2020-01-14
229
Цель работы. Изучение картины протекания жидкости через водослив с тонкой стенкой, экспериментальное определение коэффициента расхода и сравнение его с расчётными данными.
Общие сведения
Водослив – преграда, через которую переливается вода.
Различают водосливы с тонкой стенкой, с широким порогом и практического профиля. Водослив с тонкой стенкой (рис 1.1) обычно служит для измерения расходов и стабилизации уровня жидкости в резервуарах. Стенка называется тонкой, если струя касается только её входной кромки. Такой характер течения наблюдается, если толщина стенки δ <0.5 H, либо она имеет острую входную кромку (см. водослив 8 на рисунке введения).
Рис. 1.1. Схема водослива с тонкой стенкой
Часть потока перед водосливом называется верхним бъефом (В.Б.), а за ним – нижним бъефом (Н.Б.). Верхняя кромка водослива именуется гребнем, а наибольшее превышение уровня воды в верхнем бъефе над гребнем – геометрическим напором Н. Он обычно фиксируется перед водосливом на расстоянии приблизительно 3 Н от гребня. Глубина воды в нижнем бъефе называется бытовой глубиной hб.
|
|
|
Если изменение уровня воды в нижнем бъефе не влияет на величину напора Н, водослив называется неподтопленным (при этом свободная поверхность воды показана на рис 1.1 сплошной линией), и если увеличение hб вызывает повышение уровня в верхнем бъефе – водослив называют подтопленным, а свободная поверхность занимает положение, показанное пунктиром. Условие подтопления имеет вид hб>P, Z/P<(Z/P)кр ≈0.75, где Z – геометрический перепад уровней на водосливе, т.е. превышение уровня в верхнем бъефе над уровнем в нижнем бъефе; Р – высота водослива. Превышение уровня в нижнем бъефе над гребнем водослива называется глубиной подтопления – hп.
Расход воды через неподтопленные водосливы любого типа определяется по общей формуле:
, (1.1)
где Q – расход; b – ширина водослива; g – ускорение свободного падения; m – коэффициент расхода, зависящий от типа и геометрии водослива; Н0 – полный напор на водосливе
, (1.2)
где α – коэффициент Кориолиса (корректив кинетической энергии); V=Q/(b(H+P)) – скорость потока в верхнем бъефе (на подходе). При Н <0,5 Р скоростным напором можно пренебречь и считать Но=Н.
В инженерных расчётах коэффициент расхода m для неподтопленного водослива с тонкой стенкой без бокового сжатия определяют по формуле
. (1.3)
Для подтопленного водослива любого типа расход определяется формулой
, (1.4)
где коэффициент подтопления sп <1 и вычисляется по эмпирическим (полученным из опыта) формулам.
|
|
|
