Практикум по гидравлике открытых русел на портативной (стр. 3 из 4)
Таблица 3.1
| № п/п | Наименование величин | Обозначение, формулы | Значения величин |
| 1 | Высота водослива, см | Р | |
| 2 | Геометрический напор, см | Н | |
| 3 | Изменение уровня воды в баке, см | S | |
| 4 | Время наблюдения за уровнем, с | t | |
| 5 | Расход воды, см3/с | Q=ABS/t | |
| 6 | Скорость потока до водослива, см/с | V=Q/(B(H+P)) | |
| 7 | Полный напор, см | | |
| 8 | Коэффициент расхода опытный | | |
| 9 | Коэффициент расхода справочный | m* |
Примечание. Размеры сечения бака А = … см, В = … см; ширина водослива b = … см; коэффициент Кориолиса α = 1.1; ускорение свободного падения g = 981 см/с2.
РАБОТА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЫЖКА
Цель работы. Изучение картины гидравлического прыжка, определение его параметров и сравнение их с литературными данными.
4.1. Общие сведения
Гидравлический прыжок представляет собой часть потока, в пределах которой бурный поток переходит в спокойный. Этот переход сопровождается резким возрастанием глубины потока от величины hI, меньшей критической глубины hкр, до величины h11, большей критической. Глубины h1 и h11 называются соответственно первой и второй сопряжёнными глубинами. Гидравлический прыжок возникает после водосливных плотин, различных водомерных лотков и водосливов, дорожных труб и т.п.
На рис. 4.1 приведена схема гидравлического прыжка, возникающего при истечении жидкости из-под щита.
 |
Рис. 4.1. Виды гидравлических прыжков
В гидравлическом прыжке различают две зоны. В верхней зоне образуется аэрированный вращающийся водяной валец, а в нижней наблюдается поступательное движение воды.
В зависимости от положения начала прыжка относительно сжатого сечения струи различают отогнанный (от сжатого сечения) прыжок, прыжок в сжатом сечении и затопленный прыжок (см. рис. 4.1).
В инженерной практике для определения вида прыжка рассчитывается вторая сопряжённая глубина hс11 относительно глубины в сжатом сечении hc, т.е. глубина в Н.Б., при которой прыжок начинается в сжатом сечении, а hI = hc
, (4.1) | № п/п | Наименование величин | Обозначения, формулы | Знач-я величин |
| 1 | Изменение уровня воды в баке, см | S | |
| 2 | Время наблюдения за уровнем, с | t | |
| 3 | Расход воды, см3/с | Q=ABS/t | |
| 4 | Глубина в сжатом сечении, см | hc=εa | |
| 5 | Критическая глубина, см | | |
| 6 | Сопряжённая глубина, см | | |
| 7 8 | Отогнанный прыжок Бытовая глубина, см Критерии прыжка | hб hб <h11c | |
| 9 10 | Прыжок в сжатом сечении Бытовая глубина, см Критерии прыжка | hб hб =h11c | |
| 11 12 | Затопленный прыжок Бытовая глубина, см Критерии прыжка | hб hб >h11c |
Примечание. Размеры сечения бака А = … см, В = … см; ширина лотка b = … см; высота отверстия под щитом а = … см; коэффициент Кориолиса α = 1.1; ускорение свободного падения g = 981 см/с2; коэффициент вертикального сжатия струи ε = 0.85.
РАБОТА 5. ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ВОДОПРОПУСКНОЙ ТРУБЫ
Цель работы. Наблюдение работы водопропускной трубы в различных режимах и определение напора перед ней опытным и расчётным способами.
5.1. Общие сведения
Различают следующие режимы работы водопропускных труб.
Безнапорный режим (рис. 5.1, а). Входное сечение трубы не затоплено, на всём протяжении поток имеет свободную поверхность. Труба в этом режиме работает аналогично водосливу с широким порогом при наличии бокового сжатия.
Расход в прямоугольной трубе определится как
, (5.1)  |
Рис. 5.1. Режимы работы водопропускных труб
Полный напор определится как
. (5.2)
Полунапорный режим (рис 5.1, б). Входное сечение трубы затоплено, но поток на всём протяжении трубы имеет свободную поверхность. Труба работает по схеме истечения через отверстие, поэтому расход воды для этого режима определяется по формуле:
, (5.3)где Н0 – полный напор по (5.2); μ0 – коэффициент расхода входного отверстия; ω = ab – площадь сечения трубы; а – высота трубы; ε = hс/а – степень вертикального сжатия потока; hc – глубина в сжатом сечении. Для инженерных расчётов можно принять μ0 = 0.63; ε = 0.86.
Напорный режим (рис 5.1, в). Труба работает по схеме насадка, т.е. полным сечением по всей своей длине или большей её части. Выходное сечение трубы не затоплено. Для такого режима работы характерно наличие вакуума в трубе. На рис.5.2, в штриховой линией нанесено ориентировочно положение пьезометрической линии. Для количественной характеристики вакуума вводится величина η = hр/а – отношение пьезометрического напора на выходе из трубы к высоте трубы.
Расход определяется по формуле:
, (5.4)где i – уклон трубы, L – длина трубы, μн – коэффициент расхода, определяемый по формуле:
. (5.5)В (5.5) α = 1.1 – коэффициент Кориолиса, ξв х= 0.5 – коэффициент сопротивления входа в трубу; R – гидравлический радиус трубы; l = 0.025 – коэффициент трения. Для инженерных расчётов можно принять η = 0.85.