Л. Прандтль - Гидроаэромеханика (1123861), страница 84
Текст из файла (страница 84)
тса)йее1)О.К., апй Ваь!ее н.е., Аги. 1иве. сьеш. еилгв., т. 37 (1941), стр. 237. Снимки разного рода отложений можно нанти е статье Савау Н.Л., МИе!!иибеи й. Ргеивв. Чегвигьваивгай Гйг ЪЧеввег- Егй- шщ Яс!иб>аи, №19 (1965). 45 св(е1йв А., Мигейиивег> й, Ргеивв. Чегвиг1жаильан Гйг гуелвег-, Е><1- шьй Ясв!Л>аи, № 26 (1936). Я7)« —. 7 4) от аргумента тди — то (7)т — 7) «1 где С есть вес (в воде!) наносов, переносимых в одну секунду, Я вЂ” секундный весовой расход воды на один метр ширины ложа, Ы вЂ” средний диаметр частиц, г„„= 71», как и прежде, турбулентное касательное напряжение на дне, а то — предельное значение этого напряжения, равное те = число ° (7)ч — 7)д, причем «число» борется равным от 0,05 до 0,06 (следовательно, предполагается, что — > 10, т.е.
исключается стадия образованнл гряд). в. г) Точки с координатами х и у располагаются более или менее близко около прямой у = 4ъз. Мейер-Потер и его сотрудники на основе своих опытов. упомянутых на стр. 443, получили следующую эмпирическую формулу для определенил С: — = 2,52~« — 16,1 — ')) цз/3 (18) гпск!е14»А., МН|еципбеи Ш Ргеим. Ъггкиснвапвеап Гбг %аввег-. Егй- иил Ягмнэаи, Изб (1936), ЭУ Шивьдса -- окопе примой в = 1ех, твк как он повьэуетсв иным опрсдевением удевьиого веса тн наносов (беэ учете объема п~ р.
имеющихсп в частниаг) грлды образуются при числах Рейнольдса — ", меньших того значения, иА которое соответствует минимуму «числа» в условии (10), а отмели— при числах Рейнольдса, больших этого значения. Из изложенного выше ясно, что теоретическое определение весового количества наносов, переносимых потоком в единицу времени через один метр ширины ложа потока, представляет большие затруднении, тем более, что это количество зависит также от формы переносимых частиц и, кроме этого, от пропорции, в которой в потоке смешаны частицы различных размеров. Экспериментальным определением этого количества занимался Шильдс'.
Полученные результаты он изобразил графически в виде зависимости величины (единицы измерения: лг, кг и сек). Пользуясь формулой Штриклера, можно представить формулу (18) в безразмерном ваде: — = 2,52[( — 0,0211( — ) « (19) 'Строго говоря, точного ревновесин не получеется, тек кек устье реки вследствие осеждения поносов постепенна все больше и болылс выдвигеетсл в море (или во внутреннее озеро), что приводит к соответствующему повышению уровня долины реки. з перемещению русле рек способствует обрезавение меендрав (извилин), рессмотрениое в 18 гл.
1П. Вторичные (паперечиыс) течения, ва-первьщ, относят взвешенные веществе к внутренней стороне извилины, где они отлагаются в оидс отмелей, е во-вторыз, обусловливеют перемещение изксимуме скорости к внешней стороне извилины. Последнее обстонтельство приводит к усиленному резмыну береге не внешней стороне извилины, что еще больш( увеличивает ее кривизну где С по-прежнему означает вес наносов в воде.
Формула (19) получена для наносов с удельным весом у>ч - -2,6. Она проверена на опытах только до значений — = 50. И >() Влияние перемещения наносов на ложе реки. Реки, берущие свое начало в горных местностях, содерн«ат в своем верхнем течении более или менее крупные куски горных пород. Эти куски переносятся вниз по течению главным образом во время паводков и при этом от взаимных ударов и трения делаются постепенно все меньше и меньше. Наиболее мелкие частицы, образующиеся при истирании крупных кусков, уносятся рекой дальше во взвешенном состоянии. Долина реки, сама состоящая нз наносов, и река взаимодействуют друг с другом таким образом, что в течение тысячелетий между ними устанавливается своего рода равновесие: количество твердых веществ, приносимых с верхнего течения на каждый участок реки за большой промежуток времени, в среднем равно количеству твердых ве>цеств, уносимых с этого же участка за тот >ке промежуток времени вниз по течению'.
Река, течение которой не управляется путем искусственных сооружений, при каждом паводке выходит из берегов и оставляет на них отложения наносов, которые с течением времени приподнима>от берега, а вместе с ними и ложе реки. Это приводит к тому, что река прорывается в более низко расположенную местность, где и прокладывает себе новое русло. Таким путем в течение длительных периодов времени река «обрабатывает» свою долину по всей ее ширинет. По мере приближения к устью уклон реки постепенно уменьшаетсн, однако это не приостанавливает перемещения наносов, так как одновременно уменьшается и размер твердых частиц.
Равновесие между руслом реки и ее ложем может нарушаться вследствие природных катастроф, а также вследствие вмешательства человека. Так, например, замечено, что при перегора>кипении плотинами горных рек, несущих много наносов, русло реки ниже плотины значительно углубляется. Это происходит потому, что наносы, приносимые рекой с верхнего течения, осаждаются перед плотиной и, следовательно, пе компенсируют убыли наносов, размываемых и увлекаемых рекой нике плотины. В результате происходит оголение фундамента устоев плотины и береговых сооружений гидроэлектрических станций. Заключение реки в слишком узкие искусственные берега вызывает увеличение скорости течении и также приводит к углублению русла.
Наоборот, устройство вдоль берегов рек дамб, предохраняющих окружающую местность от затопления во время половодья, понижает при половодье скорость течения в русле реки, что приводит к постепенному поднятию ложа реки, которое может быть особенно большим, если река несет с собой много взвешенных наносов. Так именно случилось после устройства оградительных дамб на реках Миссисипи и Хуан-Хе. С течением времени русла этих рек поднялись на несколько метров выше уровня местности, огражденной дамбами, что в конце концов вызвало прорыв дамб и образование попых русел.
Поднятием русла объясняется также образование дельт в устьях крупных рек. Устройство гидротехнических сооружений изменяет режим течения воды, что может значительно отражаться па поведении ложа реки. Действие воды на ложе, очевидно, тем сильнее, чем больше ее скорость. Поэтому вблизи гидротехнических сооружений наибольшему действию воды подвергаются те участки ложа, к которым имеет доступ вода, притекаюшая изнутри потока с большой скоростью. Такие участки расположены, например, непосредственно перед устоями моста нли перед отдельными свалми; здесь, как уже было упомянуто в З 5, образуютсл характерные углубления, которые при недостаточно глубоком фундаменте могут привести к подмыванию устоев и их обрушепшо (такие случаи наблюдались в практике гидротехнического строительства).
Участки ложа, к которым притекает с большой скоростью вода изнутри потока, могут существовать также позади препятствия. установленного в реке. С таким случаем мы встречаемся при опускании в реку на некоторую глубину щита. Для предупреждения размывания лонга под самым щитом дно реки здесь покрывается камнем или бетоном. Том не менее там, где заканчивается искусственное покрытие дна, возникает углубление (рис. 2856), которое при больших размерах может оказаться опасным для сооружения. Для устранения возможности х>д Л' :омя. »,, Рис.
285. Обрезоввние углубления в дне реки вследствие прегрнжденил русла щитом: а) при установке зубчатой решетки; Ь) без такой установки. Заштрихованы те области потока, в которых происходит возвратное движение появления таких углублении необходимо искусственным путем понизить скорость течения в прндонном слое воды. Это достигается путем устройства в конце донного покрытия ряда зубцов (рпс. 285а).
3 7. Поведение тел в ускоренных потоках. Силы гидродинамического дальнодействия. В этом параграфе мы рассмотрим несколько случаев силового взаимодействия между неравномерно движущимся потоком и телом, в нем находящимся. Эти случаи представляют интерес как с практической, так и с теоретической точки зрения.
Мы ограничимся рассмотрением только потенциальных течений в среде, окружающей тело со всех сторон, следовательно. пе будем касаться течений с образованием поверхностей раздела'. Первый случай относитсн к продувке в аэродинамических трубах моделей дирижаблей. Как мы уже упомянули в 322 гл.???, если стенки трубы параллельные, то давление в потоке вследствие его трения о стенки постепенно падает. Такое падение давления равносильно появлению добавочной силы, приложенной к модели и направленной против потока. Следовательно, зта сила увеличивает лобовое сопротивление. Так как лобовое сопротивление моделей дирижаблей очень незначительное, > К посяеднса квтсгорпн относится, в честности, течение, воэннкэющее около крыла сямодете прк порывах ветра.
По этому поводу см. статью К о э э пег Н, С., ЕРМ, т. 22 (1931), стр. 579 н 605 [помещено также в альтах д. Г>еосяси. Уегэоскэвпэс. 1: 1 пгггвьгс 1931, стр. 83): далее, К 6 ээпсг Н.С., ЬоПГаьг!Гогэс!шпл, т. 17 (1940), стр. 355. то возникновение даже небольшого добввочного сопротивления значительно искажает результаты измерений. В первое время для исправления результатов измерения из сопротивления, измеренного на весах, др ~ вычитали величину (г~ — ~, где )У есть объем модели дирижабля; ицыдх ~' ми словами, предполагали, что на модель действует кроме сопротивления еще сила, аналогичная статической подъемной силе.
Однако более строгое гидродинамическое исследование, впервые выполненное Мунком', а затем продолженное Глауэртомз и Тейлоромз, показало, что указанный прием дает правильные результаты только в том случае, если к объему )г дирижабля прибавить еще объем У' присоединенной массы (см.
стр. 247). Правда, для моделей дирижаблей это уточнение почти не изменяет прежнего правила, так как присоединенная масса вытянутого эллнпсонда с отношением осей 6:1 составляет только 4,5% вытесненной массы жидкости. Но для слабо вытянутого зллипсоида с отношением осей 2:1 присоединенная масса равна 20%, а для шара— 50% от вытесненной массы, поэтому в этих случаях уточнение получается очень существенныме. Желающих ознакомиться со строгим доказательством и с другими примерами аналогичных течений отсылаем к работе Толлминав. В этой работе, в частности, вычислены силы и вращающие моменты, действующие на тело, обтекаемое слабо искривленным потенциальным потоком.
Перейдем к следу1ощей задаче — выясним, как ведет себя тело, находящееся в жидкой среде, в которой имеют место переменные по времени ускорения. Пусть, например, среда, окружающая тело, получает ускорение 5 в направлении оси х. Вычислим, какое ускорение 51 получает при этом тело. Обозначим плотность среды через р, а плотность тела — через рг. Возмущенил, вызываемые в жидкости телом, сначала не будем учитывать; в таком случае мы можем принять, что все части жидкости получают одинаковое ускорение. Этого можно достичь в действительности, например, следующим образом: заключим жидкую среду, которую будем предполагать несжимаемой, в какой- нибудь сосуд так, чтобы она заполняла его сплошь, и сообщим сосуду гМцп(с М., (ЧАСА-Кер.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
