Порядок выполнения работы

1. Изучить теорию по теме работы.

2. Сделать ее схематический чертеж опыта.

3. З

   Рис. 3.4. Схема подтопленного водослива с тонкой стенкой

   арисовать схему протекания струи через водослив с тонкой стенкой.(Рис. 3.5.)

4. Запустить установку и изменяя расход обеспечить формирование различных условий протекания потока.

5. З

   Рис.3.5

   арисовать три случая сопряжения за щитом (рис. 3.6)

Рис. 3.6. Варианты протекания потока через водослив с тонкой стенкой

6. Определить величину напора на мерном водосливе.

7. Рассчитать величину расхода по формуле: где H – напор на мерном водосливе.

8. Произвести замер величины глубины потока и геометрического напора перед неподтопленным водосливом.

9. Определить коэффициент расхода для неподтопленного водослива по формуле (3.1).

10. Определить теоретический коэффициент расхода для неподтопленного водослива по формуле (3.3).

11. Определить коэффициент расхода для подтопленного водослива по формуле (3.4).

12. Определить теоретический коэффициент подтопления для подтопленного водослива по формуле (3.5).

13. Подготовить отчет по работе

.

Содержание отчета

1. Схема опыта.

2. Краткий конспект теории вопроса.

3. Схемы протекания потока через водослив.

4. Протокол проведения опытов и расчетов по ниже приведенной форме

Ширина лотка b= 0.223 м; Напор на мерном водосливе = м; Расход потока Q= м³/с.

Отсчет по измерительному устройству:

Дно лотка – Верхняя кромка водослива - .

Поверхности потока перед водосливом:

- неподтопленной состояние

- подтопленной состояние

Поверхности потока за водосливом:

- неподтопленной состояние

- подтопленной состояние

Расчетное значение коэффициента расхода:

- неподтопленной состояние

- подтопленной состояние

Теоретическое значение коэффициента расхода

Расчетное значение коэффициента подтопления

Теоретическое значение коэффициента подтопления

Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Что такое водослив?

2. Назовите условие, при котором водослив является водосливом с тонкой стенкой.

3. Какие виды водосливов наиболее часто используются в практике?

4. Как определить расчетом напор на водосливе с тонкой стенкой?

5. Где необходимо замерять величину напора на водосливе с тонкой стенкой?

6. Как определить расход на водосливе с тонкой стенкой (прямоугольной формы)

7. Как определить расход на водосливе с тонкой стенкой (треугольной формы =90)

8. Как определить глубину потока на стенке падения?

9. В чем разница между подтопленным и неподтопленным водосливом?

10. Как влияет подтопление на величину напора перед водосливом?

11. Какой критерий используется для определения наличия подтопления водослива?

12.Что такое водослив практического профиля?

Лабораторная работа №4

Водослив с широким порогом

Цель работы - изучение физических процессов и методов расчета водослива с широким порогом.

Задачи работы

• Изучение теории водослива.

• Экспериментальная проверка расчетных зависимостей.

• Изучение факторов влияющих на работу водослива

• Изучение различных вариантов сопряжения бьефов.

Теоретическая часть

Над водосливом с широким порогом наблюдается движение потока, близкое к плавно изменяющемуся. Порог обычно имеет горизонтальную поверхность прямоугольного или трапецеидального очертания в направлении, перпендикулярном по отношению к направлению потока. Чтобы водослив мог быть отнесен к типу водосливов с широким порогом, ширина порога (в направлении движения воды на водосливе) должна быть не менее 4Н. При меньшей ширине порога плавно изменяющееся движение становится невозможным, и водослив должен быть отнесен к типу прямоугольных водосливов практического профиля.

Высший предел ширины водослива с широким порогом составляет 10H. При соблюдении этого условия над водосливом происходит плавно изменяющееся движение. Такой водослив получил название нормального водослива с широким порогом. Расход воды через нормальный неподтопленный водослив с широким порогом практически не зависит от ширины порога , но зависит от условий входа потока на водослив (высоты порога, очертания входной кромки, бокового сжатия). При начинают сказываться силы трения по ширине порога. Плавно изменяющееся движение над водосливом сменяется волновым режимом с одной или несколькими волнами в пределах водослива. С дальнейшим увеличением на пороге устанавливается плавная кривая спада. Пропускная способность такого водослива уменьшается, и водослив с широким порогом превращается в короткий канал (рис. 4.1.).

Рис.4.1. Схемы работы водослива

Расход водослива с широким порогом (рис. 4.1б)можно определить по формуле

(4.1)

Верхнее теоретическое значение коэффициента расхода для водослива с широким порогом m=0.385. Фактические значения меньше 0,385.

Коэффициент m легко определить опытным путем, измеряя расход воды и напор для данного водослива, входящие в формулу (4.1). Экспериментально доказано, что фактические глубины над водосливом с широким порогом несколько меньше .

Коэффициент расхода зависит от условий подхода к водосливу и изменяется в пределах 0,32 ... 0,385.

Водослив с широким порогом работает как неподтопленный ( =1), если или

При течении жидкости над подтопленным водосливом образуются два перепада: первый - на входе жидкости на водослив (что было рассмотрено и ранее), второй — в нижнем бьефе. При этом второй перепад характеризуется повышением уровня в нижнем бьефе по сравнению с уровнем над порогом водослива (рис.4.1г). Это объясняется тем, что часть кинетической энергии переходит в потенциальную, поскольку средняя скорость потока в нижнем бьефе меньше средней скорости потока над водосливом.. Перепад называют перепадом восстановления.

В связи с этим нужно различать коэффициент скорости неподтопленного водослива и коэффициент подтопленного водослива. Расход через прямоугольный подтопленный водослив

(4.2)

где - глубина на пороге подтопленного водослива (рис.4.1)

Коэффициент скорости подтопленного водослива

(4.3)

где -коэффициент скорости и расход неподтопленного водослива.

Значения определяются в зависимости от :

. . . 0,320 0,330 0,340 0,350 0,360 0,370 0,380 0,385

. . . 0,951 0,954 0,961 0,967 0,974 0,983 0,994 1,000

При (неподтопленный водослив) .

Второй формулой для определения расхода подтопленного водослива с широким порогом является формула (4.1), если < 1 входит в правую часть в виде произведения. Коэффициент подтопления зависит от относительного подтопления:

0,80 0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,92 0,94

1,00 0,99 0,97 0,95 0,90 0,84 0,78 0,70

Теория водослива с широким порогом применяется при расчете отверстий безнапорных дорожных водопропускных труб и малых мостов.