1141 HYA (Hydraulika)

ČVUT v Praze, fakulta stavební katedra hydrauliky a hydrologie (K141)

Přednáškové slidy předmětu

1141 HYA (Hydraulika) verze: 02/2012 © K141 FSv ČVUT Tato webová stránka nabízí k nahlédnutí/stažení řadu pdf souborů složených z přednáškových slidů předmětu 1141HYA (Hydraulika) vyučovaného na fakultě stavební ČVUT v Praze studentům bakalářského směru Stavební inženýrství. Nabízené slidy jsou dílem kolektivu autorů, zaměstnanců katedry hydrauliky a hydrologie (K141) FSv ČVUT v Praze. Soubor slidů je základní učební pomůckou předmětu 1141HYA a je volně přístupný pro učební potřeby studentů předmětu. Jiné použití slidů nebo jejich částí bez přesné citace online zdroje (nejlépe dle ČSN ISO 690-2) považuje autorský kolektiv za plagiátorství. K141 HYA

Copyright

Aplikace věty o hybnostech proudu kapaliny

Vodní skok

K141 HYA


2

VODNÍ SKOK vodní skok (v.s.) – přechod mezi bystřinným a říčním prouděním, typ v.s. dán Fr vstupujícího proudu (viz přednáška „Hydraulika otevřených koryt“) předpoklady: • malý podélný sklon koryta  G kapaliny zanedbáváme • malá délka v.s.  Zt zanedbatelné • ve vstupním i výstupním profilu hydrostatické rozdělení tlaku      Z impulsové věty: F1  F2  ρQv 2  v1 

ČE

F1  ρgz1S1 F2  ρgz2S 2 v1 

Q Q , v2  S1 S2

K141 HYA

1

a1v1 2g

2

y1

Zv.s. a2v22 2g

2

z2 v1

z1


v2

y2

3

Q Q  ρgz S  ρgz S  ρQ    1 1 2 2  S2 S1 

1  g

Q2 Q2  z1S1   z 2S 2  gS1 gS2 Q2 Funkce v.s.:  zS   y  , kde S  f y , z  f y  gS  y1   y 2  , kde y1 a y2 ... vzájemné hloubky v.s. y  0  y   ,

y    y   

a lze dokázat, že pro y  yk  y   min  tvar funkce v.s. y Zv.s. 2 ČE av a1v1 1 2 y2 (y) 2g 2g Zv.s. yk y2 Ed(y) y1 y1 min Edmin ,Ed 2 2 2

K141 HYA


4

Silové účinky proudu a paprsku

K141 HYA


5

PRINCIP ŘEŠENÍ Změna směru nebo velikosti rychlosti proudění tekutiny aplikace rovnice hybnosti silové účinky proudu – paprsku na stěny a armatury

potrubí, rotující kanály (lopatky) turbin a čerpadel, obtékané povrchy tuhých těles přechod mezi bystřinným a říčním prouděním

aplikace při dimenzování a tvarové optimalizaci obtékaných prvků, stanovení hydraulických odporů a výpočtu výkonů hydrodynamických strojů, řešení vývarů K141 HYA


6

SILOVÝ ÚČINEK PROUDU (OBLOUK, KOLENO, ZAKŘIVENÝ KANÁL)

      F1  F2  G  FA  Qv 2  v1

F1 – tlaková síla na vstupním profilu (F1 = p1S1) F2 – tlaková síla na výstupním profilu (F2 = p2S2) G – tíha kapaliny Q1v1 – průtoková síla na vstupním profilu Q2v2 – průtoková síla na výstupním profilu FA – síla vedení (potrubí) působící na kapalinu FR – reakce, silový účinek kapaliny        FR   FA  F1  F2  G  ρQv1  v 2  K141 HYA


7

• vektorová rovnice - ve složkách → vhodný souřadný systém • velké tlaky a malé rozměry potrubí (kanálu) → G zanedbat Rovinné zakřivení prvku:

FRx  F1  cos a  F2  cos  Qv1  cos a  v 2  cos FRy  F1  sin a  F2  sin   Qv1  sin a  v 2  sin  FRy 2 2 FR  FRx  FRy , tg  FRx

K141 HYA


8

Dělení a spojení proudů (s osou ve vodorovné rovině)          FR  F1  F2  F3  F4  ρQ1v1  ρQ2v 2  ρQ3 v 3  ρQ4 v 4

FRx  F1  cos a1  F2  cos a 2   F3  cos a 3    F4  cos a 4    Q1v1  cos a1  Q2 v 2  cos a 2  Q3 v 3  cos a 3  Q4 v 4  cos a 4

FRy  F1  sina1   F2  sina 2   F3  sina 3   F4  sina 4  

 Q1v1  sina1   Q2 v 2  sina 2    Q3 v 3  sina 3   Q4 v 4  sina 4 F1  p1  S1 F2  p2  S2 F3  p3  S3 F4  p 4  S 4 FR  FRx 2  FRy 2

tg  K141 HYA


FRy FRx 9

HYDRODYNAMICKÁ SÍLA NA STAVIDLO αv 02 αv c2 h  yc  Z 2g 2g



Q  μvba 2gE  y c 

y c  εa      FR  F1  F2  Qv1  v 2 

v1  v 0,

v 2  vc 2

h F1    g  b  2 yc 2 F2    g  b  2 průřezy s paralelním prouděním K141 HYA





1 2 FR    g  b  h  yc 2  Qv 0  v c  2 Aplikace věty o hybnostech proudu kapaliny

10

SILOVÝ ÚČINEK VOLNÉHO PAPRSKU NA PLOCHY (TĚLESA) předpoklady: osově symetrické obtékání p1 = p2 (zpravidla pa), G0    FR  Q1v1  Q2v 2, prakticky v1  v 2

FR  Qv1  Qv1  cos   Qv11  cos  ztráty vířením při nárazu a třením podél plochy změna v korekční součinitel   1

FR  Qv11  cos  K141 HYA


11

Při  = 90° a dostatečném rozměru plochy (desky): D  4 až 6   D0 , l  2D0 cos   0 FR  Qv 1

(  0,95 )

2

pmax

v1  2

Pro lopatku ve tvaru polokoule ( = 180° ) cos = -1

FR  2Qv1 K141 HYA

maximální FR

  0,94  Aplikace věty o hybnostech proudu kapaliny

12

Poznámka: paprsek dopadající na plochu pohybující se rychlostí u  relativní rychlost v1 – u  relativní průtok Q = S1(v1 – u) pro soustavu lopatek (kanálů) otáčející se obvodovou rychlostí u  relativní rychlost v1 - u  průtok Q = S1v1

K141 HYA


13

Kolo Peltonovy turbíny

Historická vodní kola

Montáž Peltonovy turbíny s více vstřikovacími tryskami

K141 HYA


14

1141 HYA (Hydraulika)

Recommend Documents