2020-01-14
123
Работа выполняется на устройстве № 5, приведённом на рисунке введения, а.
1. Привести устройство в исходное состояние, для чего установить его на стол так, чтобы водослив с тонкой стенкой находился сверху (в верхней части лотка), и подождать, пока вся жидкость перетечёт в нижний бак.
2. Перевернуть устройство в вертикальной плоскости.
3. Наблюдать картину течения воды через водослив с тонкой стенкой и после него, выяснить влияние наклона устройства влево и вправо на отрыв струи от стенки и положение гидравлического прыжка за водосливом.
4. Повторить операции по п.п. 1 и 2, после чего замерить геометрический напор Н (см. рис. 1.1) на водосливе с тонкой стенкой и время t изменения уровня в баке со шкалой на произвольно выбранную величину S, например, на 5 см.
5. Замерить высоту водослива P; размеры горизонтального сечения бака А, Б и ширина водослива (лотка) b указаны на корпусе устройства.
6. Результаты измерений занести в табл. 1.1, сделать вычисления и сравнить опытное и расчётное значения коэффициентов расхода.
|
|
|
Таблица 1.1
| № 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 расчётный | 
|
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 2. ИЗУЧЕНИЕ ВОДОСЛИВА С ШИРОКИМ ПОРОГОМ
Цель работы. Изучение картины протекания воды через водосливы с широким порогом, определение коэффициента расхода, построение кривой свободной поверхности и сравнение результатов опыта со справочной информацией.
Общие сведения
Водосливом с широким порогом называют водослив, у которого толщина стенки (длина горизонтального порога) δ>2H, где Н – геометрический напор. Такие водосливы наиболее часто применяют в гидротехнической практике для водозаборных и водосборных сооружений. Типичные схемы водослива с широким порогом приведены на рис. 2.1, к-к – линия критических глубин.
Форма свободной поверхности потока на водосливе с широким порогом зависит в основном от величины δ/Н.
Для короткого водослива (рис.2.1, а) устанавливается кривая спада с непрерывным понижением глубины. Для нормального водослива (рис. 2.1, б) наблюдается кривая спада до сжатого сечения – hc, затем следует кривая подпора до глубины h, которая меньше или равна критической hк. При дальнейшем увеличении относительной длины порога происходит переход от бурного потока через гидравлический прыжок к спокойному течению. На рис. 2.1, в приведена схема потока с гидравлическим прыжком в сжатом сечении на пороге длинного водослива.
|
|
|
На рис. 2.1, г изображена схема подтопленного водослива. Условие подтопления обычно записывают в виде hп >0.8 H.
      | |||
     | |||
Рис. 2.1. Водосливы с широким порогом
Как указывалось выше, расход воды через неподтопленный водослив любого типа определяется формулой
, (2.1)
где m – коэффициент расхода; b – ширина водослива (лотка); g – ускорение свободного падения; Но – полный напор перед водосливом.
В инженерной практике коэффициент расхода водослива с широким порогом определяется по формуле Смыслова:
. (2.2)
Критическая глубина вычисляется по формуле:
. (2.3)
