Modelarea Curgerii Apei cu Suprafață Liberă pe un Râu în Dreptul unui Pod

Domeniu: Alte domenii

Conține 1 fișier: docx

Pagini : 55 în total

Cuvinte : 7236

Mărime: 1.69MB (arhivat)

Publicat de: Sava Niculescu

Puncte necesare: 9

Descarcă acum

Cuprins Extras Bibliografie Preview

Cuprins

1. Introducere 3
2. Mișcarea permanentă cu suprafață liberă 5
2.1. Domeniu de clasificare. Clasificări. 5
2.2. Mișcarea uniformă în canale și conducte 5
2.1.3. Calculul hidraulic al canalelor 6
2.3.1. Viteze admisibile 7
2.3.2. Coeficientul de rugozitate 7
2.4. Studiul energetic al curenților cu suprafață liberă 8
2.4.1. Energia specifică a secțiunii. Mișcări lente și mișcări rapide 8
2.4.2. Criterii pentru recunoasterea stării de mișcare 10
2.5. Mișcarea neuniformă gradual variată 12
2.5.1. Variația energiei specifice în lungul curentului 13
2.5.2. Ecuația diferențială a mișcării gradual variate. Formele curbei suprafeței libere 13
2.6. Saltul hidraulic 14
2.7. Trasarea curbei suprafeței libere a apei 17
2.7.1. Racordarea a două canale 17
3. Modelarea matematică a curgerii cu suprafață liberă cu ajutorul programului HEC-RAS 21
3.1. Interfața utilizatorului 21
3.2. Componente ale curgerii cu suprafață liberă 22
3.3. Baza teoretică pentru calculele mișcării unidimensionale 23
3.3.1. Profilele cu suprafață de curgere permanentă 23
3.3.2. Ecuații pentru calculul în profilele de bază 23
3.3.3. Împarțirea secțiunilor transversale pentru calculul transportului 25
3.3.4. Coeficientul Manning (rugozitatea) 26
3.3.5. Evaluarea energiei cinetice 27
3.3.6. Calculul pierderii de sarcină pe fundul canalului 28
3.3.7. Determinarea adâncimii critice 29
3.3.8. Limitarea curgerii uniforme 30
4. Modelarea curgerii cu suprafață liberă pe un râu în dreptul unui pod 32
4.1. Date de bază 32
4.2. Etape parcurse în realizarea modelului de calcul 32
4.3. Rezultate obținute 39
5. Concluzii 55
6. Bibliografie 56

Extras din licență

1. Introducere

Tema proiectului o reprezintă modelarea matematică a curgerii cu suprafață liberă pe un râu în dreptul unui pod.

Pentru realizarea obiectivului propus, s-a ales o secțiune de râu (Cutaș Mureș), utilizând ca și model de calcul programul HEC-RAS. Canalul Mureș este traversat de tronsonul de autostradă. În acest scop este propus un pod de 3x35 m. Podul are o structură separată cu grinzi prefabricate din beton precomprimat şi post tensionat şi tablier monolitic C35/45, proiectat conform EuroCODE EN1991 şi standardele asociate. Culeele și radierul sunt fabricate in situ din beton armat C30/37. Pentru pile a fost ales C25/30. Fundaţie pe piloţi foraţi cu diametru Φ1.20 m (C25/30), adâncime>12 m.

Debitul cu probabilitatea de depășire de 1% este de 2.00 m3/s, coeficientul de rugozitate a albiei râului a fost ales la 0.045 iar pentru albia minoră la 0.06. Panta hidraulică medie a râului în secțiunea analizată a rezultat 0.05%.

Pe baza acestor date s-a calculat secțiunile transversale ale albiei râului poziționate la diferite distanțe amonte și aval de pod (100, 50, 25 m).

Pe baza secțiunilor transversale, s-au trasat cheile limnimetrice corespunzătoare fiecărei secțiuni în parte, cu scopul de a identifica nivelul apei funcție de debitul de calcul.

2. Mișcarea permanentă cu suprafață liberă

2.1. Domeniu de clasificare. Clasificări.

Mișcarea cu suprafață liberă a lichidelor îmbracă un domeniu foarte larg de probleme practice. Mișcări cu suprafață liberă au loc în canale, în albiile râurilor sau în conducte cu secțiunea parțial plină.

Mișcarea cu suprafață liberă se poate clasifica astfel:

- mișcări uniforme

- mișcări neuniforme - mișcări gradual variate - mișcări lente

- mișcări rapide

- mișcări rapid variate

Mișcările uniforme sunt caracterizate prin linii de curent rectilinii și paralele, viteza medie și adâncimea sunt constante în lungul curentului, iar suprafața liberă este un plan înclinat.

La mișcările neuniforme liniile de curent nu sunt rectilinii și paralele, iar viteza medie variază în lungul curentului.

Mișcarea neuniformă este considerată gradual variată dacă gradul de neuniformitate este relativ redus.

Mișcările rapid variate prezintă neuniformități mari în variația vitezelor sau a liniilor de curent.

2.2. Mișcarea uniformă în canale și conducte

Mișcarea uniformă cu suprafață liberă se poate realiza în albii rectilinii de formă prismatică sau cilindrică.

Aceste condiții sunt îndeplinite de albii artificiale create sub formă de canale, conducte, galerii, jgheaburi, rigole, sanțuri etc.

Adâncimea curentului în mișcare uniformă poartă numele de adâncime normală și se notează cu h0. Panta de așezare a albiei sau conductei poartă numele de panta fundului și se notează cu i. Ea se defineste astfel:

i=-〖dz〗_0/ds=sinθ

în care:

z0 - cota liniei fundului

s - lungimea măsurată de-a lungul curentului

θ - unghiul liniei fundului cu orizontala.

Figura 2.1. Mișcarea uniformă cu suprafață liberă