hrvatski

Određivanje vodnog lica uzduž neprizmatičnog pravokutnog kanala

U ovom radu opisano je tečenje u otvorenim kanalima i određivanje vodnog lica kod pravokutnog poprečnog presjeka kanala. Rad je započet sa kratkim prikazom primjene otvorenih kanala u praksi (irigacijski sustavi, energetski sustavi i plovni putevi). Pritom se u radu fokusiralo na pravokutne kanale. Pod pojmom kanali podrazumijevaju se pretežno prizmatični kanali (umjetno sagrađeni) kojima se uzduž toka poprečni presjek ne mijenja, konstantan je. Dan je prikaz kanala sa pravokutnim poprečnim presjekom, te formulacije za izračun protjecajne površine, omočenog oboda i hidrauličkog radijusa. To su ujedno i geometrijske fizikalne veličine kod promatranja strujanja u otvorenim kanalima. Strujanje u otvorenim kanalima u osnovi se ne razlikuje od strujanja kapljevine u cijevnim sustavima pod tlakom. Prikazano je strujanje kapljevine u strmom i strujanje u blago nagnutom kanalu te njihove energetske jednadžbe. Pad energetske linije kod strujanja u blago nagnutim kanalima jednak je nagibu prema horizontalnoj ravnini (β≈0) dok kod strmim kanala nije. Sve pripadajuće veličine iz matematičkih izraza opisane su slikama i tekstualno. Prikazane su formulacije za određivanje brzine toka u otvorenim kanalima. Od svih povijesnih forulacija najčešće se koristi Chezyeva formula. Opisana je i važnost Manningovog koeficijenta hrapavosti te je dan tablični prikaz njegovih vrijednosti. Dane su formulacije za izračun protočne krivulje i specifične energije presjeka kod pravokutnog poprečnog profila kanala. Na temelju tih izraza napravljeni su tablični i grafički prikazi. Prikazani su mogući režimi strujenja u otvorenim kanalima (mirno, kritično i silovito strujanje). Opisano je značenje Froudeovog broja kao kriterija za određivanje vrste strujanja u kanalima. Definiran je izračun kritične dubine kod pravokutnog poprečnog presjeka kanala. Zbog jednostavne geometrije i jednakosti pridnene i površinske širine kanala jedino se za takav oblik kanala može naći analitičko rješenje. Opisani su i prikazani oblici vodnog lica kod postupno promjenjivog tečenja. Podjela oblika vodnog lica se zasniva na nagibu dna kanala i na odnosu razine vode prema normalnoj i kritičnoj dubini. Zadnji dio završnog rada sastoji se od dva računska primjera koji su riješavani uz pomoć tabličnog kalkulatora. Sa oba računska primjera prikazano je određivanje tipa linije vodnog lica duž toka u pravokutnom neprizmatičnom kanalu. U prvom računskom primjeru definiran je konstantan pad dna kanala i jednaki razmaci između susjednih profila, te se pritom postigla krivulja depresije. U drugom računskom primjeru definirane su kote dna kanala i stacionaže pojedinih poprečnih profila. Raspolažući s visinskim kotama dna kanala u pojedinim profilima i njihovim razmacima proračunat je pad dna kanala između odnosnih profila. Na pojedinim dionicama uzduž kanala prisutni su različiti padovi dna kanala i promjenjivi razmaci profila uzduž toka te dolazi do formiranja linije uspora. Za svaki računski primjer dan je tablični i grafički prikaz određivanja tipa vodnog lica sa naznačenim proračunom određivanja kritične i normalne dubine na temelju ulaznih fizikalnih parametara.

otvoreni kanali, Chezyeva formula, hidraulička analiza, nejednoliko tečenje

Završni rad (Sveučilišni preddiplomski studij), mentor na radu