Loading

Module 1: Impulso y Ecuaciones Energéticas Específicas

Apuntes
Study Reminders
Support
Text Version

Energía específica y flujo crítico

Set your study reminders

We will email you at these times to remind you to study.
  • Monday

    -

    7am

    +

    Tuesday

    -

    7am

    +

    Wednesday

    -

    7am

    +

    Thursday

    -

    7am

    +

    Friday

    -

    7am

    +

    Saturday

    -

    7am

    +

    Sunday

    -

    7am

    +

Conferencia-08: Energía específica, fuerza específica y flujo crítico

Bienvenido a todas estas conferencias sobre ingeniería de ríos. Como discutimos en la última clase, ecuaciones hidrodinámicas como las ecuaciones de Navier-Stokes y las ecuaciones de Saint-Venanat y también hemos visto que existen los solvers como modelos HEC-RAS para resolver ecuaciones de Saint-Venanat y ecuaciones de continuidad, pero aún así, hay los conceptos como energía específica, fuerza específica y el flujo crítico que lo que podemos usar para el análisis de flujo de ríos. Hoy, voy a hablar de estas técnicas simples que usted puede haber leído en la hidráulica de canal abierto, el mismo concepto que podemos utilizar para la ingeniería de ríos que son los puntos que voy a destacar hoy. Así que vamos a hablar de energía específica, fuerza específica y el flujo crítico. Esas son cosas también que podemos usar para resolver este complejo problema de flujo de ríos cuando tenemos datos de geometría de flujo muy, muy limitados, los datos de hidrodinámica con ciertos supuestos. Así que hoy, lo destacaré cuando utilices el concepto de flujo crítico, energía específica y fuerza específica. ¿Cuáles son los supuestos que hacemos? Son los supuestos correctos para esas condiciones que es lo que un especialista de río trabaja en que si ese supuesto lo que has elegido allí en energía específica, fuerza específica y flujo crítico son válidos para ese caso, así que esa es la razones por las que voy a enseñarte energía específica, fuerza específica y el flujo crítico en el contexto de la ingeniería de ríos. (Consultar tiempo de la diapositiva: 02 :39) Así que mirando que podemos mirar a los libros lo que hemos añadido es la hidráulica del canal abierto con los libros de Hanif Chaudhry mucho tiempo con otros libros. Así que hemos añadido un nuevo libro que estamos hablando del flujo crítico, la energía específica y la fuerza específica que el concepto que estamos resaltando a través de la referencia de parte del contexto del flujo de canal abierto escrito por Hanif Chaudhry.

Así que buscando que volvamos hoy lo que vamos a discutir con el concepto de energía específico, las transacciones de canal, el salto hidráulico, entonces podemos ir hasta el canal no rectangular que busca la energía específica. Así que eso es lo que con la conferencia de hoy vamos a cubrir y la próxima serie de conferencias también cubrirá el concepto de flujo crítico.
(Consultar Tiempo de Slide: 03 :42) Mirando que permítanme volver a las condiciones reales del río cuando usted tiene un río en las regiones montañosas, usted puede tener una serie de las rocas. Así que si usted puede ver esto hay la serie de rocas y hay a veces posición de las rocas es el más alto que la profundidad del flujo, puede suceder así. Así que si nos fijamos en eso si esto son las condiciones y si considero la suposición simple es el flujo constante que significa que mi descarga es constante.
Así que si estoy suponiendo que el flujo es un flujo constante y teniendo en cuenta que la misma cantidad de descarga está sucediendo o no estamos molestando en esto como variabilidad en un dominio de tiempo o que no es significativo para nosotros, así que si esa es la condición si sólo intento dibujar hipotéticamente comportamientos típicos de lo que podrían ser las variaciones de velocidad, ¿cuáles podrían ser las variaciones de profundidad del agua?
Podría ser así debido a la presencia de estas grandes rocas se puede tener un punto de estancamiento, el punto donde la presión es igual a cero. Usted puede tener una gota de la velocidad de la cabeza, así que eso es lo que la cabeza de velocidad y también se puede mirar que estoy simplemente tramando esta profundidad de agua, esto es la cama y más el es la cabeza de velocidad es igual a la cabeza de energía. La línea de gradiente hidráulico y la línea de gradiente de energía.
Así que si se puede mirar allí están la línea de gradiente hidráulico y las líneas de gradiente de energía y como estas rocas pasan a través de que de nuevo el flujo de velocidad V1 sucede, el punto de estanqueaciones está aquí, después de que el flujo de nuevo sucede con V1 velocidades, de nuevo aumenta y debido a la presencia de estas rocas hay ciertas pérdidas de energía sucediendo que es lo que se refleja en la línea de gradiente de energía.
La línea de gradiente de energía, las pendientes indican debido a la presencia de estas rocas de cuánto de las pérdidas de energía suceden que es lo que podemos cuantificar usando las ecuaciones de Manning. Así que podemos tener presencia de las rocas, debido a que hay disipaciones de energía que es lo que se destaca a través de las líneas de energía que típicamente lo está indicando. Si nos fijamos en otras rocas más grandes están aquí las formaciones de saltos hidráulicos, como usted sabe que hay el cambio del flujo de subcrítico a supercrítico.
Si se mira esta disipación de energía lo que ocurre por la presencia de este peñador más pequeño que es la energía se disipa y eso es lo que podemos saber claramente desde la pendiente de esta línea de energía. Pendiente de esta línea de energía siempre podemos cuantificar cuánta energía se disipa por la presencia de las rocas. Cuando se llega a esta ubicación donde cambia el flujo, llega a una profundidad crítica.
Y hay un cambio de supercrítico a subcrítico, las formaciones de salto hidráulico pasan.
Habrá formaciones de salto hidráulico sucederán. Las formaciones del vórtice sucederán, la disipación de energía se produce. Por lo tanto, debido a eso habrá el cambio de las pérdidas de energía aquí. Así que si miras una sección típica como esta, hay el punto de estancamiento de las formaciones, hay las disipaciones de energía debido a la rugosidad de la cama.
Y hay una posición si más obstrucción hay como esta boulders puede tener una gran cantidad de formaciones de salto hidráulico y debido a las formaciones de salto hidráulico se puede tener una gran caída en la energía debido a formaciones de salto hidráulico que es lo que sucede en el flujo de canal abierto. También sucede en los ríos. Al mirar las típicas secciones transversales del río, se puede ver así, por lo que la pérdida de energía está sucediendo.
Ahora viene el punto de cómo tenemos que cuantificarlo, ¿cómo saber que hay el cambio donde van a pasar los saltos hidráulicos? ¿Qué tipo de disipaciones de energía van a ocurrir? Esas son las cosas que podemos analizar para condiciones de flujo constante. Eso significa que estamos asumiendo que el flujo es un flujo constante y esta suposición es bastante válida. Cuando usted tiene una condición de flujo alto o condiciones de flujo de diseño lo que podrían ser las condiciones extremas en términos de disipación de energía, en términos de variación de velocidad, en términos de las variaciones de profundidad de flujo. Eso es lo que tratamos de saber a partir de eso. Esa es la razón por la que muchos de los análisis de flujo constante también son suficientes para resolver estos problemas. Así que eso es lo que hacemos un análisis de flujo constante en términos de energía específica, fuerza específica y análisis de profundidad crítica que es lo que en estas cifras estamos muy claros recortados mostrándolo.
Cómo la hidrodinámica varía en los ríos con tener un tipo diferente de grandes rocas, rocas más pequeñas. Podría haber formación de salto hidráulico, habrá punto de estancamiento, podría haber pérdidas de energía debido a la rugosidad de la cama todo lo que puede entender si usted esboza esta figura donde la línea de gradiente hidráulico, línea de gradiente de energía está presente y cómo podemos utilizar el concepto de energía específica y la fuerza específica para esto. Vamos hacia adelante a la siguiente diapositiva.
(Vea el tiempo de la diapositiva: 09:52) La próxima diapositiva de lo que estoy hablando es que hemos discutido sobre 2 principios básicos, conservaciones de masas y las ecuaciones de impulso lineal. Si usted mira estas 2 ecuaciones más allá de que tenemos ecuaciones de energía. Así podemos aplicar esta ecuación de conservación de energía en volúmenes de control. Así que si usted puede considerar un volumen de control, usted puede aplicar las ecuaciones de energía. Como usted sabe que usted tiene los 3 tipos de energía.
Energía potencial, energía cinética y la energía debido a la diferencia de presión que es la fuerza de presión, la energía de presión por unidad de peso. Así que esa es la razón si usted sabe que la mecánica de fluidos muy básico que utilizamos las ecuaciones de Bernoulli las mismas versiones que podemos utilizar para el flujo de canal abierto donde la energía total por unidad de peso, podemos definir como una energía potencial. Esto es energía debido a la presión por unidad de peso, esta es la energía por unidad de peso como una energía cinética.
Así que esta es la suma de tres energía como usted sabe que es una parte de la ecuación de Bernoulli, la misma energía total disponible en esa sección transversal en particular que podemos dividir en 3 componentes de energía.
Eso significa que si tengo algún canal, así puedo tener esta línea de gradiente hidráulico y puedo encontrar la línea de gradiente de energía y la h de cierto dato y esto es z, esto es el h y esto es.
Así que usted puede tener fácilmente estos 3 componentes de este dato, esta energía potencial por unidad de peso que es lo que es el valor z, esto es debido a la diferencia de presión, la energía por unidad de masa debido a la presión y esta es la energía cinética por unidad de masa que es lo que es
. Muchas de las veces también usamos α como factor de corrección de energía cinética.
En ese tiempo, consideramos que el flujo no es uniforme. En el caso del flujo no es uniforme, adoptamos un valor que considere las variaciones de velocidad de flujo en términos de computación de energía cinética por unidad de peso. Así que este es un concepto muy simple como ves de la mecánica de fluidos que es lo que es idea que hemos traído esa energía total o energía total por unidad de peso que se llama como cabeza total que es lo que tendrá una tres composiciones.
Energía potencial, la energía de flujo o se llama la energía debido a las presiones por unidad de peso, de la misma manera que conoce la energía cinética por unidad de peso. Así que estas cosas podemos conseguir fácilmente para un menor volumen de control en particular como un alcance que podemos considerar y podemos calcular estos 3 componentes de energía que representan nuestra energía total. Así que conectar el punto de energía total se llama líneas de gradiente de energía.
Así que cómo va la variabilidad de la energía en eso es lo que se mira. Así que lo que hacemos es que nos resulte un poco más fácil que con ciertos supuestos sea que lo consideremos.
(Consultar Tiempo de Slide: 14 :15) Las primeras suposiciones simples donde lo ponemos que si considero que es la superficie es una horizontal. y el flujo viene. Si considero esta superficie horizontal como mi dato, así z = 0, lecho de río si considero como un dato, entonces z se convierte en 0. Así que sólo tengo estos dos componentes, los componentes de energía tendrán 2 componentes.
Ahora esta energía de flujo debido a la diferencia de presión y habrá energía cinética que es lo que es debido al flujo está allí. Así que si tienes estos dos conceptos de energía y si consideras que la distribución de presión es hidrostática, eso significa que estás considerando la distribución de presión como flujo en el resto, por lo que las distribuciones de presión hidrostática. La distribución de presión es hidrostática.
Sólo varía con la profundidad, la distribución de la presión un triángulo lineal y varía con la profundidad, con el aumento en profundidad se va a tener aumentos de presión, es una función lineal como se discute en cualquiera de la mecánica de fluidos. Así que si usted tiene una distribución de presión hidrostática y si lo asumo el fondo del canal como un centro de datos, esta ecuación de energía es muy simplificado como este formulario.
Ahora la energía que significa lo que estoy mirando, estamos consiguiendo la energía por unidad de peso para los canales donde las distribuciones de presión es hidrostática y el fondo del canal si considero es como un dato para mí, entonces sólo esa energía que llamamos es energía específica. Por lo que es una versión simplificada con estos supuestos. Así que tenemos una energía, energía específica E como una función de la profundidad de flujo la y, v es la velocidad, .Así que si usted mira, las funciones muy simples lo que tenemos como cálculos de energía. Así que muchas de las veces que usamos la energía específica en lugar de esta ecuación porque estos 2 supuestos podemos validar para muchos de los casos. Este supuesto puede ser considerado para muchos análisis para saber cómo las disipaciones de energía que suceden. Así que esa es la razón por la que calculamos la energía específica.
Esa es la suposición, tratas de entenderlo y eso es lo que es la energía específica, energía total por unidad de peso donde el fondo del canal es considerado es datum y la distribución de presión es hidrostática que es la energía específica, es una energía total en un flujo de canal abierto en un flujo de río.
(Consultar Tiempo de Slide: 17:33) Por lo tanto, teniendo en cuenta que ahora si nos fijamos en estas ecuaciones, es una manera muy sencilla, muchas de las veces que podemos considerar el río como un canal rectangular, tiene supuestos ahora. Si considero que el río es un simple canal rectangular, por lo que tener un ancho B y y es la profundidad de flujo, puedo considerar canal es un canal rectangular, estos son supuestos, también es bastante válido.
Si esa es la condición, ahora estas ecuaciones de nuevo podemos simplificar que si tenemos la cantidad Q de descarga que pasa a través de la descarga constante sobre esto, puedo calcular la q que es la descarga por unidad de ancho que significa Q dividido por B, descarga por unidad de ancho q.
Si lo pongo que entonces tengo la y como variables, por lo que puedo escribir fácilmente esta velocidad v= q/y que es algo muy simple, la descarga es igual a la velocidad en el área. Aquí hemos considerado esta descarga por unidad de ancho dividida por la profundidad, esta será la velocidad. Así que de esa manera si puedo sustituirlo, estoy consiguiendo esta ecuación, de nuevo con algunas suposiciones con la escritura de la ecuación de descarga específica en términos de descarga por unidad de ancho.
Si lo considero, mi ecuación viene así. Así que en esta ecuación si se mira que tengo 3 variables y q.
Así que tengo energía específica, la profundidad de flujo, tengo la descarga por unidad de ancho. Así que 3 variables que tengo como establecido con estas 3 ecuaciones. Ahora, no voy a detallar más minuciosamente, mire esta ecuación y las derivaciones que usted puede seguir de Hanif Choudhry libros, pero déjenme tener un entendimiento muy conceptual de que tenemos la energía específica y y la q, 3 variables, una relación de relación de energía específica lo conseguimos.
Si conseguimos esta relación, ahora lo estamos viendo, si hago E es una constante, tratamos de saber cuál podría ser la relación entre el y y q. Una vez más lo voy a repetir. Si considero E es constante, eso significa que estoy considerando el alcance del río donde las disipaciones de energía no están sucediendo ese orden, por lo que significa que la energía permanece constante a ese alcance del río.
Si esa es la condición, cuál es la relación entre la y y pequeña q, podemos establecerla usando estas ecuaciones. De la misma manera, si intentas entenderlo si q es una constante, eso significa que el ancho del río no está cambiando, sea cual sea la descarga Q que viene por ancho de unidad, ancho si no cambia entonces menor q, la descarga por unidad de ancho no cambia.
Entonces, puedes tener otras condiciones que una condición es que E constante miramos lo que podría ser la relación entre y y la pequeña q, eso significa que este es el caso donde la energía no se disipa tanto, por lo que podemos considerar un alcance, podemos asumirlo allí la disipación de energía no es ese orden significativo podemos encontrar una relación entre y y q. De la misma manera si puedo asumir que la Q no varía.
Eso significa que mi cantidad Q de descarga lo que viene es una constante, es un flujo constante y mi ancho del río no está cambiando. Estoy considerando un río rectangular y el ancho del río no cambia. Si esa es la condición q tampoco cambia. En ese caso, estoy viendo lo que podría ser la relación entre E versus y. Así que ese es el concepto y las otras derivaciones y todas las cosas son las cosas básicas, pero tratar de entenderlo. Puede haber dos condiciones que usted puede tener que una es la E constante, la disipación de energía no es ese orden significativo, segundo es que la descarga por unidad de ancho es una constante y no variar ese orden significativo. Si esa es la condición, cuál es la relación entre q y y o en caso de q constante cuál es la relación entre E y y porque los comportamientos de flujo suceden así.
Así que con esta relación, podemos entender diferente tipo de flujo. Así que, si nos fijamos en eso, la primera parte lo que hemos hecho es que asumimos que esta q es constante. Por lo tanto, si has considerado q es una constante, ver si puedes escribirlo las ecuaciones se vuelven así, de manera sencilla.
Así que podemos reescribir estas ecuaciones cuando la q es una constante, se puede escribir como esta forma.
Así que podemos conseguir esto es una ecuación cúbica y usted puede obtener las soluciones de la y. Así que eso significa que si q es una constante, podemos obtener soluciones de y, E para esto y o podemos desarrollar la curva de la solución para esta ecuación cúbica que son muy matemáticamente si se mira es una ecuación cúbica donde podemos obtener el comportamiento de las curvas.
(Consultar Tiempo de Slide: 23:59) Eso es lo que es la curva de energía específica que discute más en el flujo de canal abierto que es lo que se llama curva de energía específica que es lo que da un establecimiento entre ahora si usted trata de entender como q es constante, por lo que la descarga por unidad de ancho no varía significativamente. Así que si consideras que, entonces hay una relación entre E y y que es lo que va a pasar, es cubial y hoy en día puedes resolver estas ecuaciones, no es problema grande. Pero vamos a ver cuál es el comportamiento de estas ecuaciones, las soluciones comportamientos que si plot E versus y, E es la energía específica, y es la profundidad, así que eso es lo que se llama curva de energía específica. La ecuación de E-y seguirá esta curva, así que siga esta curva y la tercera será valores negativos que vendrán aquí. Así que hay 3 soluciones, y1, y2, y y3 para este q igual a constante uno será negativo que no debemos considerar.
No es físicamente posible tener una profundidad de flujo del río es negativa, por lo que no podemos considerar esa parte. Así que hay las dos profundidades y1 y y2 que se llama profundidad alternativa. Eso significa lo que tratamos de entender de la curva de energía específica. Para una constante q, usted tendrá las variaciones de energía específicas con respecto a y, varía así. Así que en estos puntos si se mira desde esta curva de energía específica, muy interesante habrá un punto donde E es mínimo, más allá de que el flujo no es posible.
Eso significa para un valor q particular, tendremos el mínimo E, la energía mínima específica, más allá de que el flujo no está allí. Esa energía mínima específica si está sucediendo un flujo y esa profundidad correspondiente se llama profundidad crítica, esa profundidad de flujo correspondiente se llama profundidad crítica. Eso significa una profundidad crítica donde en esa descarga particular por unidad de ancho la profundidad crítica se produce el punto donde la energía específica es mínima que es la crítica, más allá de que este flujo no es posible.
El flujo no puede ser posible para este valor q más allá de este valor mínimo E, por lo que no podemos tener eso, el flujo no puede ser posible, puede ir al valor mínimo E de esto. Esto es lo que llamamos el flujo crítico. Así que dividimos el flujo en dos regiones, subcríticas y supercríticas.
Así que lo supercrítico es esta parte y esta parte será la subcrítica. Si miras este comportamiento, ¿qué pasó realmente entre lo subcrítico y lo supercrítico?
Sin duda usted sabe que podemos calcular el flujo de los números de Froude en la mecánica de fluidos o el flujo de canal abierto para saber si el flujo es subcrítico o supercrítico basado en el flujo de los números de Froude, como flujo Froude números menores que 1 que es lo que será el flujo subcrítico y flujo Froude números mayores que 1 dará un flujo supercrítico que es por las definiciones que usted sabe, vamos a entender físicamente lo que realmente sucede.
En el flujo subcrítico si mira la profundidad de flujo es más, la cabeza de velocidad es menor. En el flujo supercrítico, la profundidad de flujo o la energía de presión es menor, pero la energía cinética es más. Sólo trate de tounderstand, sé que todos ustedes saben de los números de Froude de flujo y lo saben por definición lo que será subcrítico, supercrítico, pero tratar de entender que si el flujo está sucediendo, tiene dos energías ahora, ya que hemos discutido antes que la energía específica que representa las dos energías.
Una es la energía de presión por unidad de peso otra es la energía cinética por unidad de peso.
Así que si miras estas dos energías, estas dos energías en un subcrítico y supercrítico ¿cuál es la diferencia? La diferencia es que en caso de subcrítica la energía de presión es bastante significativa en comparación con su energía cinética, pero cuando se va para el flujo supercrítico la energía cinética es mucho más alta en comparación con la energía de presión.
Esa es la razón es un valor más alto. Si se mira esto gráficamente, es un valor más alto.
Aquí la energía de presión, la energía cinética menor. Esa es la manera de tratar de entenderlo, no es como el flujo El número de Froude es menor que y mayor que uno para definir en el flujo subcrítico, supercrítico, pero tratar de analizar en términos de energía disponible para el flujo, la energía de presión y la energía cinética.
Así que la energía de presión lo que encontramos es bastante importante en caso de flujo subcrítico en comparación con el flujo supercrítico. En el flujo supercrítico la energía cinética es más dominante en comparación con la energía de presión que es lo que el punto que debemos tratar de entender en lugar de sólo recordar que el flujo de Froude es menor que 1 o mayor que 1. Así que ese es el punto en el que quiero destacarte.
Así que cada vez que se obtiene un problema tratar de entenderlo, cuáles son los componentes de energía donde utilizarlo y cómo estas energías varían con respecto a la profundidad de flujo es una curva de energía específica, muy interesante nos indican que hay puntos mínimos que es la energía mínima específica sucede, más allá de que el flujo no es posible que es el punto se llama el flujo crítico y que es la profundidad de flujo representa la profundidad crítica.
Más allá de eso tenemos dos divisiones que tenemos regiones divididas, subcríticas y supercríticas y si lo miras en términos de flujo Los números de Froude también podemos encontrar flujo Los números de Froude mayores que 1 es supercrítico, menor que 1 subcrítico y flujo El número de Froude es igual a 1 en el punto de la profundidad crítica. Así que ese es el concepto que debemos entender. (Consultar Tiempo de Slide: 31:20) Comprendamos el concepto de energía específico en un punto de vista del río. Permítanme considerar que la variación del ancho del río está sucediendo. La misma descarga de q lo viene con variaciones allí. Debido a que a medida que el ancho aumenta, la q disminuirá, menor q, la descarga por unidad de ancho será decreciente. Así que si esa son las condiciones y eso significa que si tengo las condiciones el ancho de descarga lo está variando de q1 a q2.
Así que eso significa q2 es más alto que q y q está ahí, así que este es el orden de aumentar. Si eso está ahí y si se dibuja la curva de energía específica que es la misma ecuación si se tiene en cuenta el valor q diferente, el q2 seguirá como esta curva, q seguirá esta curva y q1 seguirá esta curva, la relación en E y el espacio y. En cualquier espacio y espacio, podemos averiguar cómo las soluciones de este valor.
La posibilidad del flujo puede suceder diferente E e y para esta constante q valores que es lo que hemos dibujado q2, q, y q1. Ahora déjenme analizar esta curva. Hecho muy interesante que están mostrando en esta curva ya que digo que estos puntos están llegando a punto de este flujo crítico. El punto en el que tenemos energía específica es mínimo ese punto está cambiando. Así que eso significa que el q aumenta que necesitamos tener un mínimo de energía mínima específica para mantener ese flujo.
Pero si la q es menor se puede tener un mínimo o un mínimo de energía específico es menor en comparación con estos. Así, podemos entender que a medida que aumenta o disminuye el ancho del río, cómo este concepto de energía mínima también cambia la profundidad de flujo crítico también lo cambia. La profundidad de flujo crítico también lo cambia y el concepto de energía mínima está cambiando.
Así que es una manera muy sencilla de probarte las dos particiones de energía entre E y y con un valor diferente de la q y cómo las regiones de subcrítica y supercrítica, que es la subcrítica y esto es lo que las regiones supercríticas con un valor q diferente. Podemos graficarla y podemos analizarla cómo puede ocurrir el flujo si tengo las variaciones de la q como las variaciones q mostradas en estos gráficos. Así que trata de entender estas cosas para el análisis de ríos.
(Vea el tiempo de la diapositiva: 34:30) Ahora si usted llega a ese río teniendo pendientes de la cama, no es el piso. Así que en ese caso eso significa que si el río está teniendo este ángulo de inclinación de la pendiente que es la condición real el río puede tener una pendiente muy suave o la pendiente leve como el río Brahmaputra la pendiente está en los valles de Assam es de aproximadamente 1 por 10.000 o 1 por 8000 pendiente que es muy suave pendiente, pero si vas al Himalaya la pendiente podría ser un orden de 1 por 20.
La variabilidad de la pendiente estará allí. Así que la pendiente tiene tendencia decreciente a medida que va de colinas a las áreas de llanura de inundación. Así que mirando que las cosas si lo considero hay una pendiente en los canales en el río y aplicar el mismo concepto de energía específico para q. Ahora estamos escribiendo en términos de Q, así que debido a que el v = Q por A y también estamos considerando el α que es el factor de corrección de energía cinética.
Así que ahora hemos utilizado el concepto de las distribuciones de velocidad que es como hemos comentado que será la distribución de velocidad logarítmica en un flujo de canal abierto. Para eso podemos calcular lo que podría ser el factor de corrección de energía cinética. Por consiguiente, esta es la razón por la que hemos introducido aquí un valor. Teniendo en cuenta las distribuciones de velocidad, podemos averiguar cuáles son los factores de corrección de energía cinética, la energía cinética por unidad de ancho.
Pero al ser una pendiente aquí no podemos dar como resultado la profundidad de flujo aquí y la distancia vertical en términos de d cossintere y en términos de y podemos conseguirlo y cos2nate en esta parte. Esta es una manera muy sencilla, sólo hemos usado el combo, un canal inclinado o un río inclinado que tiene un ángulo de inclinación bien que es lo que podemos asumir. La pendiente del río no cambia eso significativamente.
Así que podemos asumir que es tener ángulo de inclinación y como está teniendo ángulo theta lo que podrían ser las ecuaciones de energía específicas si considero las variaciones de velocidad en términos de α y Q por A, Q es la descarga, área es el área de flujo y podemos escribir la energía específica forma más detallada de un real para las condiciones de un río donde está teniendo ángulo recto, las distribuciones de velocidad están allí, así como lo consideramos la y en términos de la profundidad normal, las proyecciones parte.
Tan simple geometría si se mira a eso, lo vamos a conseguir la energía específica y cos2gild α Q2/2gA2.
Nada más, es una ecuación de energía, ecuaciones de energía específicas para un canal con un ángulo de inclinación y también considerando las distribuciones de velocidad en términos de α. El α es factor de corrección de energía cinética. Así que eso es lo que podemos escribir para conseguir esta fórmula.
(Consulte el tiempo de la diapositiva: 38:08) Ahora vamos a entrar en un problema real es la transición del canal. Muchas de las veces como digo que la anchura del río puede aumentar y disminuir. De la misma manera en el río, podemos tener un aumento y la caída debido a la presencia de las rocas se puede tener un aumento de los niveles de cama o podría haber una caída natural. Así que podría haber un aumento y caída, expansión y contracción. La anchura del río puede aumentar y disminuir.
Por eso usemos eso es lo que se llama transiciones de canal que significa la sección transversal del canal cambios como el ancho del canal, la pendiente del fondo del canal. Usted puede tener el ancho del río puede cambiarlo o canal pendiente de fondo puede cambiarlo y podría haber un aumento o podría haber caída y eso es lo que es las transiciones y la mayoría de las veces esta pérdida de energía debido a las fricciones en estas ubicaciones de transición puede ser considerado demasiado insignificante.
No es ese orden significativo. También se llevan a cabo muchos experimentos que no es ese orden significativo porque si tiene una transición gradual sucede eso es lo que podemos considerar.
Si usted tiene esa es la consideración déjenme tratar de entenderlo hay un aumento. Este aumento, el aumento del nivel de la cama tal vez usted considera la presencia de roca o ser tal vez una pequeña construcción de weir por los ingenieros.
Así que si tienes esas condiciones, entonces cuáles serán los comportamientos de flujo que nos dejen entender.
Así que si eso es condición, hay un flujo que viene en el que está teniendo la profundidad de flujo y1, la energía específica como podemos considerar que el canal es horizontal usted puede encontrar la energía específica y la energía total es la misma H1 = E1 y usted tiene y como una profundidad de flujo y ∆z como la profundidad de subida, aumento de energía equivalente si lo considero.
Ahora el punto está viniendo si yo dibujo esto, que significa lo que será la energía específica en la sección 1 y la sección 2. Si lo comparo y si el ancho del canal es una constante, la descarga es q que es lo mismo para nosotros. Eso significa q es una constante para nosotros y estamos dibujando la curva de energía específica para eso. Estamos considerando una curva de energía específica si se mira que donde la q es una constante, podemos trazar una curva de energía específica.
Eso significa que si la sección 1 está aquí, entonces lo que realmente estamos calculando si miras cosas muy simples.
(Consulte el tiempo de la diapositiva: 41:19) Si observa que, como hemos considerado, no hay pérdidas de energía, por lo que las líneas de gradiente de energía pueden ser así. Así que H1 = H2, pero la energía específica en este E2 porque el gradiente de energía de este piso está aquí tan específica energía será en las dos ubicaciones será E1-∆z. Así que si el ∆z es un aumento, la caída de energía específica será allí que es lo que será el E2 = E-∆z, cosa muy simple debido a aumentar el nivel.
Así que la energía específica va a reducir aquí como E1-∆z. Si esa es la condición que significa que en un diagrama de energía específico se encuentra un punto aquí, las dos soluciones serán dos puntos aquí o dos guiones aquí, ¿es correcto? Así que eso significa que E1 es energía en el punto de arriba, E2 es energía en el punto de subida y eso podría tener dos soluciones, una es dos está aquí, dos guiones está aquí.
Así que si lo ves así, si la solución es de dos o dos guiones que es lo que tenemos que tratar de entender aquí que como el flujo es subcrítico, por lo que uno miente aquí, el flujo es subcrítico. Los dos son una posible solución para nosotros porque el flujo tratará de permanecer en el mismo régimen, los regímenes subcríticos. Como hemos comentado anteriormente, cuando el flujo cambia de supercrítico a subcrítico, habrá algún tipo de disipación de energía sucederá o pasará a través de la profundidad de flujo crítico.
No puede suceder de repente en los puntos con flujo será el tránsito del flujo cambiará de la subcrítica a supercrítico. Así que si mira esta curva si el flujo está en un punto, el flujo es subcrítico, entonces la solución