I. ĐẶT VẤN ĐỀ
2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN GIẢI PHÁP TIÊU NĂNG CHO
TRÀN XẢ LŨ
2.3.1 TIÊU NĂNG DỊNG ĐÁY
2.3.1.1 Ảnh hưởng của trị số Fr
- Khi Fr < 4.5: cuộn xốy của vùng nước nhảy phát triển khơng bình thường, sau nước nhảy dễ xuất hiện hiện tượng sĩng, vì vậy cần cĩ thêm biện pháp phịng trừ và tiêu hao sĩng.
- Khi Fr = 4.5 - 9: nước nhảy ổn định cĩ thể dùng hình thức bể tiêu năng, tường tiêu năng. Khi cần thiết để cĩ thể đặt thêm thiết bị phụ trợ để giảm quy mơ của bể và tường.
- Khi Fr > 10: dùng biện pháp tiêu năng đáy khơng kinh tế.
2.3.1.2 Ảnh hưởng cột nước hạ lưu
Cột nước hạ lưu là một trong những điều kiện quyết định để cĩ thể tạo ra được nước nhảy ngập ơ trong bể hay khơng. Nếu cột nước thấp sẽ hình thành nước nhảy phĩng xa, nếu cột nước quá sâu dễ phát sinh dịng mặt. Do đĩ, cần nghiên cứu kỹ trong quá trình tính tốn tiêu năng.
2.3.2 TIÊU NĂNG DỊNG MẶT
Tiêu năng dịng mặt hình thành bốn trạng thái dịng chảy: dịng mặt tự do, dịng cuộn tự do, dịng cuộn chìm, dịng mặt chìm. Chiều cao bậc, gĩc nghiêng mũi, lưu lượng qua tràn thay đổi thì trạng thái dịng chảy ở hạ lưu cũng thay đổi (vì các trạng thái dịng chảy phụ thuộc vào hình thức bậc, lưu lượng đơn vị, chiều sâu nước hạ lưu…) thành vùng tương ứng với lưu lượng đơn vị và mực nước hạ lưu.
Gĩc của mũi phun (θ) cũng ảnh hưởng nhiều đến sự hình thành trạng
thái dịng chảy:
- Khi θ = 180: hình thành dịng mặt tự do.
- Khi θ > 400: hình thành dịng chìm hỗn hợp.
Khi θ tăng thì các vùng chảy mặt bị co hẹp lại. Và khi tăng θ ≥ 450 sẽ
hình thành dịng phễu.
Chiều cao và chiều dài của bậc cũng ảnh hưởng đến trạng thái dịng chảy mặt. Khi chiều cao bậc lớn làm cho phạm vi dịng mặt tăng, giá trị độ dài bậc tăng lên thì lưu lượng đơn vị cực hạn của vùng dịng mặt cũng tăng theo.
2.3.3 TIÊU NĂNG DỊNG PHUN
2.3.3.1 Ảnh hưởng của gĩc nghiêng θ
Gĩc phĩng của dịng nước thực tế khác với gĩc nghiêng của mũi
phĩng. Trong tính tốn chọn gĩc θ chính là gĩc nghiêng của mũi phĩng và
ảnh hưởng của θ đối với chiều dài dịng phun L rất lớn. Trong thực tế thường
chọn θ < 450. Khi bố trí mũi phun ở trên cao, ở gần đỉnh đập tràn thì gĩc
phĩng nên chọn nhỏ để đề phịng rung động.
2.3.3.2 Tốc độ bình quân của dịng chảy tại mũi phun
Tốc độ bình quân v1 là giá trị cĩ ảnh hưởng mạnh đến L. Bên cạnh đĩ
v1 cũng chịu ảnh hưởng của các nhân tố chủ yếu là: chiều cao nước tác dụng
đến mũi, các tổn hao của dịng chảy ở cửa vào, cửa ra theo đường biên cơng trình. Tồn bộ các tổn thất được phản ánh qua hệ số lưu tốc:
gh v1 =ϕ 2
Giá trị ϕ chỉ xác định thơng qua mơ hình hoặc tài liệu quan sát nguyên
hình các nhân tố chủ yếu để tìm ra cơng thức kinh nghệm.
2.3.3.3 Bán kính cong của đoạn cong ngược
Độ dài và bán kính cong của đoạn cong ngược cĩ ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm việc của mũi phun. Khi chiều dài và bán kính cong của đoạn cong ngược (R) thích hợp thì gĩc phĩng gần với gĩc tiếp tuyến của đoạn cong. Khi R tăng thì chiều dài dịng phĩng cũng tăng, nếu R đã vượt quá một trị số giới hạn thì chiều dài dịng phĩng giảm nhỏ.
2.3.3.4 Trở lực của khơng khí
Trong các cơng trình thực tế, hiện tượng trộn khí cĩ ảnh hưởng lớn đến chiều dài dịng phĩng nhưng mức độ cản của khơng khí phụ thuộc vào tốc độ của dịng phĩng. Theo kết quả nghiên cứu quan sát thực tế của Tây Bắc Trung Quốc cho thấy:
- Khi tốc độ bình quân v1 < 25m/s thì trở lực khơng khí bắt đầu ảnh
hưởng rõ rệt, thay đổi khoảng 10% chiều dài phĩng xa.
- Khi v1 = 40m/s mức độ ảnh hưởng tăng lên khoảng 33%.
Theo kết quả nghiên cứu của Khiêm Đại Lang Nhật Bản:
- Khi tốc độ lưỡi phĩng lớn hơn 18m/s sức cản của khơng khí đã ảnh hưởng rõ rệt đến chiều dài phĩng xa.
- Khi vận tốc đạt đến 40m/s thì chiều dài phĩng thay đổi cịn 68%.