Návrat na detail prednášky / Stiahnuť prednášku / Slovenská technická univerzita / Stavebná fakulta / hydromechanika

mephisto (hydromechanika_soltesz.doc)

    1) Tekutiny, ich vlastnosti, klasifikácia tekutín.                                                                                                                    Tekutiny rozdeľujeme na kvapaliny a plyny.Tekutina pozostáva z molekúl a medzier medzi nimi.Kvapaliny-ľahká pohyblivost,prakticky nestlaciteľné,volná hladina,                                                  Plyny-ľahká pohyblivosť a stlačiteľnosť,expanzívny,rozpínavosť.

 Kontinuum-čiastočky kvapaliny spojito vyplnujú prostredie.Kontinuum  

 Je spojité,konzervatívne,ideálna tekutina. Ideálna tekutina-

 kvapalina-absolútne nestlačitelná,objem sa nemení,nema viskozitu,

 Merná hmotnosť(hustota) ,Merná tiaž(kvapaliny),Objemová stlačiteľnost                  

 kvapalin, Tepelná roztažnosť ,Viskozita kvapalín ,Povrchové napätie

  2)Tlak v kvapaline a jeho vlastnosti. Eulerova rovnica rovnováhy v kvapalinách. Na kvapalinu pôsobia  a) vonkajšie sily b)objemové sily c) vnútorné sily          Aby kvapalina ostala v pokoji,musí platiť,že výslednica všetkých síl na ňu pôsobiacich sa rovná nule.                                                                                                                  Eulerová diferenciálna rovnica rovnováhy v kvapaline. dp = ρ. (ax.dx+ay.dy+az.dz)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

 3)Určenie hydrostatického tlaku, podtlak, pretlak, piezometre  ph = ρ.g.z  - tlak             ps =    ph + po =    ρ . g . z + po , z-hlbka,  tlak atmosferický - po , celkový statický tlak ps  Hydrostatický tlak rastie s hĺbkou lineárne.                                                                                                                                                                                                                  pretlak- rozdiel statického a atmosferického tlaku                                                                                                                                                             podtlak- doplnok statického tlaku do atmosferického tlaku                                                                                                                                     kvapalinové piezometre- prístroje na meranie tlaku v hydraulických zariadeniach. Bývajú otvorené, uzavreté,diferenciálne

4)Určenie aerostatického tlaku pri barotropnej rovnováhe plynu   hustota vzduchu je 1,26 kg.m-3 a tlak je 105 Pa                                              p = P0 e – ρo/ po . g . h   - barometricky tlak

5)Hydrostatická sila a jej stanovenie Fh= ρ . g . h . S,Určenie hydrostatickéj tlakovej sily môžeme vedieť ak poznáme veľkosť tejto sily,jej smer a pôsobisko. a)Určenie velkosti sily: Fh = ρ . g . S . zT  b)Určenie smeru sily: hydrostat. tlaková sila je kolmá na zaťažovaciu plochu. c) určenie pôsobiska (bod C ) lC = lT + JT / S.lT  alebo použiť na stanovenie velkosti a pôsobiska hydrostat. tlak.sily graficko-numerické riešenie pomocou tzv. zaťažovacích obrazcov.  Fh = ρ . g . b . Szať   velkosť výslednice je Fh = pod odmocninou F2x  +  F2z  ,   tg α = Fx/Fy                                                                                                                                                                                                                      

6)Plávanie telies, Archimedov zákon, stabilita plávania Archimedov zákon : Teleso ponorené do kvapaliny je nadľahčované vztlakovou silou, ktorá sa rovná tiaži kvapaliny, vytlačenej objemom  telesa.                                                                                                                                                 Plávanie telesa.1)  G › Fz ↔teleso bude klesať  2) G = Fz ↔ teleso sa bude vznášať  3)G  ‹ Fz ↔ teleso bude vytláčané nad hladinu kvapaliny.                                                                                                                                                Stabilita telies – pre telesa plávajuce pod vodou, ťažisko sa musí nachádzať pod pôsobiskom vztlakovej sily.Statická stabilita- moment dvojice síl ktorý vracia naklonené plávajúce teleso do pôvodnej polohy.                                                                                                                                                                                Dynamická stabilita- prácou potrebnou na to aby sa plávajúce teleso vychýlilo z rovnovážnej polohy o určitý uhol α

7)Rovnica kontinuity pre prúdové vlákno a v Eulerovom tvare                                                                                                               Diferenciálna rovnica prúdnice je   dx/ux = dy/uy  = dz/uz                                                                                                              Prúdove vlákno – objem, ktorý spojito vypĺňa objem ohraničený v kvapaline prúdovou trubicou                                                                                                                                                                        Všeobecný tvar rovnice spojitosti- kontinuity v Eulerovom tvare                                                                                                         paciálna derivácia ux/x + parciálna derivácia uy/z + parciálna derivácia uz/z = 0                                                                                                      rovnica spojitosti pre prúdové vlákno -  všeobecný tvar: parciálna derivácia (ρ .Q)/l  +  parciálna der. (ρ . S )/ t  = 0                                                                               pre nestlačitelnu kvapalinu upravíme na tvar(ρ je konštanta) : parciálna derivácia Q/l   +  parciálna der.  S/t  =  0

8)Rovnica dynamiky ideálnej tekutiny- Eulerova rovnica                                                                                                                                                         rovnica ideálenj kvapaliny- Eulerove diferenciálne rovnice pohybu ideálnej kvapaliny. ax  -   1/ρ   .  parciál.der. p/x  =  d ux /d t                              m                                                                                                                                          ay   -   1/ρ   .  parciál.der. p/y  =  d uy /d t                                        m                                                                                                                                           az   -   1/ρ   .  parciál.der. p/z  =  d uz /d t                                                                    

9)Bernoulliho rovnica pre prúdenie ideálnej a skutočnej tekutiny   bernoulliho rovnica pre ideálnu kvapalinu hovorí že výška plohovej, tlakovej, rýchlostnej je v lubovolnom priereze pri ustálenom prúdení rovnaký.                                                       h +  ( p/  ρ. g)  + ( v2 / 2g) =  konšta. , kde h- polohová výška  , hp...... P /ρ .g    .....tlaková výška,   hd ..... v2/2g......rýchlostná výška                                                                             h + hp + hd = konštantný                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    Bernnouliho rovnica pre skutočnu tekutinu :  h1  +  p1/ ρ.g  +  αv21/2g  =  h2  +  p2/ ρ.g  +  αv22/2g    +  hz          , hz-stratová výška                                                                                                              

10)Reynoldsov pokus , režim prúdenia Princíp spočíval v tom že do kvapaliny prúdiacej v priehladnom potrubí bol privádzaný tenký prúd- farbivo(vlákno) a vizuálnym pozorovaním sa toto vlákno a jeho správanie v prúdiacej kvapaline sledovalo. Reynolds zistil, že pri malých rýchlostiach ostáva vlákno nemieša s okolitou kvapalinou. Nazval ho Laminárne prúdenie Pri zvyšovaní rýchlosti  začína sa vlákno kriviť, farbivo sa mieša s kvapalinou.Vlákno sa rozpadne do tvaru prstencových vírov, nazval ho turbulentný pohyb. Súčastou experimentu bolo tiež sledovanie strát trením na úsekoch dĺžky l.   Straty boli namerané ako výškový rozdiel hladín v piezometroch. Pri laminárnom pohybe su straty úmerné rýchlosti prúdenia.             Pre turbulentný  pohyb je závislosť medzi stratami trením a rýchlostou mocninová.                                                                                                                                                                                                                                                                       Reynoldsové číslo –     všeobecný tvar       Re = v.l  / ν  , ν- kinematická viskozita                                                                                                                         pre potrubie sa používa ReD= Re = v.D  / ν      l=D  , Rek = 2320 , Rek-kritické Reynoldsovo číslo ,Re ‹ 2320 platí, že prúdenie je laminárne                                                                                                                                                                                                         Re › 2320 platí, že prúdenie je turbulentné                                                                                                                                                          11)Laminárne a turbulentné prúdenie                                                                                                                                                                             Laminárny pohyb- pohyb pri ktorom častice postupuju v plynulých, navzájom súbežnych, nepretínajúcich sa dráhách(vo vrstvách),tento druh pohybu je ojedinelý. Priebeh tangenciálnych napätí je lineárny.      τ = -μ  . du/dn  ,  μ-dynam.viskozita,  du/dn  -gradient rýchlosti                                                                                                                                            Turbulentný pohyb – pri ktorom vektor okamžitej bodovej rýchlosti pulzuje čo do smeru aj velkosti okolo určitej, časovo strednej hodnoty, pričom tieto pulzácie vyvolávajú premiešanie častíc prúdu. tento pohyb sa v prírode vyskytuje častejšie  ux= u-x + u׀x Základnou charakteristikou turbulentného pohybu je, že vektor bodovej rýchlosti náhodne kmitá(pulzuje) okolo určitej hodnoty.                                                                    

12)Odpory a straty pri prúdení tekutín, superpozícia strát, modulové vyjadrenie strát                                                                                                                                      Povrchy, stýkajúce sa s prúdiacou kvapalinou, nie sú absolútne hladké a ich nerovnosti spôsobujú odpory proti prúdeniu.nerovnosti povrchu nazývame drsnostou.                                                                                                                                                                                                                                                                           delíme potrubie na hydraulicky hladké  (δ > 5 ▲) a na hydraulicky drsné(δ < 5▲)                                                                                                                                                                                                       odpory proti pohybu kvapaliny sú spôsobené: pôvod vzniku 1) trenie o vedenie  2) trenie vnútorné 3) zmena rýchlostného pola (lokálna zmena)  1,2-straty trením 3-straty miestne.                                                                                                                                                                                                                                      Straty trením                                                                                                                                                                                                    hzt =  λ  .  l/D  .  v2/2g   (m) , ▲Pz,t =  λ  .  l/D  .  ρv2/2       (Pa)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Straty miestne    hz,n = ξ m  .  v2/2g                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                Pri laminárnom pohybe sú straty priamo úmerné rýchlosti prúdenia. pre turbulentný pohyb je závislosť medzi stratami trením a rýchlostou mocninová.                                                                                                                                                                                            Miestne straty: vznikajú všade tam kde nastáva lokálna a náhla zmena rýchlostného pola.                                                                                                                                                                                                                                                                                                             hz,n = ξ m  .  v2/2g                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 Celkové straty platí princíp superpozície.(Nikuradse)                                                                                                                                                                                                                                                                                                          Nikuradse robil pokus, skúmal závislosť strát trením od drsnosti. podla jeho grafu sú štyri pásma 1) oblasť laminárneho pohybu 2) pásmo potrubia hydraulický hladké 3) prechodná oblasť 4) kvadratická oblasť                                                                                                                                                                           Modulové vyjadrenie strát : Chézyho rovnica    v= C . odmocnina z  R.. ie          C-rýchlostný súčinitel,  ie – sklon čiary energie, C= 1/n      .R1/6                                                                                                                                   Modul strát trením A= 1/K2  ,   hz= A .l .Q2                                                                                                                                                                                                    

13)Súčiniteľ strát trením, Nikuradseho graf                                                                                                                                                              Nikuradse robil pokus, skúmal závislosť strát trením od drsnosti. podla jeho grafu sú štyri pásma 1) oblasť laminárneho pohybu 2) pásmo potrubia hydraulický hladké 3) prechodná oblasť 4) kvadratická oblasť                                                                                                                           súčiniteľ trenia λ pre laminárne prúdenie je  λ = 64/Re  , pre potrubia hydraulicky hladké je lamda = 0,3164/Re0,25                                                      Modulové vyjadrenie strát : Chézyho rovnica    v= C . odmocnina z    R.. ie      

14)Miestne straty, ekvivalentná a náhradná dĺžka potrubia                                                                                                                           Miestne straty: vznikajú všade tam kde nastáva lokálna a náhla zmena rýchlostného pola.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           hz,n = ξ m  .  v2/2g                                                                                                                                                                                                            ekvivalentná a náhradná dĺžka potrubia :  lek1 = (ξ K1/λ) .D        , leK2=  (ξ K2/λ) .D       ,  lev=ξv / λ  ,  náhradná: ln=l+ lek1+ leK2+ lev                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

15)Hydraulické riešenie jednoduchého potrubia                                                                                                                                                              Základné úlohy na výpočet jednoduchého potrubia sú rýchlosť prúdenia a prietok v potrubí.   Vychádzam s Bernoulliho rovnice                                                                                        v =                                                                                                                                                                           prietok potrubím      Q= S . v      , S=                                                                                                                                                        ak ide o dlhé potrubie sa rovnice zjednoduchšia na tvar          v= , H=                   alebo to počítame vsetko pomocou hydraulického modulu.                                                                

16)Hydraulické riešenie zhybky, násosky a potrubia pre čerpadlo                                                                                                                                    

      zhybka- krátke potrubie, určené na prevedenie určitého prietoku vody pod nižšie položenými prekážkami 1)navrhnem priemer zhybky                                                                                                                                                                                           H=                                                                                                                                                                                       2)v=                                                                                                                                                                                                   3)dosadím do    (system dimenzovania)                                                                                                                                                                          H = Hn      ............... o. k.                                                                                                                                                                                                                              H >  Hn     ..........D zväčšiť                                                                                                                                                                                                                                                   H <  Hn   ............D zmenšiť                                                                                                                                                                                                    nánoska návrh.1)určenie potrebného spádu H, zo zadanej rýchlosti a priemeru D                                                                                                                                                                              2)určenie rýchlosti pri danom geometrickom usporiadaní                                                                                                                                                           3)posúdenia funkcie nánosky, prípadne z určenia maximálneho prevýšenia s.                                                                                                                    H=hz  , H=            ,                      Q=                                                                                                                                                                                                          

17)Hydraulické riešenie sériovo a paralelne zloženého potrubia                                                                                                                                Výpočet potrubia spojených za sebou  Napíšeme Bernoulliho rovnicu pre rez 0, prechádzajúci nádržou, a pre rez 2 na konci potrubia , pričom geodetický horizont je v ťažisku výtového otvoru                                                       H + Po/ρg  +  αvo2/2g =    Po/ρg  + αv22/2g    +  hz           ,  (hz-straty)          ,    vo<  v2  ,  v1 = v2   . D22/D21                                                                                  Výpočet paralelne spojeného potrubia   -  obr 20 dane: l1, l2, D1, D2, ▲1, ▲2, Q- celkový prietok  neznáme: Q1, Q2, hz(hz-straty)                                             1) Q=Q1+Q2                                                                                                                                                                                                                        2)hz=   ▲1 . l1  . Q21                                                                                                                                                                                                             3)hz= ▲2 . l2  . Q22                                                                                                                                                                                                                     n-úsekov znamená že bude n+1 rovníc                                                                                                                                                              

18)Hydraulické riešenie vetvových a okruhových sietí                                                                                                                                               Voda do spotrebiska sa privádza prívodným potrubím z jedného alebo viacerých zdrojov. V spotrebisku, ktorým môže byť obec, sídlisko, mesto alebo priemyselný , poľnohospodársky závod, musí byť privedená ku každému odberateľovi a každemu odbernému miestu. Musia byť súčasne splnené dve podmienky: 1) priviesť dostatočné množstvo vody              2) zabezpečiť požadovaný tlak v mieste odberu                                                                                                                                                                                       To zaobstaráva rúrová rozvodná sieť. Rúrová sieť môže byť v zásade dvojaká ( obr. 18.1). Je to sieť vetvová (obr. 18.1a), ktorá je charakterizovaná tým, že ku každému bodu sieťe je privádzaná voda len z jedného smeru. Hydraulický výpočet tejto siete sa redukuje na výpočet zloženého potrubia, v ktorom sú jednoznačne dané prietokové pomery. Smer prietoku je jednoznačný a prietokové množstvo v ľubovolnom úseku vieme stanoviť zo sústredených odberov( v jednotlivých bodoch) alebo z rovnomerného odbreru na dĺžkach jednotlivých úsekov. Nevýhodou tohto riešenia je, že prípadná porucha na začiatku ľubovolnej vetvy vyradí z prevádzky pomerne dlhý úsek. Túto veľmi závažnú prevádzkovú nevýhodu odstraňuje okruhová sieť (obr. 18.1b), ktorú dostaneme prepojením koncových bodov vytvorenej siete. V tejto sieti už smer prietoku nie je jednoznačný, preto aj jej výpočet je náročnejší. Je však charakterizovaná tým, že ku každému bodu sa môže  voda dostať z oboch smerov, a teda v prípade poruchy je odstavený len krátky úsek, ktorý sa uzavrie, a celá ostatná sieť zásobuje odberateľov bez prerušenia. Obr. 18.1b znázorňuje jednoduchú okruhovú sieť. Každý z uzavretých obrazcov, napr. ABCD, GJKH a pod., nazývame okruhom siete. Konkrétna sieť, o ktorej hovoríme, je 5- okruhová.  Body na rohoch alebo okruhu alebo v miestach spájania, prípadne rozdelenia potrubí sú uzly siete a označujeme ich veľkými písmenami A, B, C. Časť siete medzi dvoma uzlami, napr. AB, CD, DI a pod., je úsek siete.                                                                                                                                                                  Potrubie s rovnomerným odberom po dĺžke ( prietoky Q ) : v praxi sa často stretávame s riešením úloh, pri ktorých treba určiť straty na úseku potrubia, na ktorom nie je stály prietok. ( závlahové potrubie, vodovodná rozvodná sieť) Pri výpočte strát vtakomto potrubí by sme museli vziať do úvahy každú prípojku s jej odberom, čo by bolo velmi komplikované, ba až nemožné. Preto sa zavádza pojem rovnomerného odberu po dĺžke, ktorým nahradzujeme jednotlivé menšie odbery na určitom úseku spojitým, rovnomerný odberom na tomto úseku.  odber na dlžke l je   Q0= g . l     ,  Qvýp = Qt + 0,55 Q0        ,                                                                                                                                                 Vetvová rúrová sieť: Prietokové pomery vo vetvovej sieti sú, ako sme už uviedli, jednoznačne dané miestom prívodu do siete, miestami odberov z nej a jej geometrickým usporiadaným. Prietoky v jednotlivých úsekoch siete Qi dostaneme postupným sčítavaním odberov či už sústredených alebo rovnomerných. Pri spočitavaní postupujeme od konca siete smerom k prívodu do siete.                                                            V zásade rozlišujeme dva typy návrhu vetvovej siete:   a) Návrh novej siete, pri ktorej navrhujeme aj potrebnú tlakovú výšku na jej začiatku alebo potrebnú hladinu vo vodojeme ( kóta Kv ). Tento postup vychádza z návrhu optimálnych priemerov potrubí na jednotlivých úsekoch zo vztahu   Di = 2                                                                                                                                                                          kde vi  je optimálna rýchlosť z intervalu vmin < vi  < vmax   s orientačnými hodnotami pre rôzne  priemery podľa tab. 18.1                                                                                                          S výpočtom talkových strát postupujeme proti prúdu z konca siete alebo z tlakovo ohrozených uzlov tak, že v týchto bodoch vychádzame z požadovaných tlakových výšok. Postupným pripočítavaním strát dostávame hľadanú kótu hladiny vodojeme.                                                                          KV = KK + suma ci  .  Ai  + ln,i  . Q2i           kde KK je kóta hladiny v tlakovo ohrozenom uzle a n počet úsekov siete od tohto uzla po vodojem.                                                                                                                                                                                                                                 b)  Návrh siete s danou tlakovou výškou na jej začiatku alebo danou kótou hladiny vody vo vodojeme vychádza zo stredného piezometrického sklonu      istr =  KV – KK   /   suma  li                                                                                                                                         Priemer ma i-tom úseku stanovíme použitím tab. 16.1 pomocou vypočítaného modulu straty trením   Ai = istr  /  suma li                                                                                  alebo numericky použitím Mannigovho vztahu.                                                                                                                                                         Navrhneme najbližší vyšší vyrábaný priemer, prípadne na niektorých úsekoch i nižší tak, aby bola dodržaná na dvoch susedných úsekoch súčasne podmienka neprekročenia hodnoty  istr                                                                                                                                                          Okruhová rúrová sieť Hydraulicky výpočet rúrových sietí je založení na splnení dvoch podmienok:  1) podmienka kontinuity v  uzloch                      suma Qi = 0  , kde Qi sú prietoky v úsekoch stretávajúcich sa vo vyšetovanom uzle s uvažévaním znamienka plus pre prítoky do uzla a mínus pre odber a výtoky z uzla.                                                                                                                                                                                 2) podmienka stratových výšok v okruhoch           suma zi = 0  , ktorá po dosadení bude   suma ci . Ai . li . Q2i  = 0                                                                    

19)Hydraulický ráz, mechanizmus, priebeh a opatrenia na elimináciu účinkov rázu                                                                                                  Pri ustálenom prúdení vody v potrubí nedochádza k zmenám hydraulických veličín(prietoku, rýchlosti, hydrodynamického tlaku) v čase. V tlakových potrubiach sa však často stretávame s komplikovanejším prípadom neustáleneho prúdenia, lebo pri každej regulácii prietoku dochádza k časovej zmene prietoku rýchlosti. Rýchle časove zmeny, ktoré môžu nastať v tlakových systémoch, napr. havarijným zatváraním uzáverov, náhlym odstavením prevádzky turbíny vo vodnej elektrárni alebo zastavením čerpadla. Tento neustálený pohyb vyvoláva značné tlakové zmeny, ktorých pôsobenie je krátkodobé a opakujúce sa vo forme tlakových rázov. Preto aj neustálený pohyb vody v tlakových systémoch s rýchlymi časovými zmenami nazývame hydraulickým rázom. Teóriu tohto javu rozpracovali Žukovskij a Allievi. Čas, za ktorý sa rázová vlna dostaneme k nádrži a opäť k uzáveru, nazývame časom obehu vlny alebo rázovou periodou a značíme ho   μ = 2l / a.     Hydraulický ráz sa delí na 1) 0priamy-t.j. každý uzáver má určití čas, potrebný na čiastočné alebo úplné uzavrete potrubia. Ak tento čas je menší ako rázová perioda  Tz < μ .  , max.prírastok tlaku    ráze   ( ▲p/ρg)max =  a . v   /  g .                                                                                                       2) nepriamy ráz    Tz > μ , maximálny prírastok tlaku pri nepriamom ráze   ( ▲p/ρg)max =  2l . v   /  g .Tz                                                                  Eliminácia: vyrovnávacie komory – sú súčasťou tlakových privádzačov vodných elektrární alebo prívodov pitnej a úžitkovej vody. Navrhujú sa tiež na tlakových odpadoch z elektrární. Vyrovnávacími komorami prerušujeme, a teda skracujeme dĺžku tlakových potrubí, a tým zamedzujeme vzniku priameho rázu aj pri pomerne krátkych časoch zatvárania alebo otvárania Tz regulačných zariadení. Na privádzačoch vodných elektrární sa okrem vyrovnávacích komôr používaju sychrónne ventily, deflektory alebo deviatory-zariadenia, ktoré odklonia prúd vody smerujúci na turbínu a umožnia tak dlhší čas uzavieranie ventilov aj pri rýchlom odstavení turbíny.                                                                                                                                                                                              skrátiť l – dĺžku potrubia- vytvorením vyrovnávacich komôr ,                                                                                                               použiť pružné potrubie

20)Hydraulické riešenie korýt jednoduchých prierezov                                                                                                                                        Korytá všeobecne rozdeľujeme na dve základné skupiny: 1) prizmatické koryta – pri ktorých ostávajú všetky geometrické charakteristiky koryta konštantné po dĺžke toku. 2) neprizmatické korytá – sú tie, ktorých rozmery sa po dĺžke toku menia. Táto zmena rozmerov môže byť umelá alebo prirodzená, spôsobená na tokoch eróziou vodného prúdu, tvoriaceho si koryto, alebo inou aj náhodnou príčinou.                                                                                                                                                                        Prúdenie v otvorených korytách môže byť neustálené aleno ustálené.. Za neustálene(nestacionárne) prúdenie budeme považovať také, pri ktorom prierezová rýchlosť, prietok, hĺbka a ostatné veličiny vo všeobecnosti závisia od dĺžkovej súradnice a od času, čo môžeme matematicky vyjadriť  Q = Q (l,t) ,  v = v (l,t) ,  y = y (l,t)                                                                                                                                      Neustálené prúdenie sa prejavuje tvorbou vĺn na hladine.                                                                                                                                                     Ustálené prudenie sa delí na rovnomerné a nerovnomerné.                                                                                                                                                pre rovnomerné prúdenie platí : v =konštanta , Q = konštanta                                                                                                                                                pre nerovnomerné prúdenie platí : v = v (l) ,  v – prierezová rýchlosť                                                                                                                               Hydraulický výpočet kanálov jednoduchých prierezov: Aby v otvorenom koryte mohlo vzniknúť a existovať rovnomerné prúdenie, musí byť toto koryto: - prizmatické , - bez umelých či prirodzených prekážok, - s konštaným sklonom dna i0, - s rovnakou drsnosťou toku.                                                                                                                                                                                                        Pre rovnomerné prúdenie v kanáloch platí Chezyho rovnica v =  C . odmocnina R .i0              , z ktorej prietok : Q = C.S odmocnina  R .i0                                                                                                                                                                                                    rovnicu pre prietok často používame v tvare Q = K. odmocnina R .i0   , kde K je modul prietoku  K = C.S odmocnina R , ktorého hodnota závisí len od geometrických rozmerov kanála a od stupňa drsnosti omočeného obvodu.                                                                                                  definicie: pozdĺžny sklon  i0 – je definovaný ako podiel výškového podielu(spádu) k dĺžke, na ktorej vznikol.                            Udáva sa v % ( stonásobok skutočnej hodnoty) alebo v promile ( tisícnásobok skutočnej hodnoty). do výpočtov sa dosadzuje v skutočných hodnotách.                                                                                                                                                                                    prietoková plocha S – je plošný obsah rezu prúdu plochou kolmou na vektor strednej rýchlosti. Tvar prietokového prierezu môže byť vo všoebecnost rôzny ( lichobežník, obdlžník, trojuholník, parabola...) najčastejšie ako lichobežník , či už jednoduchý alebo zložený. obr 2.1 .                                                                                                                                                                                     Na tomto obrázku je lichobežník zadaní šírkou b a sklonom svahov udávaným číslom m. Sklon 1:m značí, že na jednotku výšky pripadá m jednotiek vo vodorovnom smere, teda na h´bku y vodorovná vzdialenosť m.y. Čím je hodnota m väčšia, tým je svah miernejší. potom šírka v hladine bude b = b + 2my  , prietoková plocha S = ( b + my )y  ,                                                       a omočený obvod  O = b + 2y odmocnina 1+m2                                                                                                                      hydraulický polomer je základná geometrická charakteristika prierezu a je definovaný ako pomer prietokovej plochy k omočenému obvodu. Pre lichobežník potom R = S/O                                                                                                                                                               rýchlostný súčiniteľ ( Chezyho súčiniteľ ) môžeme vypočítať pomocou niektorého zo známych vzorcov.sú dva najpoužívanejšie vzťahy: Manningov  C = 1/n  . R1/6  ,    alebo Pavlovského C = 1/n .  Ry ,    n – stupen drsnosti ( 0,01-0,5 ) ,                                                                              Pod označenie hydraulický výpočet kanálov zahrnujeme pri rovnomernom prúdení riešenie týchto základných štyroch úloh:                                  1) Výpočet prietoku  v kanáli, ktorý je zadaný tvarom prietokového prierezu, drsnoťou omočeného obvodu, hĺbkou a pozdĺžnym sklonom dna. Túto úlohu pre jednoduché prierezy riešime Chezyho rovnicou Q = K. odmocnina R .i0       pre prietok.                                                           2) Výpočet pozdĺžneho sklonu dna potrebného na to , aby daný prietok pretekal korytom s daným tvarom prietokového prierezua danou hĺbkou a so známou drsnosťou.  i0 = Q2 / C2S2R  = Q2/K2 ,                                                                                                                                                        3) Určenie hĺbky vody v koryte, pri ktorej preteká známy prietok daným prietokovým profilom. Táto úloha sa priamo – analiticky riešiť nedá.preto sa používa graficko – výpočtové riešenie pomocou konzumčnej krivky (obr. 2.2a ), ktorá je grafickým zobrazením funkčnej závislosti prietoku od hĺbky Q = F (y). Postup riešenia je takýto. Vypočítame poradnice tejto krivky, ktorú niekedy nazývame i mernou krivkou prietokov pre zvolené hĺbky, a z vynesenej grafickej závislosti odčítame pre určitý prietok Qn hĺbku Yn, ktorá mu zodpovedá.                                                                                                                                                                                4) Dimenzovanie šírky kanála b  prípadne aj iných jeho rozmerov pre daný prietok, tvar prierezu, hĺbku, stupeň drsnosti a pozdĺžny sklon. Táto úloha sa rieši praficko – výpočtovou metódou tak, že vypočítame a vynesieme závisloť Q = f (b) pre zvolené hodnoty šírky a z nej podľa obr. 2.2b odčítame potrebnú šírku koryta bn  zodpovedajúcu prietoku Qn.                                                                                                                                                                                                                                                                                  

21)Hydraulické riešenie korýt zložených prierezov                                                                                                                                                                                                                                                V prírode aj v technickej praxi sa často vyskytujú sa často vyskytuju profily otvorených korýt, ktorých jedna alebo viacej častí omočeného obvodu sú vodorovné(mierne sklonené). Tvoria sa tak samostatné časti koryta. Hlbšie časti profilu odvádzajú menšie prietoky a plytkejšími pretekajú prietoky väčšie alebo povodne. Prehĺbená časť profilu sa názýva kyneta a plytkejšie časti sú bermy. Tento profil sa nazýva dvojitý lichobežníkový profil a jeho návrh je opodstatnený všade tam, kde sú prietoky počas roka rozkolísané, t.j. kde je veľký rozdiel medzi minimálnymi a maximálnymi prietokmi. Podobný prierez sa vyskytuje aj na ohradzovaných tokoch. Hlbšia časť prierezu je potom vlastné koryto a plytkejšie časti tvoria inundáciu, priestor medzi hrádzami., do ktorého sa vylievajú povodňové prietoky. Takéto profily voláme zloženými.                                                                                                                                                                                               Výpočet hydraulických parametrov týchto korýt je odlišní od výpočtu jednoduchých prierezov. Hydraulicky zložený prierez nie je teda určovaný zložitosťou tvaru prietokového profilu, ale skutočnosťou, že sa skladá z častí, v ktorých sú podmienky prúdenia rovnaké, no odlišné od iných častí. Takýto prierez je naznačený na obr. 2.5 , je rozdelený na tri samostatné časti ABB´, B´BCC´ a C´CD , v ktorých voda preteká rôznymi rýchlosťami. V najhlbšej časti 1 bude rýchlosť najväčšia a v plytkejších častiach profilu 2 a 3 bude menšia. Rozdiel rýchlostí vyvoláva trenie na zvisliciach B´B a C´C , všetky tieto skutočnosti treba zaviesť do výpočtov hydraulických veličín koryta ako celku.                                                                                                                                                                                                                         Modul prietoku pre ľubovoľnú i-tú časť prierezu určíme zo vzťahu:     pričom prietokovú plochu , omočený obvod, hydraulický polomer a Chezyho súčiniteľa rátame pre uvažovanú časť prietokového prierezu. Je zaužívané a dobre vystihuje skutočnosť doplnkového trenia na zvisliciach B´B  a C´C , započítať dĺžku týchto zvislíc do omočeného obvodu kynety. Omočený obvod časti 1 je teda B´BCC´ , časti 2 lomená čiara AB a časti 3 CD.                                                                                                                                                                                  Prierezové rýchlosti                                                                                                                                                          a čiastkové prietoky Qi = vi . Si = Ki i01/2                                                                                                                                                                               Celkový prietok potom je súčtom všetkých k čiastkových prietokov                                                                                                             prierezová rýchlosť z rovnice kontinuity                                                                                                                                                           a nakoniec pozdĺžny sklon dna                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

22)Merná energia prierezu, prúdenie riečne kritické a bystrinné                                                                                                                          Merná energia prierezu je energia jednotky tiaže prúdiacej kvapaliny vztiahnutá na porovnávaciu rovinu predchádzajúcu najnižším bodom prietokového prierezu. Celková merná energia sa skladá z potenciálnej a kinetickej mernej energie ,               čiže Ed = Ed pot + Ed kin                                          pričom  Ed pot = y  ,  Ed kin =                                                                                                                                                           potenciálnu mernú energiu predstavuje hĺbka vody v koryte a kinetickú rýchlostná výška.                                                                                     Merná energia prierezu má teda dve asymptoty, medzi ktorými sa nachádza minimum funkcie, bod K. pozri obr. 2.14. Týmto bodom je určené kritické prúdenie, pri ktorom daný prietok prechádza prierezom s vynaložením minimálnej energie. Pre y = yk  je Ed = min Ed .                -  index „k“ je kritický pohyb                                                                                                                                                                                                        Bod K rozdeľuje krivku Ed = f (y) na dve časti, pričom rovnakej mernej energii prierezu zodpovedajú dve hĺbky, každá na jednej vetve. Dolná vetva (KM) zodpovedá bystrinnému (nadkritickému) prúdeniu charakterizovanému malými hĺbkami a veľkými rýchlosťami a horná vetva (KL) určuje riečne (podkritické) prúdenie, pri ktorom sú hĺbky väčšie a rýchlosti malé.                                                                                Matematicky môžeme tieto druhy pŕúdenia definovať vzťahmi:                                                                                                                                     riečne prúdenie      y › yk    ,  v ‹ vk   ,   › 0                                                                                                                                                                                                            kritické prúdenie    y = yk    ,  v = vk   ,   = 0                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      bystrinné prúdenie     y ‹ yk    ,  v › vk   ,   ‹ 0                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

23)Podmienky rovnomerného a nerovnomerného prúdenia v korytách, tvary hladín                                                                                                 Ustálené prudenie sa delí na rovnomerné a nerovnomerné.                                                                                                                                                pre rovnomerné prúdenie platí : v =konštanta , Q = konštanta                                                                                                                                                pre nerovnomerné prúdenie platí : v = v (l) ,  v – prierezová rýchlosť                                                                                                                                       Aby v otvorenom koryte mohlo vzniknúť a existovať rovnomerné prúdenie, musí byť toto koryto: - prizmatické , - bez umelých či prirodzených prekážok, - s konštaným sklonom dna i0, - s rovnakou drsnosťou toku.                                                                                                         Nerovnomerné prúdenie v prizmatických otvorených korytách je charakterizované zmenou rýchlosti pozdĺž toku, ktorá môže byť pri konštantnom prietoku a v prizmatickom koryte vyvolaná len zmenou hĺbky. Pri nerovnomernom prúdení hladina v pozdĺžnom reze tvorí krivku.  Aby sme zistili, aký tvar hladiny sa vytvorí, musíme poznať hodnotu zmeny hĺbky na dĺžke toku, teda deriváciu dy/dl. Na obr. 3.1 sú pre názornosť graficky vyznačené tvary hladín pri rozličných možných hodnotách dy/dl. Prípad a)  y1 ‹ y2 , › 0  , krivka vzdutia, ide o spomalený nerovnomerný pohyb.                                                                                                                      Prípad b) y1 › y2 , ‹  0    , krivka zníženia ide o zrýchlený nerovnomerný pohyb.    

24)Riešenie priebehu hladín metódou „ po úsekoch“                                                                                                                                              Výpočet priebehu hladín metódou „ po úsekoch“ – Čarnomského metóda.                                                                                                                                                                  Základnou rovnicou bude Bernoulliho rovnica pre rezy 1 a 2 na začiatku a na konci úseku dĺžky l a energetický horizont čiarov energie  v reze 1. Čiara energie bude krivka, a však na krátšom úseku ju môžeme nahradiť priamkou s priemerným sklonom (ie)p tak, ako je to na obrázku 3.13. Podľa tohto obrázka napíšeme Bernoulliho rovnicu, ktorú môžeme upraviť na riešenie obidvoch spomínaných úloh.                                                                                                                                                                Jednoducho sa dá vyjadriť a vypočítať dĺžka medzi dvoma známymi hĺbkami.  l =                                                 Priemerný sklon čiary energie  mvyjadríme z Chezyho rovnice  (ie)p =    , kde Kp  je aritmetický priemer modulov   prietoku K1 a K2.    v prednáškach o tom neni ani zmienka!    

25)Voľný výtok malým a veľkým obdĺžníkovým otvorom                                                                                                                                                                           Výtok otvorom a) ustálený  Q = konštanta   b) neustálený  Q = f(t)                                                                                                                                                                     výtok otvorom ustálený:  z hydraulickej stránky rozoznávame voľný(nezatopený) výtok, ktorý nastáva vtedy, ak kvapalina vyteká do vzduchu, teda celá plocha výtokového otvoru je voľná a výtokový lúč je ohraničený atmosférou ( obr. 7.1a)                                                                 zatopený výtok , čiastočne zatopený výtok .                                                                                                                                                               Výtokové otvory delíme delíme z hľadiska hydraulického na dva typy. Rozoznávame: malý otvor , pre ktorý platí                                          kde zT je hĺbka ťažiska výtokového otvoru pod hladinou a aT je maximálna zvislá vzdialenosť ťažiska od hrany výtokového otvoru. Z uvedeného kritéria vyplýva, že otvor v dne je z hydraulickej stránky vždy malý bez ohľadu na jeho rozmery, lebo aT (zvislá vzdialenosť) je vždy nulová.                                                                                                                                                                                     veľký otvor , pre ktorý platí   > 1/4                                                                                                                                                                            podľa geometrického tvaru môžu byť otvory kruhové, štvorcové, obdĺžníkové                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

1) voľný výtok malým otvorom :  výtoková rýchlosť  v = φ .   ,    kde φ súčiniteľ výtokovej rýchlosti                                                                                                      prietok výtokovým otvorom  Q = v . Sv . ε  ,   ε je súčiniteľ kontrakcie    , Q = φ . ε . Sv .  =  μv .  Sv .                                                                                           výtokový súčiniteľ μv = φ . ε                                                                                                                                                                               ε = Sc /  Sv                                                                                                                                                                                                                            2) voľný výtok veľkým otvorom obr .7.9 :  u = φ                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

              pre výtok veľkým obdĺžníkovým otvorom platí vzťah  Q = . μv . b . ( z23/2  - z13/2 )        

      26)  Zatopený a čiastočne zatopený výtok                                                                                                                                                                                          

           zatopený výtok – nastáva vtedy, ak celá plocha výtokového otvoru je pod hladinou kvapaliny za výtokovým otvorom, a teda

             lúč je  ohraničený kvapalinou ( obr. 7.1b)                                                                                                                                                                            

              čiastočne zatopený výtok je kombináciou voľného (nezatopeného) výtoku a zatopeného výtoku. Časť plochy výtokovéhoň                    

               otvoru je pod  hladinou a časť nad ňou. ( obr. 7.1c)

              1) zatopený výtok : za zatopený výtok budeme považovať taký, pri ktorom je hladina dolnej vody nad horným okrajom

                  výtokového otvoru (obr.7.12)        

              v = φ .              , v – konštantná hodnota

              Q = v . Sv . ε = μv . Sv .     ,  Q – výtokové množstvo

              výtok pri zatopenom otvore nezávisí od tvaru výtokového otvoru, ale iba od jeho veľkosti a rozdielu hladín pred a za

              výtokovým otvorom

              2) čiastočne zatopený výtok :  Q = Q1 + Q2   , kde Q1 je voľný  a Q2 je zatopený  

              Q =  . μv1 . b . ( H3/2  - z13/2 ) + μv2 . b .( z2 – H ) .        

       27)  Plnenie a prázdnenie nádrží, základná rovnica

               ide o neustálený prietok  Q = f(t)

             Zásadne ide o dva časy: o čas potrebný na naplnenie alebo na vyprázdnenie časti objemu nádoby (nádrže) z úrovne hladiny h1

               na uroveň h2 – čas plnenia

               prázdnenie , ktorý budeme označovať t,

               čas potrebný na úplne naplnenie alebo vyprázdnenie nádrže – čas naplnenie, vyprázdnenia  označenie má T        

               Podľa tvaru nádrže rozlišujeme nádoby prizmatické a neprizmatické. Za prizmaticke považujeme nádrže, v ktorých plocha

               vodorovného rezu bude v celom sledovanom rozsahu kolísania hladiny konštantná, t.j. nepremenná s hĺbkou ( obr.8.1a,b)

               neprizmatické sú nádoby, ktoré túto požiadavku nespĺnajú . ( obr. 8.1c,d)

               Zo vzájomného porovnania prietoku, ktorý do nádrže priteká – prítoku Qp  a prietoku, ktorý z nej vyteká – výtoku Q0,

               vyplývajú dve základné možnosti:  1) Qp = Q0  je to prípad ustáleného výtoku z nádrže

                                                                        2) Qp ≠ Q0 predstavuje podmienku neustáleného (nestacionárneho) výtoku z nádrže.

               Nerovnosť prítoku a výtoku nastáva a) Qp > Q0   , Qp = konštanta            -nastáva stupanie vody

                                                                         b) Qp < Q0   , Qp = konštanta     - nastáva pokles                                                                                                          

                                                                         c) Qp ≠ Q0   ,  Qp = 0          -nastáva úplne vyprázdnenie

                                                                         d) Qp = f1(t), Q0 = f2(t)  -najvšeobecnejší prípad. Prítok do nádrže aj odtok z nej sa mení

               a časom.                            

               základná rovnica    ( Qp –Qt) .dt = S .dz                      - diferenciálna rovnica

      28) Výpočet času vyprázdnenia nádrže, prechod povodňovej vlny nádržou

               T =               - čas vyprázdnenia nádrže

              prechod povodňovej vlny : pozri obr. 8.10. Povodňová vlna, ktorá vzniká z extrémnych zrážok, topenie snehu a ľadu je

              charakterizovaná svojím maximálnym prietokom (kulminačný bod ) a celkovým objemom.

              Celý časový priebeh sa dá rozdeliť na štyri úseky.                                                                                                                        

              V prvom, pred príchodom povodňovej vlny do nádrže, je prítok a odtok Qp =Q0.                          

             ďalšom časovom úseku prudko rastie Qp až po kulminačný bod, potom prítok klesá. Výtok z nádrže v druhom úseku stále rastie a kulminuje m bode C tam, kde s pretína Qp s Q0.

      Tretí úsek je charakterizovaný poklesom obidvoch čiar – prítoku aj odtoku. Čiara prítoku ( povodňová vlna ) však klesá strmšie a čiara  odtoku miernejšie. Na tomto úseku platí Qp < Q0 , teda prietok v toku pred nádržou je menší než za ňou. Posledný časový úsek ( od  bodu D ) je zasa charakterizovaný vyrovnaním prítoku aj odtoku z nádrže, čiže rovnosťou Qp =Q0 .  

      Vidíme, že nádrž zmenšila kulminačný prietok v toku za ňou o ∆Q. Na túto zmenu povodňovej vlny pri prechode cez  nádrž treba však

      mať v nádrži voľný určitý objem, ktorý nazývame retenčným priestorom. Jeho veľkosť je na obr. 8.10 pre danú povodňovú vlnu graficky  znázornená plochou ABC ( šrafovaná zvislo), alebo plochou CMDM´( šrafovaná vodorovne ). Je pochopiteľné, že tieto dva objemy sú si m    navzájom rovné, lebo v nádrži po prechode do 4. úseku ( za bod D ) neostáva nijaký zväčšený objem.  

      diferenciálna rovnica  ( Qp – Q0 ) dt = S . dz

      diferenciálna rovnica  ( Qp – Q0 ) ∆t = S . ∆z        -  na báze konečných prvkov

29)Ostrohranné a merné priepady  

všeobecne :            

Technické riešenie a prevádzka vodohospodárskych stavieb sú takmer vždy spojené so zabezpečovaním vzdúvania vody na určitú úroveň a s prepúštaním potrebného množstva vody cez konštrukcie, ktoré vzdutie zapríčinili ( priehrady, hate, stupne, pohyblivé uzávery ).                            

Zariadenia vybudované na korune vzdúvacích zariadení, v prirodzenom toku, v laboratórnom žľabe alebo v umelom kanáli, cez ktoré prepadá ( vrchom preteká ) určité množstvo vody, sa nazývajú priepady.

Jav, ktorý nastáva pri pretekaní kvapaliny ponad priepad nazývame prepadom. Prepad môžeme definovať ako výtok kvapaliny otvorom zhora neohraničeným, alebo taký výtok, keď hladina nedosahuje k hornému ohraničeniu otvoru.

Pojmom prepad alebo prepadový prietok nazývame tiež množstvo vody prepadajúce ponad priepad za časovú jednotku. Označujeme ho  ako prietok „ Q “.

Priepadová hrana – je na ostrohranných priepadoch ( obr. 9.1a) tá časť vodorovných, šikmých či zakrivených hrán, cez ktoré sa prelieva voda a na haťových priepadoch najvyššie umiestnené miesto na korune priepadu.

Koruna priepadu – je najvyššia časť haťového priepadu ( obr. 9.1b )

Priepadová stena – je zvislá alebo šikmá ( prípadne zaoblená ) stena na návodnej strane priepadu.

označenia: výška priepadovej steny „s“ ( výška koruny nad dnom koryta pred priepadom ) , výška priepadovej hrany nad dnom koryta za priepadom „ sd „ ,  spád hladín na priepade ( rozdiel hladiny hornej a dolnej vody ) „ H „ , hĺbka vody v koryte pod priepadom „ yd „

Z hydraulickej stránky rozdeľujeme prepady na dve základné skupiny.

Dokonalý prepad ( nezatopený ) je taký, pri ktorom hladina dolnej vody neovplyvňue hladinu hornej vody a prietokovosť cez priepad( obr. 9.1a )

Nutná podmienka : yd ≤ sd  ,  H/s   > 0,7

         Nedokonalý prepad ( zatopený prepad ) je taký, pri ktorom hladina dolnej vody vystúpi nad priepadovú hran a ovplyvňuje        

          hladinu hornej  vody a prepadový prietok ( obr 9.1b) . Bočné steny, prípadne piliere môžu svojím tvarom ovplyvňovať prepad.                                  

         Nutná podmienka : yd > sd  ,  H/s   ≤ 0,7

         Podľa konštrukcie rozoznávame tieto základné typy priepadov: - priepady ostrohranné ( obr.9.1a,9.2A),                                      

        - priepady haťové  a priehradové  ( obr.9.2b,c),                                                                                                                                                                                              

       - priepady so širokou korunou ( obr.9.2d),                                                                                                                                          

        - vodorovné kruhové priepady-šachtové priepady (obr.9.2e),                                                                                                            

        - priepady s nízkym prahom ( obr. 9.2f),                                                - stupne v dne koryta ( obr. 9.2g).

         ostrohranné priepady:

         Bazinov prepad:  Q = m . b .  , m- bazov súčiniteľ prepadu , hrúbka steny  t je menšia  ako 0,67 h. vtedy je

          ostrohranny

                                     horná obálka –priebeh čiary , ktorá ohraničuje lúč z vrcha

                                     dolná obálka – priebeh čiary, ktorá ohraničuje lúč zo spodu.

         Ponceletov priepad : má v pohľade obdĺžníkový tvar so šírkou menšou ako šírka žľabu. obr. 9.8.                                                          

                                           Q = .μp . b .  , μp – súčineľ prepadový = 0,3

         Trojuholníkový priepad : priepadová stena má trojuholníkový výrez. obr. 9.9

         merné priepady :

         najčastejšie sa používa symetrický trojuholníkový priepad s vrcholým uhlom α = 90o , ktorý sa nazýva Thomsonov

         (obr. 9.9b ).    Q = 1,4  .  h2,5  

         Cipolletiho priepad : má lichobežníkový tvar. bočné hrany sú v sklone 4:1.    Q = 1,86  . b  . h3/2

30)Haťové priepady          

je to vzdúvací objekt      

-tvarom odoláva tlaku vody  

Vo vodnom staviteľstve často treba zabezpečiť vzdutie hladiny vody v tokoch tak, aby mohli byť dostatočne zásobené odbery vody, umožnená výroba energie a plavba po splavnených riekach. Navrhujú a stavajú sa vzdúvacie koštrukcie – vzdúvadlá. Hate a priehrady tak vlastne tvoria prekážku v toku, ktorá je vysoká niekedy aj desiatky metrov. Cez túto prekážku voda prepadá. Ide o priepady s obdĺžníkovými otvormi. Tým, že postavíme prekážku do toku, vzniká bočná kontrakcia. Vplyv bočnej kontrakcie možno vylúčiť návrhom dobre obtekaných – prúdnicových tvarov pilierov.

a) dokonalý prepad:

Q =  , b0 – efektívna šírka     b0= b – 0,1 . ξn .h0 ,    ξ – súčiniteľ tvaru ≤ 0,1 , n- počet bočných zúžení

h0 =  ,     v0 =

b) nedokonalý prepad

Q = ,  sigmaz – súčiniteľ zatopenia

prúdnicové priepadové plochy obr 9.22.odvodené z dolnej obálky prepadového lúča.

31)Priepad so širokou korunou

Pojmom priepad so širokou korunou rozumieme prah v dne koryta s vodorovnou alebo skoro vodorovnou korunou. Šírka konštrukcie tohto prahu musí vyhovovať podmienke t > (2-3) h , aby prepadový lúč dokonale prilipol ku korune a prúdenie na korune bolo s jej povrchom rovnobežné.

dokonalý prepad: je tu vlnitý vodný skok obr. 9.27

                            hσ ≤ hz  

                            Q = φ . b. h1.  , vzájomne hĺbky vodného skoku na korune h1 a h2 vyratáme ako násobky prepadovej výšky  h1 = ε1 . h0  ,  h2 = ε2 . h0

nedokonalý prepad : Q = φ . b. hσ.  ,

32)Vodný skok, typy, charakteristiky vodného skoku

1. je to hydraulický  jav, pri ktorom sa mení bystrinné prúdenie na riečny pohyp. Nastáva pomerne na krátkom úseku koryta.

             Tento jav sa vyznačuje búrlivým prúdením, náhlym zväčšením hĺbky vody a sprevádzajú ho veľké straty energie.

Podľa podmienok vzniku rozoznávame : 1) vlnitý vodný skok, ktorý vzniká pri malých výškach hv = h2 – h1. obr. 11.2a

                                                                  2) jednoduchý vodný skok vzniká pri väčších výškach a prejavuje sa pri dne rozbiehavým   základným prúdom a pri hladine prevzdušnením valcom s búrlivým prúdením obr. 11.2b

                                                                   3) vodný skok s povrchovým režimom má základný prúd pri povrchu a valec pri dne  obr. 11.2c

K základným charakteristikám vodného skoku patria : vzájomné hĺbky y1, y2  , jeho výška hv, dĺžka vodného skoku ls a strata energie v ňom  ∆E .

výška vodného skoku : hv = y2 – y1

dĺžka vodného skoku : ls = 6 ( y2 –y1 )

strata energie : ∆E =

33)Rovnica spojenia hladín zdrží vodného diela, vývar a jeho návrh

Súhrn všetkých hydraulických javov, ktoré vznikajú pri prechode vodného prúdu cez vzdúvací objekt so začiatkom v hornej zdrži a s ukončením v dolnej zdrži v tom mieste, kde sa utvorí normálny odtokový režim, nazývame spojenie hladín vodných diel.              

Vodný skok sa väčšinou usilujeme lokalizovať do vývaru.

Pojmom vývar rozumieme časť stavby pri päte vzdušného svahu priepadových blokov, v ktorej sa mení bystrinné prúdenie na riečne vodným skokom. Je to prehĺbená časť dolnej zdrže tesne za priepadom, ktorá je vybudovaná tak, aby odolala veľkej erózii v mieste vodného skoku.

Dimenzovanie vývaru sa skladá z návrhu a posúdenia jeho hĺbky d a z výpočtu potrebnej dĺžky vývaru lv.

Poloha vodného skoku: 1) vzdutý         yz  <  yd                      

                                      2) priľahlý       yz  =  yd                                                    

                                      3) odľahlý        yz  >  yd                                      

Písomná časť skúšky : riešenie príkladov z týchto okruhov problémov:

1. hydrostatická tlaková sila – zaťažovacie obrazce a vzorce, horizintálna, vertikálna sila nakresliť.
2. ustálené prúdenie v potrubí – jednoduché , zložené za sebou, z 2 úsekov
3. ustálené prúdenie v otvorených korytách – jednoduchý prierez Q=?, i0=? , zložitý Q=?, i0=?
4. priepady, výtok otvorom – ustálený výtok, priepady-haťový