Υδραυλική ανοικτών αγωγών

Ειδικού Υποβάθρου

Ειδικού Υποβάθρου / Κορμού

Το μάθημα προσφέρεται και σε φοιτητές προγραμμάτων ανταλλαγής.

Σκοπός του μαθήματος είναι η εισαγωγή στον υπολογισμό της μόνιμης και μη-μόνιμης ροής σε αγωγούς με ελεύθερη επιφάνεια (ανοικτούς αγωγούς) με εφαρμογή των βασικών εξισώσεων της μηχανικής ρευστών. O/Η φοιτητής/τρια αποκτά γνώση της μεθοδολογίας και την ικανότητα δημιουργίας απλών υπολογιστικών μοντέλων για προβλήματα ροής υπό πίεση και ροής με ελεύθερη επιφάνεια καθώς και το θεωρητικό υπόβαθρο για την αντιμετώπιση υπολογιστικών προβλημάτων και προβλημάτων προσομοίωσης και σχεδιασμού στα μαθήματα εφαρμογής που ακολουθούν όπως τεχνική υδρολογία, εγγειοβελτιωτικά έργα (αρδεύσεις-στραγγίσεις), αποχετεύσεις, ποτάμια υδραυλική και διευθετήσεις χειμάρρων, κλπ. Η επαρκής γνώση του μαθήματος παρέχει ένα σημαντικό θεωρητικό εφόδιο για την μελέτη και σχεδιασμό υδραυλικών έργων και συναφών κατασκευών. Γνώσεις Το μάθημα βοηθά τους φοιτητές/τριες να αναπτύξουν την τεχνική και διανοητική τους ικανότητα ετοιμάζοντας τους για το επάγγελμα του μηχανικού και για μεταπτυχιακές σπουδές. Το μάθημα εισάγει τους φοιτητές σε υπολογιστικές τεχνικές της Υδραυλικής Ανοικτών Αγωγών που χρησιμοποιούνται στην επαγγελματική πρακτική του Αγρονόμου και Τοπογράφου Μηχανικού. Στο τέλος του μαθήματος οι φοιτητές θα πρέπει να έχουν: • Κατανόηση της ροής σε ανοικτούς αγωγούς • Κατανόηση του θεωρητικού υπόβαθρου της ροής σε ανοικτούς αγωγούς • Ικανότητα υπολογισμού της ομοιόμορφης ροής σε ανοικτούς αγωγούς • Ικανότητα υπολογισμού της ανομοιόμορφης ροής σε ανοικτούς αγωγούς • Ικανότητα σχεδιασμού ανοικτών αγωγών διαφορετικών διατομών • Ικανότητα υπολογισμού και σχεδιασμού ειδικών κατασκευών ελέγχου ροής, όπως θυρίδων και θυροφραγμάτων, εκχειλιστών, ελεύθερων υδατοπτώσεων και λεκανών ηρεμίας Δεξιότητες Ο/Η φοιτητής/φοιτήτρια μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος κατέχει προχωρημένες δεξιότητες επεξεργασίας, ανάλυσης και επίλυσης σύνθετων προβλημάτων της υδραυλικής των ανοικτών αγωγών σε κατάσταση μόνιμης ροής που σχετίζονται με τον • Σχεδιασμό υδροτεχνικών έργων. Ικανότητες Ο/Η φοιτητής/φοιτήτρια μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος διαχειρίζεται σύνθετα σχέδια εργασίας και είναι σε θέση να λάβει αποφάσεις για το σχεδιασμό υδροτεχνικών έργων. Επίσης, είναι σε θέση να λειτουργεί ατομικά και ομαδικά κατά το σχεδιασμό υδροτεχνικών έργων. Ιδιαιτέρως οι φοιτητές θα μπορούν • να διαστασιολογούν/σχεδιάζουν/αξιολογούν μελέτες υδροτεχνικών έργων και • να συνθέτουν και να προτείνουν βέλτιστες ή νέες λύσεις βασισμένες στην παραπάνω θεώρηση.

Α/Α βδομάδας διδασκαλίας Περιεχόμενα του μαθήματος 1 Εισαγωγικές Έννοιες, Είδη Ανοικτών Αγωγών, Είδη Ροής σε Ανοικτούς Αγωγούς. Κατηγορίες Ροής. Διαστάσεις Ροής. Παραδείγματα 2 Ορισμοί και Βασικές Αρχές της Μηχανικής των Ρευστών, Αρχές Διατήρησης Μάζας και Γραμμικής Ορμής 3 Γενικές Εξισώσεις στην Υδραυλική Ανοικτών Αγωγών, Εξισώσεις Μη-Μόνιμης Ροής. Ορισμός Υλικού Όγκου. Γενικές Παραδοχές. Εξίσωση Συνέχειας. Εξισώσεις Γραμμικής Ορμής. Εξισώσεις Ροής για Αγωγό Μεταβλητού Πλάτους 4 Γενικές Εξισώσεις στην Υδραυλική Ανοικτών Αγωγών, Εξισώσεις Μη-Μόνιμης Ροής. Ορισμός Υλικού Όγκου. Γενικές Παραδοχές. Εξίσωση Συνέχειας. Εξισώσεις Γραμμικής Ορμής. Εξισώσεις Ροής για Αγωγό Μεταβλητού Πλάτος 5 Γενικές Εξισώσεις στην Υδραυλική Ανοικτών Αγωγώ, Εξισώσεις Μόνιμης Ροής. Βαθμιαία Μεταβαλλόμενη Ροή. Ομοιόμορφη Ροή. Απότομα Μεταβαλλόμενη Ροή. Γενικές Παρατηρήσεις 6 Ειδικές Συναρτήσεις. Αριθμός Froude. Κρίσιμο Βάθος. Επίλυση Προβλημάτων. Υπολογισμός Κρίσιμου Βάθος. Ειδική Ενέργεια. Μελέτη της Συνάρτησης Ειδικής Ενέργειας. Παραδείγματα 7 Ειδικές Συναρτήσεις. Ειδική Ορμή. Μελέτη της Συνάρτησης Ειδικής Ορμής. Κρίση Τριβής. Η εξίσωση του Chezy. Η Εξίσωση του Manning. Αγωγιμότητα. Κρίσιμη Κλίση. Παραδείγματα 8 Υπολογισμός Ομοιόμορφης Ροής. Έννοια της Ομοιόμορφης Ροής. Προβλήματα Ομοιόμορφης Ροής. Υπολογισμός Ομοιόμορφου Βάθους για Αγωγούς Διαφορετικής Διατομής. Οικονομική Διατομή. Παραδείγματα 9 Υπολογισμός Ανομοιόμορφης Ροής. Η εξίσωση της Ελεύθερης Επιφάνειας. Διερεύνηση και Ανάλυση. Ταξινόμηση Καμπυλών Ελεύθερης Επιφάνειας. Παραδείγματα. Οριακές Συνθήκες. Διατομές Ελέγχου. Οριακές Συνθήκες Ομοιόμορφου Βάθους και Αλλαγή κατά Μήκος Κλίσης. Οριακές Συνθήκες Εξόδου. Συνθήκες Εισόδου. Χάραξη Σύνθετων Προφίλ. Παραδείγματα 10 Υπολογισμός Ανομοιόμορφης Ροής, Οριακές Συνθήκες. Διατομές Ελέγχου. Οριακές Συνθήκες Ομοιόμορφου Βάθους και Αλλαγή κατά Μήκος Κλίσης. Οριακές Συνθήκες Εξόδου. Συνθήκες Εισόδου. Χάραξη Σύνθετων Προφίλ. Παραδείγματα Επίλυση της Εξίσωσης Ελεύθερης Επιφάνειας. Αναλυτική Επίλυση. Αριθμητική Επίλυση. Θέση Υδραυλικού Άλματος. Παραδείγματα 11 Υπολογισμός Ανομοιόμορφης Ροής Οριακές Συνθήκες. Διατομές Ελέγχου. Οριακές Συνθήκες Ομοιόμορφου Βάθους και Αλλαγή κατά Μήκος Κλίσης. Οριακές Συνθήκες Εξόδου. Συνθήκες Εισόδου. Χάραξη Σύνθετων Προφίλ. Παραδείγματα Επίλυση της Εξίσωσης Ελεύθερης Επιφάνειας. Αναλυτική Επίλυση. Αριθμητική Επίλυση. Θέση Υδραυλικού Άλματος. Παραδείγματα 12 Ειδικές Κατασκευές Ελέγχου Ροής. Θυρίδες-Θυροφράγματα. Εκχειλιστές. Ελεύθερη Υδατόπτωση. Κατασκευές Ελέγχου Θέσης Υδραυλικού Άλματος. Παραδείγματα. 13 Ειδικά Θέματα Θεωρητική Κατανομή Ταχύτητας. Στοιχεία Σχεδιασμού Διώρυγων. Παραδείγματα.

Υδραυλική Ανοικτών Αγωγών. Ειδικές κατασκευές ελέγχου ροής. Σχεδιασμός Ανοικτών Αγωγών

17-01-2025