Гидравлика. В 2 т. Т. 2. Напорные и открытые потоки. Гидравлика сооружений (1220,00 руб.)

Стр.5

Стр.396

Стр.397

Стр.398

Стр.399

Стр.400

УДК 532:627.8 ББК 30.123 З­91 Рецензенты: доктор технических наук, профессор Д.В. Штеренлихт, заведующий кафедрой гидравлики, доктор технических наук, профессор Н.В. Ханов, профессор кафедры гидравлики ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства»; кандидат технических наук Н.К. Пономарев, заведующий кафедрой гидравлики и гидротехнических сооружений, доктор технических наук, профессор Б.А. Животовский, профессор кафедры гидравлики и гидротехнических сооружений, ФГБОУ ВПО «Российский университет дружбы народов»; доктор технических наук В.В. Беликов, начальник отдела численных гидравлических исследований ОАО «НИИЭС» Автор главы 12 «Движение двухфазных сред» Л.В. Волгина Зуйков, Андрей Львович. З­91 Гидравлика : учебник : в 2 томах / А.Л. Зуйков, Л.В. Волгина [гл. 12] ; М­во образования и науки Росс. Федерации, Нац. исследоват. Моск. гос. строит. ун­т. — 3­е изд., испр. — Москва : Издательство МИСИ – МГСУ, 2018 — . ISBN 978­5­7264­1817­9 Т. 2 : Напорные и открытые потоки. Гидравлика сооружений. 2018. — 400 с. ISBN 978­5­7264­1819­3 (т. 2) Изложен соответствующий государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению 08.03.01 Строительство материал курса «Гидравлика напорных и открытых потоков» и «Гидравлика сооружений». Раскрыты основные законы равномерного, неравномерного и неустановившегося движения жидкости в напорных трубопроводах и открытых каналах. Рассмотрены методы гидравлического расчета основных гидротехнических сооружений. Для обучающихся всех уровней, форм и профилей подготовки в высших учебных заведениях по направлению 08.03.01 Строительство, а также аспирантов, инженерно­технических и научных работников в области гидравлики и механики жидкости. УДК 532:627.8 ББК 30.123 ISBN 978­5­7264­1819­3 (т. 2) ISBN 978­5­7264­1817­9 © Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, 2018, с исправлениями.

Стр.5

ОГЛАВЛЕНИЕ Часть 1. НАПОРНЫЕ И ОТКРЫТЫЕ ПОТОКИ 9. ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ В НАПОРНЫХ ТРУБОПРОВОДАХ _____________________________________ 7 9.1. Гидравлические потери в напорных водоводах ___________ 7 9.2. Установившееся движение жидкости в трубопроводах ___ 14 9.2.1. Классификация трубопроводов. Задачи расчета ___ 14 9.2.2. Расчет коротких трубопроводов ________________ 16 9.2.3. Расчет длинных трубопроводов ________________ 22 9.3. Расчет водопроводной сети __________________________ 26 9.3.1. Расчет всасывающей линии водопровода _________ 26 9.3.2. Расчет нагнетательной линии __________________ 29 9.3.3. Расчет распределительных водопроводных сетей __ 34 9.4. Неустановившееся движение жидкости в напорных трубопроводах ____________________________________ 52 9.4.1. Неустановившееся движение несжимаемой жидкости в жестком трубопроводе ______________ 54 9.4.2. Неустановившееся движение сжимаемой жидкости в упругом трубопроводе. Гидравлический удар ____ 64 10. ИСТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ИЗ ОТВЕРСТИЙ И НАСАДКОВ. СТРУИ ________________________________ 81 10.1. Истечение жидкости из отверстия в тонкой стенке ____ 81 10.1.1. Истечение в атмосферу (газ) при постоянном напоре __________________________________ 81 10.1.2. Траектория струи_________________________ 86 10.1.3. Истечение через затопленное отверстие _______ 87 10.1.4. Истечение из больших отверстий ____________ 89 10.2. Истечение жидкости через насадки _________________ 90 10.3. Истечение жидкости через отверстия и насадки при переменном напоре __________________________ 94 10.3.1. Истечение жидкости в атмосферу ____________ 94 10.3.2. Истечение жидкости под переменный уровень __ 99 10.4. Свободные струи _______________________________ 101 10.4.1. Затопленная струя _______________________ 101 10.4.2. Незатопленная струя _____________________ 103 10.4.3. Динамические свойства струи _____________ 104 395

Стр.396

Оглавление 11. ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ОТКРЫТЫХ КАНАЛАХ И РУСЛАХ ________________________________________ 109 11.1. Установившееся движение жидкости в открытых руслах _____________________________ 109 11.1.1. Равномерное безнапорное движение ________ 109 11.1.2. Неравномерное установившееся течение в открытых руслах _______________________ 124 11.1.3. Гидравлический прыжок _________________ 160 11.2. Неустановившееся движение жидкости в открытых руслах _______________________________________ 176 11.2.1. Основные понятия _______________________ 176 11.2.2. Дифференциальные уравнения неустановившегося плавно изменяющегося движения в открытых руслах ______________ 180 11.2.3. Решение Сен-Венана _____________________ 184 12. ДВИЖЕНИЕ ДВУХФАЗНЫХ СРЕД ____________________ 190 12.1. Основные понятия ______________________________ 190 12.2. Критическая скорость двухфазного потока _________ 198 12.2.1. Критическая скорость напорного потока _____ 199 12.2.2. Критическая скорость при безнапорном движении ______________________________ 201 12.2.3. Рекомендации к практическим расчетам ____ 202 12.3. Кинематические характеристики двухфазного потока ____________________________ 204 12.3.1. Распределение скоростей _________________ 204 12.3.2. Распределение консистенции ______________ 206 12.4. Потери напора двухфазного потока ________________ 207 12.4.1. Потери напора по длине напорного потока ___ 207 12.4.2. Местные сопротивления __________________ 212 12.5. Механизм взвешивания и переноса твердых частиц __ 213 12.5.1. Подъемная (архимедова) сила _____________ 213 12.5.2. Сила лобового воздействия потока __________ 214 12.5.3. Подъемная сила (по Н.Е. Жуковскому) ______ 217 12.5.4. Силы, связанные с пульсационной структурой потока _________________________________ 218 12.5.5. Силы, связанные с крупномасштабными турбулентными структурными образованиями (по гравитационной теории М.А. Великанова) _______________________ 219 396

Стр.397

Оглавление 12.5.6. Силы, связанные с относительным взаимодействием твердых частиц __________ 220 12.5.7. Сила воздействия ветровых волн ___________ 221 12.5.8. Определение результирующей силы ________ 222 12.6. Уравнения движения двухфазного потока __________ 222 12.6.1. Анализ слагаемых уравнения Рейнольдса для двухфазного потока __________________ 223 12.6.2. Вывод дифференциальных уравнений пульсационной энергии ___________________ 224 12.7. Диффузионная и гравитационная теории ___________ 227 12.7.1. Диффузионная теория ____________________ 228 12.7.2. Гравитационная теория ___________________ 231 12.7.3. Границы применимости диффузионной и гравитационной теорий _________________ 234 13. ДВИЖЕНИЕ ГРУНТОВЫХ ВОД _______________________ 236 13.1. Основной закон фильтрации — закон Дарси_________ 237 13.2. Напорное движение грунтовых вод ________________ 239 13.3. Безнапорное движение грунтовых вод _____________ 243 13.4. Фильтрация под плотиной на нескальном основании _ 249 Часть 2. ГИДРАВЛИКА СООРУЖЕНИЙ 14. ВОДОСЛИВЫ ______________________________________ 261 14.1. Терминология и классификация водосливов ________ 261 14.2. Основная формула расхода водослива ______________ 265 14.3. Водослив с острым порогом ______________________ 266 14.3.1. Формы ниспадающей струи _______________ 266 14.3.2. Три основные задачи расчета водослива _____ 268 14.3.3. Определение коэффициента расхода водослива ______________________________ 269 14.4. Водослив с широким порогом _____________________ 272 14.5. Водослив практического профиля _________________ 278 15. СОПРЯЖЕНИЕ БЬЕФОВ _____________________________ 284 15.1. Сопряжение бьефов при изменении уклона канала ___ 284 15.2. Сопряжение бьефов при устройстве подпорных сооружений ___________________________________ 288 15.2.1. Определение глубины сжатого сечения ______ 290 15.2.2. Определение дальности отгона прыжка ______ 294 15.2.3. Особенности сопряжения бьефов при истечении из-под затвора ______________ 296 397

Стр.398

Оглавление 15.3. Сопряжение бьефов за водосбросной плотиной с уступом _____________________________________ 298 15.3.1. Расчет плотины с низким уступом __________ 298 15.3.2. Расчет плотины с высоким уступом _________ 304 16. ВОДОБОЙНЫЕ СООРУЖЕНИЯ _______________________ 310 16.1. Водобойный колодец ____________________________ 312 16.2. Водобойная стенка _____________________________ 315 16.3. Комбинированный колодец ______________________ 319 17. СОПРЯГАЮЩИЕ СООРУЖЕНИЯ _____________________ 322 17.1. Перепады _____________________________________ 323 17.1.1. Расчет одноступенчатого перепада __________ 323 17.1.2. Расчет бесколодезного многоступенчатого перепада _______________________________ 326 17.1.3. Расчет многоступенчатого перепада колодезного типа ________________________ 330 17.2. Быстротоки ___________________________________ 338 17.2.1. Гидравлический расчет призматического быстротока _____________________________ 339 17.2.2. Гидравлический расчет непризматического быстротока с заданной линией свободной поверхности ____________________________ 343 17.3. Консольные перепады ___________________________ 345 17.3.1. Гидравлический расчет отброса струи носком консоли ________________________________ 346 17.3.2. Гидравлический расчет размеров воронки размыва _______________________________ 349 17.4. Шахтные водосбросы ___________________________ 353 17.4.1. Пропускная способность кругового водослива ______________________________ 354 17.4.2. Очертания воронки без плоского гребня _____ 362 17.4.3. Воронка с плоским гребнем _______________ 367 17.4.4. Переходный участок _____________________ 368 17.4.5. Вертикальная шахта, колено и отводящий туннель ________________________________ 369 17.4.6. Аэрация потока в шахте __________________ 370 17.5. Сифонные водосбросы ___________________________ 370 17.5.1. Расчет пропускной способности сифона _____ 371 17.5.2. Расчет давления в сечении на повороте ______ 374 398

Стр.399

Оглавление 18. СУДОХОДНЫЕ ШЛЮЗЫ ____________________________ 376 18.1. Общие положения ______________________________ 376 18.2. Схема гидравлического расчета ___________________ 377 18.3. Основное уравнение для расчета шлюзования _______ 378 18.4. Интегрирование основного уравнения без учета сил инерции ______________________________________ 381 18.4.1. Мгновенное открытие затворов ____________ 383 18.4.2. Медленное открытие затворов _____________ 383 18.5. Интегрирование основного уравнения с учетом сил инерции при мгновенном открытии затворов ________ 387 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК _______________________ 417 ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ _________________ 418 399

Стр.400