ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΞΑΝΘΗΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΑΛΥΤΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΑΝΟΙΚΤΟΙ ΑΓΩΓΟΙ. 2 5 ο Εξάμηνο Δρ Μ. Σπηλιώτης Ξάνθη, 2015
Σειρά 1 Θεωρία κρίσιμου βάθους ΆΣΚΗΣΗ 1: Για την ορθογωνική διατομή από σκυρόδεμα (συντελεστής στο διεθνές σύστημα μονάδων Manning n = 0.014) που εικονίζεται ζητούνται: (α) Για κατά μήκος κλίση πυθμένα 0.0012 και παροχή 6.1 m 3 /s το βάθος της ομοιόμορφης ροής. (β) Να χαρακτηριστεί η ροή σαν υποκρίσιμη ή υπερκρίσιμη και να προσδιορισθεί το κρίσιμο βάθος ροής. (γ) Ποια θα ήταν η κλίση του αγωγού ώστε για την ίδια παροχή και διατομή να προέκυπτε μία ομοιόμορφη ροή με βάθος ίσο με το κρίσιμο? 3.1m ΆΣΚΗΣΗ 2 (ΣΥΝΕΧΕΙΑ) Ο ανοικτός αγωγός τραπεζοειδούς διατομής του σχήματος με συντελεστή Manning n=0.017 s/m 1/3 κλίση πρανών 1:1,5, πλάτος πυθμένα 2,90 m και επιμήκη κλίση S 0 =0.0005 μεταφέρει παροχή Q=6,2 m 3 /s. Να υπολογιστεί το βάθος ροής y n (Οι διαστάσεις του σχήματος είναι σε μέτρα). (Δοκιμές). Να προσδιοριστεί επίσης αν η ροή είναι κρίσιμη, υποκρίσιμη ή υπερκρίσιμη για την περίπτωση αυτή. Ποιό είναι το κρίσιμο βάθος? Το κρίσιμο βάθος εξαρτάται από το συντελεστή Manning? Ποια θα ήταν η κλίση του αγωγού ώστε για την ίδια παροχή και διατομή να προέκυπτε μία ομοιόμορφη ροή με βάθος ίσο με το κρίσιμο? Αυτή η κλίση (κρίσιμη κλίση για δεδομένη παροχή) εξαρτάται από το είδος των τοιχωμάτων του αγωγού?
ΑΣΚΗΣΗ 3 (αριθμ. εφαρμογή) Σε ορθογωνική διατομή παρεμβάλλεται εμπόδιο ύψους 12 cm. Ανάντη στο εμπόδιο το βάθος ροής είναι 1 m και η ταχύτητα ροής 1.5 m/s. Να προσδιορισθεί: 1) ο αριθμός Froude στη θέση (1) 2) το βάθος ροής στη θέση (2) πάνω από το εμπόδιο και το προφίλ της επιφάνειας του νερού 3) η καμπύλη Ε(y) και επίλυση με βάση την καμπύλη 4) το ύψος του εμποδίου, ώστε η ροή στο (2) να είναι κρίσιμη. 5) Να επιλυθεί η ίδια άσκηση για ταχύτητα V =4 m/s και την ίδια ειδική παροχή στη θέση προσπέλασης (αρχικά).
Θεωρία κρίσιμου βάθους και μετρητές ροής ΑΣΚΗΣΗ 4 c Δίνεται ο εκχειλιστής πλατειάς στέψεως του παραπάνω σχήματος. - Πλάτος αγωγού b=55 cm - Κρίσιμες συνθήκες πάνω από τον εκχειλιστή - Q= ; - Να αγνοηθεί η τριβή και η κυρτότητα των ροϊκών γραμμών - Ποια θα είναι η εκτίμηση της παροχής για την πραγματικότητα? ΑΣΚΗΣΗ 5 Ορθογωνικό κανάλι πλάτους 2.5 m και ροή μεταξύ 0.02-0.60 m 3 /s, μετράται: Ορθ. εκχειλιστής πλατειάς στέψεως Ορθ. εκχειλιστής λεπτής στέψεως Τριγων. εκχειλιστής λεπτής στέψεως Δίνεται ύψος εκχειλιστού Pw= 1.1 m για όλες τις διατάξεις να γίνει διάγραμμα παροχής ως συνάρτησης του Η και να σχολιαστούν τα αποτελέσματα. Ποιο το βασικό μειονέκτημα του εκχειλιστή πλατειάς στέψεως?
Υδραυλικό άλμα ΑΣΚΗΣΗ 6 Υδραυλικό άλμα εμφανίζεται σε αγωγό τραπεζοειδούς διατομής πλάτους πυθμένα b 0 =5.1 m, κλίση πρανών 2:1. Το συζυγές βάθος ανάντη του άλματος είναι y 1 =1 m και η παροχή Q=51 m 3 /s. Ποιο είναι το συζυγές βάθος y 2 κατάντη του άλματος; Ο πυθμένας να θεωρηθεί περίπου οριζόντιος. Να γίνει το διάγραμμα της ειδικής ενέργειας και της ειδικής δύναμης και να παρασταθούν τα συζυγή βάθη. Ποιες είναι οι απώλειες ενέργειας στο υδραυλικό άλμα? Προέρχονται από τις τριβές των τοιχωμάτων του αγωγού? ΑΣΚΗΣΗ 7 Θύρα ανοίγματος 0.68 m παράγει μία κατάντη φλέβα, βάθους 0.40 m όπου και αγωγός ανοικτός ορθογωνικής διατομής πλάτους 5.1 m ενώ η παροχή είναι σταθερή 21m 3 /s. Θεωρείστε κατάντη βάθος ροής (μετά το υδραυλικό άλμα) 2.4 m. Eπαληθεύτε αν θα γίνει υδραυλικό άλμα? Ποιες είναι οι απώλειες ενέργειας στο υδραυλικό άλμα? Να γίνει το διάγραμμα της ειδικής δύναμης και να προισδιοριστούν τα συζηγή βάθη του άματος M1 και M2 Αν στη θύρα οι απώλειες ενέργειας (τοπικές) είναι αμελητέες ποιο είναι το βάθος ανάντη του θυροφράγματος? Ποια είναι η δύναμη που θα ασκηθεί από το νερό στο θυρόφραγμα? Αν το κατάντη βάθος ροής αυξηθεί σε 3.2 m αναλύστε το υδραυλικό άλμα Σε όλες τις περιπτώσεις να γίνει σκαρίφημα της γραμμής ενέργειας. Συντελεστής διόρθωσης κινητικής ενέργειας ίσος με τη μονάδα,
ΑΣΚΗΣΗ 8 Σε ορθογωνική διατομή, με πλάτος 3.00 m, παρεμβάλλεται εμπόδιο ύψους 1.05 cm. Η ροή αρχικά είναι υποκρίσιμη. Το βάθος ροής πάνω από το εμπόδιο είναι 0.63 m όπου και η ροή είναι κρίσιμη. Να προσδιορισθεί: 1) η ειδική παροχή 2) το βάθος ροής στη θέση (1), ανάντη του εμποδίου, και το βάθος ροής κατάντη του εμποδίου (η άσκηση συνεχίζεται)(τερζίδης, 1997) 3) Το βάθος κατάντη του άλματος 1. 5
ΑΣΚΗΣΗ 9 Υδραυλική των αποχετεύσεων ΑΣΚΗΣΗ 10 Ζητείται η διαστασιολόγηγση του τμήματος του συλλεκτήριου αγωγού ακαθάρτων ΑΒ, όπου Α αρχή του αγωγού. Δίνεται ότι η παροχή σχεδιασμού για το φρεάτιο Α είναι 9.99 L / s. Θεωρείστε συντελεστή Μanning για πλήρη πλήρωση του αγωγού 0.014 (n 0 = 0.014). Α z A = +80 m Β L=2000 m z B = +52 m Να θεωρηθεί μέγιστο ποσοτό πλήρωσης y/d =0.5 (λόγω μικρών παρχών και άρα εκτίμησης διαμέτρων) Τυποποίηση ανά 100mm, 200,300, κλπ