Chezy’s resistance coefficient in an egg-shaped conduit

When calculating uniform flows in open conduits and channels, Chezy’s resistance coefficient is not a problem data and its value is arbitrarily chosen. Such major disadvantage is met in all the geometric profiles of conduits and channels. Knowing the value of this coefficient is essential to both the design of the channel and normal depth calculation. The main objective of our research work is to focus upon the identification of the resistance coefficient relationship. On the basis of the rough model method (RMM) for the calculation of conduits and channels, a general explicit relation of the resistance coefficient in turbulent flow is established with different geometric profiles, particularly the egg-shaped conduit. Chezy’s resistance coefficient depends strongly on the filling rate, the discharge, the longitudinal slope, the absolute roughness of the internal walls of the conduit and the kinematic viscosity of the liquid. Moreover, in this work, a simplified method is presented to determine Chezy’s resistance coefficient with a limited number of data, namely the discharge, the slope of the conduit, the absolute roughness and the kinematic viscosity. Last but not least, after studying the variation of Chezy’s resistance coefficient as a function of the filling rate, an equally explicit expression is given for the easy calculation of this coefficient when its maximum value is reached. Examples of calculation are suggested in order to show how the Chezy’s coefficient can be calculated in the egg-shaped conduit.

Kiedy oblicza się jednorodne przepływy w otwartych rowach i kanałach, współczynnik oporu Chezy’ego nie stanowi problemu, a jego wartość dobiera się arbitralnie. Tę niedogodność spotyka się w przypadku wszystkich profili geometrycznych rur i kanałów. Znajomość współczynnika jest istotna zarówno podczas projektowania kanału, jak i obliczania głębokości. Główny cel pracy skupia się na identyfikacji zależności między współczynnikiem oporu a kształtem rur. Wykorzystując metodę rough model (RMM) ustalono ogólną zależność między współczynnikiem oporu w warunkach turbulencyjnego przepływu a różnymi profilami geometrycznymi, w szczególności jajowatym przekrojem rur. Współczynnik oporu Chezy’ego silnie zależy od tempa napełniania, odpływu, nachylenia wzdłużnego, bezwzględnej szorstkości ścian i lepkości kinematycznej płynu. Ponadto przedstawiono w pracy uproszczoną metodę obliczania współczynnika oporu w warunkach ograniczonej liczby danych, na przykład odpływu, nachylenia rury, bezwzględnej szorstkości czy lepkości kinematycznej. Na końcu, po zbadaniu zmienności współczynnika oporu Chezy’ego w funkcji tempa napełniania, podano wyrażenie służące do łatwego obliczenia tego współczynnika, kiedy osiąga on maksymalną wartość. Sugeruje się przykłady obliczeń, aby pokazać, jak można obliczyć współczynnik Chezy’ego w przekrojach jajowatych.