تحقیق توزیع فشار در کانالها ۲۴ ص ( ورد)
تحقیق توزیع فشار در کانالها ۲۴ ص ( ورد)
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل : word (..doc) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحه : ۲۵ صفحه
قسمتی از متن word (..doc) :
۲
توزیع فشار در کانالها
هدف از تعیین توزیع فشار در کانالها، مشخص نمودن نحوه تغییرات پارامتر فشار در عرض و در عمق در مقطع خاصی از کانال می باشد. با داشتن توزیع فشار در کانالها و یا با انتگرال گیری از نیروهای جزء فشاری می توان برآیند حاصل از این نیروهای فشاری را بر روی تاسیسات هیدرولیکی تعیین نمود . علاوه بر این اطلاع از چگونگی توزیع فشار در به کار بردن آگاهانه معادلات انرژی و اندازه حرکت در کانالها سودمند خواهد بود . در این قسمت روابط لازم در تعیین تغییرات فشار در سه حالت مختلف یعنی جریان های یکنواخت (موازی) ، جریان های متغیر تدریجی و جریان های با انحناء در صفحه قائم ارائه خواهد شد.
توزیع فشار در جریان های یکنواخت (موازی)
کانالی که با هر سطح شیب دار و سطح مقطع دلخواه را در نظر گرفته و فرض می کنیم که در این کانال جریان یکنواخت برقرار است. جهت به دست آوردن توزیع فشار در مقطع خاصی از این کانال مطابق شکل ۱-۹ الف ، ستونی از آب به عمق h (در صفحه عمود بر جهت عمومی جریان) و سطح مقطع dA را در نظر گرفته و تغییرات فشار در امتداد این ستون را مورد بررسی قرار می دهیم.
در صورتی که معادله حرکت برای جرم این ستون و در جهت عمود بر خطوط جریان نوشته شود با توجه به این که خطوط جریان موازی هستند (حریان موازی) مؤلفه شتاب در جهت عمود بر خطوط جریان نمایش داده شده وجود نداشته و لذا :
مؤلفه وزن در جهت عمود بر خطوط جریان = نیروی فشار
P در این رابطه ، که به قانون تغییرات هیدرواستاتیکی فشار موسوم است بر مبنای فشار نسبی بیان گردیده است و h تغییرات عمق را در موضع مورد نظر در صفحه أی عمود بر جهت عمومی جریان نمایش می دهد . و نیز به ترتیب وزن مخصوص آب و زاویه شیب کانال می باشد . در صورتی که تعیین مقدار فشار در کف کانال مورد نظر باشد با قراردادن
۳
d به جای h می توان از رابطه زیر برای به دست آوردن فشار استفاده نمود :
(۱-۸)
در شکل ۱-۹ ب، نحوه تغییرات فشار در جریان یکنواخت ترسیم گردیده است که براساس آن ، فشار مربوطه به صورت خطی از صفر تا مقدار تغییر می نماید . با توجه به موارد ذکر شده در صورتی که پیزومترهای فرضی در مقطع جریان در موضع مورد نظر از کانال قرارداده شود سطح این پیزومترها منطبق بر سطح آزاد نخواهد بود. نکته ای که در این رابطه قابل ذکر است این است که در صورتی که شیب کف کانال کم باشد(کم بودن کانال شیب امری است نسبی است و در این مورد زاویه ۶۰
می توان را تقریباً معادل یک در نظر گرفت و در نتیجه در کانال با شیب کم روابط ۱-۷ و ۱-۸ به صورت زیر در خواهند آمد :
لذا در کانال با شیب کم است که می توان خط تراز هیدرولیکی (سطح پیزومتری) را منطبق بر سطح آزاد در نظر گرفت .
توزیع فشار در جریان های متغیر تدریجی
با توجه به ویژگی هایی که از جریان متغیر تدریجی ذکر گردید ، توزیع فشار در این حالت نیز از قانون تغییرات هیدرواستاتیکی فشار تبعیت خواهد کرد. و روابط ۱-۷ و ۱-۸ در این حالت نیز صادق می باشند. فرض بر قرار بودن قانون تغییرات هیدرواستاتیکی فشار در جریان های متغیر تدریجی یکی از فرضیات اساسی در به دست آوردن معادله حاکم بر این گونه جریان ها می باشد که در فصل پنجم توضیح داده خواهد شد.
۳
توزیع فشار در جریان های با انحناء در صفحه قائم
در مطالعات چگونگی تغییرات فشار در قسمت تاج سر ریزها و یا در انحناء پای سر ریزها با توجه به انحناء شدیدی که جریان در این مواضع به خود می گیرد دیگر نمی توان از رابطه ۱-۷ استفاده نمود بلکه باید تصحیحاتی که در برگیرنده تاثیر انحنای جریان باشد اعمال گردد. بدین منظور نخست جریانی با تقعر به سمت بالا را در نظر گرفته (شکل ۱-۱۰) و تغییرات فشار را در مقطعی که کاملاً در صفحه قائم قرار داد مورد بررسی قرار می دهیم . از آنجایی که هندسه دقیق جریان و نیز نحوه تغییرات سرعت در این موضع روشن نمی باشد بررسی چگونگی تغییرات فشار نیاز به فرضیاتی دارد.
مطابق شکل ۱-۱۰ الف، ستونی از آب به عمق مقطع dA در مقطع مورد نظر انتخاب کرده معادله حرکت در جهت عمود بر خطوط جریان نوشته می شود :
(۱-۹) یا
در روابط فوق ، شتاب جانب به مرکز ، r شعاع انحناء ، V سرعت یکنواخت و متوسط جریان در مقطع مورد نظر و
۴
h’ ارتفاع معادل فشار بر حسب ستون آب می باشند .
چنانکه رابطه ۱-۹ دو فرض اساسی در نظر گرفته شده است که یک فرض مربوط به توزیع یکنواخت سرعت در مقطع می باشد و دیگری شعاع انحناء را در ستون آب انتخابی یکسان و ثابت در نظر می گیرد در این روش که توسط Chow ارائه گردیده پیشنهاد می شود که در صورتی که فشار در کف کانال مد نظر باشد در رابطه ۱-۹ بجای d ,h عمق جریان و به جای r شعاع انحناء کف کانال قرار داده شوند ولی منطقی به نظر می رسد که در هر عمق از جریان شعاع انحناء مربوط به نصف آن عمق به عنوان شعاع انحناء در رابطه ۱-۹ قرار داده شود.
شکل ۱-۱۰ ب چگونگی تغییرات فشار حقیقی را نسبت به تغییرات هیدرواستاتیکی فشار نشان می دهد. در این شکل ارتفاع صعود آب درون یک پیزومتر فرضی نیز دیده می شود
در شکل ۱-۱۱ حالتهای کاملی با انحناء در صفحه قائم ، شامل جریان محدب در صفحه کاملاً قائم و نیز جریان های محدب و مقعر در صفحه دارای شیب نشان داده شده اند که روابط ارائه شده در هر قسمت به صورت کاملاً با رابطه ۱-۹ قابل استخراج می باشند.
