước nhảy lă sự mở rộng đột ngột của dòng chảy từ độ sđu nhỏ hơn
độ sđu phđn giới sang độ sđu lớn hơn độ sđu phđn giới.
Ta nghiín cứu dạng xảy ra trong lòng dẫn chữ nhật vă độ dốc thuận i > 0, gọi lă nước nhảy cơ bản. Nước nhảy gồm hai khu: Hình 3-1
Khu luồng chính
K K
hK
hh
Khu nước xôy
Lsn ln hh 3 3 2 2 1 1 a h'' h' Hình 3 1
- Khu luồng chính chảy xi dịng.
- Khu nước xôy chuyển động trín mặt khu luồng chính.
- Khoảng câch giữa hai mặt cắt ướt khu nước xoây, gọi lă độ dăi nước nhảy Ln.
- h’, h’’ gọi lă độ sđu trước nước nhảy vă sau nước nhảy. - Gọi độ cao nước nhảy lă: a = h’’ - h’.
- Lsn: Từ mặt cắt 2- 2 đến mặt cắt 3-3 gọi lă sau nước nhảy. Từ mặt cắt 2-2 chảy ím bắt đầu, nhưng phđn bố lưu tốc trín chiều sđu vă mạch động chưa trở lại bình ổn như dòng chảy ở hạ lưu, từ mặt cắt 3-3 trở đi mới bình ổn.
Tổn thất năng lượng khâ lớn ở phạm vi nước nhảy, câc nhă nghiín cứu tìm những biện phâp lợi dụng nước nhảy:
- Dùng để tiíu năng cho dịng chảy qua đập trăn.
- Tạo nước nhảy hòa lẫn chất lăm sạch nước, khí văo nước để cung cấp khí. - Tăng lưu lượng qua cống bằng câch giữ dịng chảy khơng ngập.
- Tăng trọng lượng trín sđn tiíu năng để giảm âp lực thấm vă âp lực đẩy nổi. Xĩt dịng chảy từ xiết sang ím có bắt buộc qua nước nhảy hay không ? Ta khảo sât hăm: e = f(h)
Trường hợp i = 0, năng lượng đơn vị của mặt cắt trùng với năng lượng đơn vị của toăn dịng chảy. Nín ta có:
∆E = E’’ - E’ = e‘’ - e‘ = ∆e
Giả sử dòng chảy xiết chuyển từ từ sang dịng chảy ím với sự biến đổi liín tục của chiều sđu từ h’ qua hk sang h’’, ta sẽ thấy năng lượng
đơn vị của mặt cắt e từ e’ giảm dần cho đến emin,
sau đó tăng lín e‘’. Trong q trình biến thiín của e như trín, khơng thể có được giai đoạn biến thiín liín tục từ hk đến h’’, vì khi đó khơng có năng lượng bổ sung, năng lượng đơn vị của mặt cắt e của dịng chảy khơng thể từ emin tăng lín e‘’
được. Như vậy dịng chảy xiết khơng thể từ từ
chuyển sang trạng thâi chảy ím được, mă còn
đường quâ độ duy nhất lă độ sđu phải nhảy vọt từ h’ < hk có e‘ > emin sang h’’ > hk
có e‘ > e‘’ > emin, tức lă phải qua hình thức nước nhảy.
emin e'' e' e hK h'' h' h Hình 3-2