Flujo Gradualmente Variado 4f50w

7n9r3z TRABAJO FINAL DE HIDRAULICA II. FLUJO GRADUALMENTE VARIADO.

1) FLUJO GRADUALMENTE VARIADO. 2) ASPECTOS GENERALES. Cualquier otro flujo, aun en un canal prismático, que no satisfaga las condiciones de equilibrio uniforme, se convierte en variado dentro de un tramo del canal o en toda su longitud. En un canal prismático puede producirse en uno o varios tramos antes o después del uniforme, como resultados de cambios en la rugosidad, en la pendiente, en las dimensiones de la sección, o por efecto de estructuras construidas en el canal para controlar niveles del agua o el gasto, como un vertedor o una compuerta. El flujo variado puede ocurrir en cualquier canal (prismático o no) pero su tendencia será tratar de alcanzar las condiciones del uniforme en los tramos prismáticos de la conducción. Esto puede o no lograrse plenamente de pendiendo de la rugosidad del canal y de la rugosidad que tenga. Como el uniforme el flujo gradualmente variado se produce en un canal de gasto constante y está íntimamente relacionado con la perdida por fricción, la cual es factible de valuar previamente. Cualquier otra perdida es secundaria pero puede tomarse en cuenta localmente o a lo largo del canal si se valúa previamente. Es el caso de la perdida por cambios bruscos o graduales de la sección, como resultado de la separación del flujo de las paredes y plantilla, o por la turbulencia inducida al cambiar la velocidad de una sección a otra en un tramo o en todo el canal. Es pues, un problema que se analiza con la ecuación de energía, lo qu elimina a flujos rápidamente variados, como el salto hidráulico, o el espacialmente variado de gasto creciente, donde las pérdidas se valúan en el principio de momentum. 3) ECUACION DINAMICA.

La ecuación diferencial de la energía es aplicable al flujo gradualmente variado de la figura 5.1, considerando que α es constante y hr = hf (perdida de fricción). Se obtiene.

4) CARACTERISTICAS Y CLASIFICACION DE LOS PERFILES DE FLUJO.

5) PROCEDIMEINTO PARA DETERMINAR EL TIPO DEL PERIFL DEL FLUJO.

6) SECCIONES DE CONTROL.

7) PERFILES DE FLUJO O CURVAS DE REMANSO POR CAMBIOS DE PENDIENTE.

8) METODOS DE CÁLCULO DE PERFILES DE FLUJO GRADUALMENTE VARIADO. El método de Ezra se basa en dibujar las curvas h+ Fu(h) y h + Fd(h), contra h para las secciones del rio, mostradas en las figuras.

i)MÉTODO DE INTEGRACIÓN GRAFICA (EJ.).

Fig. 5.12 Curva y-f(y) del ejemplo 5.2 y tabla de tirantes.

ii) MÉTODO DE INTEGRACIÓN DIRECTA.

iii) MÉTODO NUMÉRICO. El cálculos del perfil del flujo en un canal prismático se puede hacer mediante la integración de la ecuación diferencial 5.11ª

Por métodos gráficos o numéricos, ya que

es una función no lineal.

Se considera el tirante yi y la distancia xi y se desea determinar el tireante a la distancia xi+1. Sea y=y(x) la solución exacta de la ecuación diferencial, que se presenta mediante la curva 5.57.

9) INTEGRACION DE LA ECUACION DINAMICA DEL FLUJO. i) Método de Euler.

ii) Método mejorado de Euler. Sea el tirante obtenido en Xi+1 mediante el metodo de Euler, es decir.

iii) Método modificado de Euler.

iv) Método de Runge-Kutta de cuarto orden.

REFERENCIAS. 1. Hidráulica de Canales, Dr. Gilberto Sotelo. Pg. 393, 393, 396, 398, 400, 404, 403, 413, 419, 531, 532, 533, 535, 536.