- •Введение
- •Изучение водослива с тонкой стенкой, широким порогом и практичкеского профиля (лабораторная работа №12)
- •1.1 Изучение водослива с тонкой стенкой
- •1.2 Изучение водослива с широким порогом
- •1.2.1 Общие сведения
- •1.2.2 Порядок выполнения работы
- •1.3 Изучение водослива практического профиля
- •1.3.1 Общие сведения
- •1.3.2 Порядок выполнения работы
- •Исследование гидравлическогопрыжка (лабораторная работа №14)
- •2.1 Общие сведения
- •2.2 Порядок выполнения работы
- •3 Изучение работы водопропускной трубы (лабораторная работа №9)
- •3.1 Общие сведения
- •3.2.Порядок выполнения работы
- •Определение коэффициента шероховатости в канале (лабораторная работа №11)
- •5 Содержание отчета
- •6 Вопросы для самопроверки
- •Список литературы
- •Содержание
1.2 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.
1.2.1 Общие сведения
Водосливом с широким порогом называют водослив, у которого толщина стенки (длина горизонтального порога) (δ>2)Н, 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 рисунке 3, К-К – линия критических глубин.
Форма свободной поверхности потока на водосливе с широким порогом зависит в основном от величины .
Для короткого водослива (рисунок 3, а) устанавливается кривая спада с непрерывным понижением глубины. Для нормального водослива (рисунок 3, 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 рисунке 3, в приведена схема потока с гидравлическим прыжком в сжатом сечении на пороге длинного водослива.
На рисунке 3, г изображена схема подтопленного водослива. Условие подтопления обычно записывают в виде hn > 0, 8H.
Расход воды через неподтопленный водослив любого типа определяется формулой
,
где m – коэффициент расхода;
b – ширина водослива (лотка);
g – ускорение свободного падения;
Н0 – полный напор перед водосливом.
В инженерной практике коэффициент расхода водослива с широким порогом определяется по формуле Смыслова
.
Критическая глубина вычисляется по формуле
.
Рисунок 3 – Водосливы с широким порогом
1.2.2 Порядок выполнения работы
Работа выполняется на устройстве №5, приведенном на рисунке 1, а.
Установить устройство на стол так, чтобы водослив с широким порогом оказался вверху, и подождать, пока жидкость перетечет в нижний бак.
Перевернуть устройство в вертикальной плоскости.
Наблюдать картину течения воды через водослив с широким порогом, наклоняя устройство то влево, то вправо.
Повторить операции по п.п. 1,2 и замерить геометрический напор Н (см. рис.3) и время t изменения уровня бака со шкалой на произвольно выбранную величину S.
Замерить высоту Р и толщину водослива; размеры горизонтального сечения бака А, В и ширина водослива b указаны на корпусе устройства.
Результаты измерений занести в таблицу 2, сделать вычисления и сравнить опытное и справочное значения коэффициентов расхода.
Повторить наблюдения за истечением через водослив с широким порогом, в ходе которого снять отметки поверхности (глубины) воды вдоль водослива и занести их в таблицу 3. По результатам замеров изобразить в масштабе водослив с широким порогом и кривую свободной поверхности с нанесением линии критических глубин, сравнить ее с кривыми на рисунке 3.
Таблица 2.1 – Результаты измерений
Наименование величин |
Обозначение, формулы |
Значения величин |
1 Высота водослива, см |
Р |
|
2 Толщина водослива, см |
δ |
|
3 Геометрический напор, см |
Н |
|
4 Изменение уровня воды в баке, см |
S |
|
5 Время наблюдения за уровнем, с |
t |
|
6 Расход воды, см3/с |
Q= |
|
7 Критическая глубина, см |
|
|
8 Скорость потока до водослива, см/с |
υ= |
|
9 Полный напор, см |
|
|
11 Коэффициент расхода опытный, m |
|
|
12 Коэффициент расхода расчетный |
|
|
Примечание – Размеры сечения бака А= см, В= см; ширина водослива b= см; коэффициент Кориолиса α=1,1; ускорение свободного падения g=981 см/с2 |
Таблица 3 – Глубины кривой свободной поверхности
№ сечения |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Глубина, см |
|
|
|
|
|