2.4 Выводы

В выводах следует отметить соответствие визуальных наблюдений за характером сопряжения бьефов и соотношений (2.2). В случае если такого соответствия не получится, необходимо объяснять причины полученных расхождений.

Лабораторная работа № 3 определение скоростного коэффициента и коэффициента расхода водослива с широким порогом

3.1 Основные сведения из теории

Водосливом с широким порогом называется поперечная стенка (порог), установленная на дне потока и имеющая длину L по отношению к напору на гребне водослива в пределах (рис. 3.1):

3 < < 8.

При < 3 наблюдается переход к водосливу практического профиля, а при > 8 — к течению в канале.

Водосливы с широким порогом в зависимости от высоты уровня воды на пороге и глубины в нижнем бьефе могут быть двух видов: затопленные и незатопленные.

Качественным признаком незатопленного водослива является то обстоятельство, что уровень воды за водосливом расположен ниже уровня воды на пороге (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Схема водослива с широким порогом (незатопленного)

Уровень воды за затопленным водосливом выше уровня воды на пороге, причем условие затопления водослива (рис. 3.2) можно характеризовать приближенно следующей зависимостью:

Рис. 3.2. Схема водослива с широким порогом (затопленного)

Расход воды, пропускаемый незатопленным водосливом, можно вычислить по формуле:

,

откуда коэффициент расхода

,

причем

,

где — напор на водосливе;

— подходная скорость (средняя по сечению).

Расход воды, пропускаемый затопленным водосливом, определяется уравнением:

,

откуда можно найти скоростной коэффициент:

,

где — ширина водосливного фронта;

— глубина подтопления;

— напор на гребне водослива с учетом скоростного напора.

3.2 Описание экспериментальной установки

Опыты по определению скоростного коэффициента и коэффициента расхода водослива с широким порогом проводятся в гидравлическом лотке прямоугольного сечения с горизонтальным дном.

В лотке устанавливается модель водослива с широким порогом. Расход воды, поступающей в лоток, а, следовательно, проходящей через водослив, определяется при помощи треугольного водослива, расположенного в головной части лотка (см. лаб. раб. №1).

Все необходимые отметки снимаются с помощью шпиценмасштаба.

3. Порядок выполнения работы и обработка опытных данных

Для определения искомых величин коэффициентов необходимо найти величины расхода воды, переливающейся через водослив Q, напора на водосливе Н, глубины на пороге незатопленного водослива h и глубины подтопления h_п.

Величины Н, h и h_п определяются из выражений:

,
,
,

где — отметка поверхности воды на подходе к водосливу;

— отметка порога водослива;

— отметка поверхности потока на пороге водослива;

— отметка поверхности потока за порогом водослива.

Порядок выполнения работы следующий. Устанавливая расход воды и глубину воды в нижнем бьефе, получаем, например, незатопленный водослив. При этом измеряем величину расхода и отметки , и .

Изменяя при помощи жалюзи глубину в нижнем бьефе (при неизменном расходе нужно несколько прикрыть жалюзи для увеличения глубины), получаем затопленный водослив. При этом снова измеряются отметки , и .

Величины коэффициентов m и φ определяются для 1÷3 значений расходов.

Для сопоставления полученных коэффициентов расхода незатопленного водослива с широким порогом со справочными данными можно воспользоваться формулой А.Р. Березинского:

,

где — высота порога.

При величина m остается постоянной и равной 0,32.

Для сопоставления значений остальных коэффициентов, полученных в работе, с табличными данными необходимо воспользоваться гидравлическим справочником.

Следует проверить также, насколько выполняется соотношение, имеющее место между коэффициентом расхода m, коэффициентом скорости φ и глубиной на пороге h в случае незатопленного водослива, а именно:

,

где .

Результаты опытов и данные их обработки заносятся в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Сводная таблица результатов лабораторных опытов по определению скоростного коэффициента и коэффициента расхода водослива с широким порогом

№ п/п

Тип сопряжения с нижним бьефом

Отметки, см

,

Q,

,

,

h,

hп,

φ

m

φспр

mспр

см

см3/с

см/с

см

cм

cм