Меню

Коэффициент маннинга для труб

Коэффициент шероховатости

Коэффициент шероховатости (коэффициент Гоклера — Маннинга) — величина, численно характеризующая сопротивление, оказываемое руслом протекающему потоку, интегральная характеристика гидравлических сопротивлений. Является эмпирически определяемым коэффициентом и используется в ряде уравнений речной гидравлики, в частности, в формуле Маннинга.

Расчет коэффициентов шероховатости

В большинстве гидравлических расчетов коэффициент шероховатости назначается на основании специальных таблиц, дающих его значение из основания качественной характеристики русла, поймы и особенностей течения. Также применяются и формулы, связывающие коэффициент шероховатости с линейными размерами выступов шероховатости или с гидравлическими элементами потока, например, с глубиной или уклоном. Примером такой формулы является формула Штриклера:

где — ускорение свободного падения, — средняя крупность донных отложений.

Принято считать, что величина коэффициента уменьшается с увеличением глубины (до уровня выхода воды на пойму). Коэффициент шероховатости можно вычислить также по единичным измерениям расходов воды и уклонов, используя уравнение

где — уклон водотока, — средняя глубина, — ширина водотока, — измеренный расход воды, [м³/с]

Особую сложность представляет расчет коэффициента шероховатости в естественных руслах при неустановившемся движении воды, выходе воды на пойму, зарастании русла и ледовых явлениях [1] .

Примечания

Литература

  • Чеботарев А. И. Гидрологический словарь. Издание второе переработанное и дополненное. — Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1970. — 308 с.
  • Караушев В. А. Речная гидравлика. — Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1969. — 416 с.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Коэффициент шероховатости» в других словарях:

коэффициент шероховатости — Коэффициент, используемый для количественной оценки шероховатости русла в формулах, определяющих среднюю скорость течения воды. [РД 01.120.00 КТН 228 06] Тематики магистральный нефтепроводный транспорт … Справочник технического переводчика

Коэффициент шероховатости — характеристика сопротивления, оказываемая руслом или поймами протекающему потоку воды, зависящая от морфологических особенностей водотока, состава грунтов, слагающих речное дно, наличия растительности и т. д. Источник: Справочник дорожных… … Строительный словарь

коэффициент шероховатости поверхности — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN surface roughness factorSRF … Справочник технического переводчика

коэффициент шероховатости русла — Величина, численно характеризующая сопротивление, оказываемое руслом протекающему в нем потоку … Словарь по географии

параметр шероховатости Ra — (абсолютная шероховатость) Среднее арифметическое из абсолютных значений расстояний между любой точкой профиля и средней линией в пределах базовой длины. Средняя линия линия, проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое… … Справочник технического переводчика

ТРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТ — величина, характеризующая трение внешнее. В зависимости от вида перемещения одного тела по другому различают Т … Физическая энциклопедия

Трения коэффициент — отношение силы трения F к реакции Т, направленной по нормали к поверхности касания, возникающей при приложении нагрузки, прижимающей одно тело к другому: f = F/T. Т. к. характеристика, применяемая при выполнении технических расчётов,… … Большая советская энциклопедия

коефіцієнт шорсткості — коэффициент шероховатости stiffness coefficient Rauhigkeitszahl, Rauhigkeits(bei)wert – в гідравліці число, яке визначається на основі дослідів і характеризує ступінь шорсткості стінок русла (розмір виступів шорсткості, їх форму тощо); коефіцієнт … Гірничий енциклопедичний словник

Читайте также:  Почему в ванной не уходит вода если труба чистая

Формула Хазена — Вильямса эмпирическая формула, устанавливающая связь свойств потока воды в трубопроводе с физическими свойствами трубы и падением давления вследствие трения. Формула используется при конструировании водопроводных систем[1], таких как… … Википедия

Формула Шези — Формула Шези формула для определения средней скорости потока при установившемся равномерном турбулентном движении жидкости в области квадратичного сопротивления для случая безнапорного потока. Опубликована французским инженером гидравликом… … Википедия

Источник

Рекомендации по учету руслового процесса при проектировании ЛЭП — Рекомендуемые значения коэффициента шероховатости в формуле Маннинга

Содержание материала

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ШЕРОХОВАТОСТИ n В ФОРМУЛЕ МАННИНГА ДЛЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ РУСЕЛ И ПОЙМ

Естественные русла в весьма благоприятных условиях (чистое, прямое в плане, совершенно незасоренное земляное русло со свободным течением)

Русло постоянных водотоков равнинного типа преимущественно больших и средних рек в благоприятных условиях состояния ложа и течения воды

Сравнительно чистые русла постоянных равнинных водотоков в обычных условиях, извилистые, с некоторыми неправильностями в направлении струй, или же прямые, но с неправильностями в рельефе дна (отмели, промоины, местами камни)

Русла (больших и средних рек) значительно засоренные, извилистые и частично заросшие, каменистые с неспокойным течением
Периодические (ливневые и весенние) водотоки, несущие во время паводка значительное количество наносов с крупногалечным или покрытым растительностью, травой и прочим ложем.
Поймы больших и средних лет, сравнительно разработанные, покрытые растительностью (травой, кустарниками)

Русла периодических водотоков, сильно заросшие и извилистые.
Значительно заросшие, неровные, плохо разработанные поймы рек (промоины, кустарники, деревья) с наличием заводей.
Порожистые участки рек. Галечно-валунные русла горного типа с неправильной поверхностью водного зеркала

Источник

Формула укомплектования — Manning formula

Формула Маннинга — это эмпирическая формула, оценивающая среднюю скорость жидкости, текущей в трубопроводе, который не полностью охватывает жидкость, т. Е. Поток в открытом канале . Однако это уравнение также используется для расчета переменных потока в случае потока в частично заполненных трубопроводах , поскольку они также обладают свободной поверхностью, как и у потока в открытом канале. Все потоки в так называемых открытых каналах движутся под действием силы тяжести . Впервые он был представлен французским инженером Филиппом Гоклером в 1867 году, а затем переработан ирландским инженером Робертом Мэннингом в 1890 году.

Формула Мэннинга также известна как формула Гоклера – Мэннинга или формула Гоклера – Мэннинга – Стриклера в Европе. В Соединенных Штатах на практике его очень часто называют просто уравнением Мэннинга .

Формула Гоклера – Мэннинга гласит:

V знак равно k п р час 2 / 3 S 1 / 2 <\ Displaystyle V = <\ гидроразрыва > > ^ <2/3>\, S ^ <1/2>>

  • V — средняя скорость в поперечном сечении ( L / T ; фут / с, м / с);
  • n — коэффициент Гоклера – Мэннинга . Единицы n часто опускаются, однако n не является безразмерным, имея единицы: (T / [L 1/3 ]; s / [ft 1/3 ]; s / [m 1/3 ]).
  • R h — гидравлический радиус (L; фут, м);
  • S — это наклон гидравлической линии уклона или линейная гидравлическая потеря напора (L / L), которая совпадает с уклоном русла при постоянной глубине воды. ( S = hf / L ).
  • K представляет собой коэффициент преобразования между СИ и английскими единицами . Его можно не включать, если вы обязательно отметите и исправите единицы в термине n . Если вы оставите n в традиционных единицах СИ, k — это просто размерный анализ, который нужно преобразовать в английский язык. k = 1 для единиц СИ и k = 1,49 для английских единиц. (Примечание: (1 м) 1/3 / с = (3,2808399 футов) 1/3 / с = 1,4859 фут / с)
Читайте также:  Ппр прокладка трубы в траншее

ПРИМЕЧАНИЕ: Ks strickler = 1 / n укомплектование персоналом . Коэффициент Стриклера Ks варьируется от 20 (шероховатый камень и шероховатая поверхность) до 80 м 1/3 / с (гладкий бетон и чугун).

Разряда формула Q = V , может быть использована для манипулирования уравнения Gauckler-Мэннинг путем замещением для V . Решение для Q затем позволяет оценить объемный расход (расход), не зная предельной или фактической скорости потока.

Формула Гоклера – Мэннинга используется для оценки средней скорости потока воды в открытом канале в местах, где нецелесообразно сооружать водослив или лоток для измерения расхода с большей точностью. Коэффициенты трения через плотины и устья менее субъективны, чем n вдоль естественного (земляного, каменного или засаженного растительностью) русла. Площадь поперечного сечения, как и n , вероятно, будет изменяться вдоль естественного русла. Соответственно, ожидается больше ошибок при оценке средней скорости, предполагая n по шкале Мэннинга , чем при прямом отборе проб (т. Е. С помощью текущего расходомера) или при ее измерении через водосливы , лотки или отверстия . Уравнение Маннинга также обычно используется как часть численного пошагового метода , такого как стандартный пошаговый метод , для определения профиля свободной поверхности воды, текущей в открытом канале.

Формулу можно получить с помощью анализа размеров . В 2000-х годах эта формула была выведена теоретически с использованием феноменологической теории турбулентности .

СОДЕРЖАНИЕ

Гидравлический радиус

Гидравлический радиус является одним из свойств канала , который управляет разряд воды. Он также определяет, какую работу может выполнять канал, например, при перемещении наносов. При прочих равных, река с большим гидравлическим радиусом будет иметь более высокую скорость потока, а также большую площадь поперечного сечения, через которую может проходить более быстрая вода. Это означает, что чем больше гидравлический радиус, тем больший объем воды может нести канал.

На основе допущения «постоянное напряжение сдвига на границе» гидравлический радиус определяется как отношение площади поперечного сечения потока потока к его смоченному периметру («влажной» части периметра поперечного сечения):

р час знак равно А п <\ displaystyle R_ = <\ frac

>>

  • R h — гидравлический радиус ( L );
  • A — площадь поперечного сечения потока (L 2 );
  • P — смоченный периметр (L).

Для каналов заданной ширины гидравлический радиус больше для более глубоких каналов. В широких прямоугольных каналах гидравлический радиус аппроксимируется глубиной потока.

Гидравлический радиус составляет не половину гидравлического диаметра, как следует из названия, а четверть в случае полной трубы. Это функция от формы трубы, канала или реки, по которой течет вода.

Читайте также:  Как согнут пластиковую трубу

Гидравлический радиус также важен для определения эффективности канала (его способности перемещать воду и отложения ) и является одним из свойств, используемых инженерами-водниками для оценки пропускной способности канала .

Коэффициент Гоклера – Мэннинга

Коэффициент Гоклера – Мэннинга, часто обозначаемый как n , представляет собой эмпирически полученный коэффициент, который зависит от многих факторов, включая шероховатость и извилистость поверхности . Когда полевой осмотр невозможен, лучший способ определить n — это использовать фотографии речных каналов, где n было определено с использованием формулы Гоклера-Мэннинга.

В естественных водотоках значения n сильно различаются по длине, и даже будут меняться на заданном участке канала с разными стадиями потока. Большинство исследований показывает, что n будет уменьшаться со стадией, по крайней мере, до полного заполнения банка. Значения overbank n для данного участка будут сильно различаться в зависимости от времени года и скорости потока. Летняя растительность обычно имеет значительно более высокое значение n из-за листьев и сезонной растительности. Однако исследования показали, что значения n ниже для отдельных кустов с листьями, чем для кустов без листьев. Это связано со способностью листьев растения обтекать и сгибаться, когда поток проходит мимо них, что снижает сопротивление потоку. Высокоскоростные потоки заставят некоторую растительность (например, травы и разнотравье) лежать плоско, тогда как более низкая скорость потока через ту же растительность не будет.

В открытых каналах справедливо уравнение Дарси – Вайсбаха, если в качестве эквивалентного диаметра трубы используется гидравлический диаметр. Это единственный лучший и надежный метод оценки потерь энергии в открытых каналах, созданных человеком. По разным причинам (в основном историческим) эмпирические коэффициенты сопротивления (например, Шези, Гоклера – Мэннинга – Стриклера) использовались и используются до сих пор. Коэффициент Шези был введен в 1768 году, а коэффициент Гоклера – Мэннинга был впервые разработан в 1865 году, задолго до классических экспериментов по гидравлическому сопротивлению труб в 1920–1930-х годах. Исторически ожидалось, что как коэффициенты Шези, так и коэффициенты Гоклера – Мэннинга будут постоянными и будут зависеть только от шероховатости. Но теперь хорошо известно, что эти коэффициенты постоянны только для определенного диапазона расходов. Большинство коэффициентов трения (за исключением, возможно, коэффициента трения Дарси – Вайсбаха) оцениваются на 100% эмпирически и применяются только к полностью бурным турбулентным потокам воды в условиях стационарного потока.

Одним из наиболее важных приложений уравнения Мэннинга является его использование при проектировании канализационных сетей. Канализация часто строится в виде круглых труб. Долгое время считалось, что значение n зависит от глубины потока в частично заполненных круглых трубах. Доступен полный набор явных уравнений, которые можно использовать для расчета глубины потока и других неизвестных переменных при применении уравнения Мэннинга к круглым трубам. Эти уравнения учитывают изменение n с глубиной потока в соответствии с кривыми, представленными Кэмпом.

Источник

Adblock
detector