تحقیق توزيع فشار در كانالها 24 ص ( ورد)
دسته بندي :
دانش آموزی و دانشجویی »
دانلود تحقیق
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل : word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 25 صفحه
قسمتی از متن word (..doc) :
2
توزيع فشار در كانالها
هدف از تعيين توزيع فشار در كانالها، مشخص نمودن نحوة تغييرات پارامتر فشار در عرض و در عمق در مقطع خاصي از كانال مي باشد. با داشتن توزيع فشار در كانالها و يا با انتگرال گيري از نيروهاي جزء فشاري مي توان برآيند حاصل از اين نيروهاي فشاري را بر روي تاسيسات هيدروليكي تعيين نمود . علاوه بر اين اطلاع از چگونگي توزيع فشار در به كار بردن آگاهانه معادلات انرژي و اندازه حركت در كانالها سودمند خواهد بود . در اين قسمت روابط لازم در تعيين تغييرات فشار در سه حالت مختلف يعني جريان هاي يكنواخت (موازي) ، جريان هاي متغير تدريجي و جريان هاي با انحناء در صفحه قائم ارائه خواهد شد.
توزيع فشار در جريان هاي يكنواخت (موازي)
كانالي كه با هر سطح شيب دار و سطح مقطع دلخواه را در نظر گرفته و فرض مي كنيم كه در اين كانال جريان يكنواخت برقرار است. جهت به دست آوردن توزيع فشار در مقطع خاصي از اين كانال مطابق شكل 1-9 الف ، ستوني از آب به عمق h (در صفحة عمود بر جهت عمومي جريان) و سطح مقطع dA را در نظر گرفته و تغييرات فشار در امتداد اين ستون را مورد بررسي قرار مي دهيم.
در صورتي كه معادلة حركت براي جرم اين ستون و در جهت عمود بر خطوط جريان نوشته شود با توجه به اين كه خطوط جريان موازي هستند (حريان موازي) مؤلفه شتاب در جهت عمود بر خطوط جريان نمايش داده شده وجود نداشته و لذا :
مؤلفة وزن در جهت عمود بر خطوط جريان = نيروي فشار
P در اين رابطه ، كه به قانون تغييرات هيدرواستاتيكي فشار موسوم است بر مبناي فشار نسبي بيان گرديده است و h تغييرات عمق را در موضع مورد نظر در صفحه أي عمود بر جهت عمومي جريان نمايش مي دهد . و نيز به ترتيب وزن مخصوص آب و زاوية شيب كانال مي باشد . در صورتي كه تعيين مقدار فشار در كف كانال مورد نظر باشد با قراردادن
3
d به جاي h مي توان از رابطة زير براي به دست آوردن فشار استفاده نمود :
(1-8)
در شكل 1-9 ب، نحوة تغييرات فشار در جريان يكنواخت ترسيم گرديده است كه براساس آن ، فشار مربوطه به صورت خطي از صفر تا مقدار تغيير مي نمايد . با توجه به موارد ذكر شده در صورتي كه پيزومترهاي فرضي در مقطع جريان در موضع مورد نظر از كانال قرارداده شود سطح اين پيزومترها منطبق بر سطح آزاد نخواهد بود. نكته اي كه در اين رابطه قابل ذكر است اين است كه در صورتي كه شيب كف كانال كم باشد(كم بودن كانال شيب امري است نسبي است و در اين مورد زاوية 60
مي توان را تقريباً معادل يك در نظر گرفت و در نتيجه در كانال با شيب كم روابط 1-7 و 1-8 به صورت زير در خواهند آمد :
لذا در كانال با شيب كم است كه مي توان خط تراز هيدروليكي (سطح پيزومتري) را منطبق بر سطح آزاد در نظر گرفت .
توزيع فشار در جريان هاي متغير تدريجي
با توجه به ويژگي هايي كه از جريان متغير تدريجي ذكر گرديد ، توزيع فشار در اين حالت نيز از قانون تغييرات هيدرواستاتيكي فشار تبعيت خواهد كرد. و روابط 1-7 و 1-8 در اين حالت نيز صادق مي باشند. فرض بر قرار بودن قانون تغييرات هيدرواستاتيكي فشار در جريان هاي متغير تدريجي يكي از فرضيات اساسي در به دست آوردن معادلة حاكم بر اين گونه جريان ها مي باشد كه در فصل پنجم توضيح داده خواهد شد.
3
توزيع فشار در جريان هاي با انحناء در صفحه قائم
در مطالعات چگونگي تغييرات فشار در قسمت تاج سر ريزها و يا در انحناء پاي سر ريزها با توجه به انحناء شديدي كه جريان در اين مواضع به خود مي گيرد ديگر نمي توان از رابطة 1-7 استفاده نمود بلكه بايد تصحيحاتي كه در برگيرنده تاثير انحناي جريان باشد اعمال گردد. بدين منظور نخست جرياني با تقعر به سمت بالا را در نظر گرفته (شكل 1-10) و تغييرات فشار را در مقطعي كه كاملاً در صفحه قائم قرار داد مورد بررسي قرار مي دهيم . از آنجايي كه هندسة دقيق جريان و نيز نحوة تغييرات سرعت در اين موضع روشن نمي باشد بررسي چگونگي تغييرات فشار نياز به فرضياتي دارد.
مطابق شكل 1-10 الف، ستوني از آب به عمق مقطع dA در مقطع مورد نظر انتخاب كرده معادلة حركت در جهت عمود بر خطوط جريان نوشته مي شود :
(1-9) يا
در روابط فوق ، شتاب جانب به مركز ، r شعاع انحناء ، V سرعت يكنواخت و متوسط جريان در مقطع مورد نظر و
4
h' ارتفاع معادل فشار بر حسب ستون آب مي باشند .
چنانكه رابطة 1-9 دو فرض اساسي در نظر گرفته شده است كه يك فرض مربوط به توزيع يكنواخت سرعت در مقطع مي باشد و ديگري شعاع انحناء را در ستون آب انتخابي يكسان و ثابت در نظر مي گيرد در اين روش كه توسط Chow ارائه گرديده پيشنهاد مي شود كه در صورتي كه فشار در كف كانال مد نظر باشد در رابطة 1-9 بجاي d ,h عمق جريان و به جاي r شعاع انحناء كف كانال قرار داده شوند ولي منطقي به نظر مي رسد كه در هر عمق از جريان شعاع انحناء مربوط به نصف آن عمق به عنوان شعاع انحناء در رابطة 1-9 قرار داده شود.
شكل 1-10 ب چگونگي تغييرات فشار حقيقي را نسبت به تغييرات هيدرواستاتيكي فشار نشان مي دهد. در اين شكل ارتفاع صعود آب درون يك پيزومتر فرضي نيز ديده مي شود
در شكل 1-11 حالتهاي كاملي با انحناء در صفحه قائم ، شامل جريان محدب در صفحة كاملاً قائم و نيز جريان هاي محدب و مقعر در صفحة داراي شيب نشان داده شده اند كه روابط ارائه شده در هر قسمت به صورت كاملاً با رابطة 1-9 قابل استخراج مي باشند.