А) неподтопленный водослив; б) подтопленный водослив.
Форма продольного разреза потока, преодолевающего неподтопленный водослив с тонкой стенкой, изображённая на рис. 2, а, наблюдается только в условиях свободного доступа воздуха под летящую струю. На рассматриваемом водосливе ширина потока, проходящего через водосливное отверстие, равна ширине лотка. Поэтому под летящей струёй образуется замкнутое воздушное пространство. Воздух из него постепенно выносится потоком воды в виде пузырей, снижается давление под струёй. Это сказывается на расходе и нарушает чистоту эксперимента. Для поддержания гидравлического режима неподтопленного водослива с тонкой стенкой в поток вводится трубка 4, как показано на рис. 2, а, чтобы обеспечить сообщение воздушного пространства под струёй с атмосферой.
В случае водослива с тонкой стенкой, подтопление начинается тогда, когда уровень воды нижнего бьефа поднимется выше уровня стенки (рис. 2, б) – это можно определить визуально.
При этом вводится понятие высоты подтопления:
Если hп<0, то водослив - неподтопленный; визуальный признак – уровень воды в нижнем бьефе находится ниже порога водослива.
Если hп> 0, то водослив - подтопленный; визуальный признак – уровень воды в нижнем бьефе находится выше порога водослива.
Расход воды, протекающей через прямоугольный водослив с тонкой стенкой, определяется по формуле
(1)
где m — коэффициент расхода водослива. Коэффициент расхода учитывает конструктивные и гидравлические особенности водослива.
Выполнение лабораторной работы
При выполнении работы добиваются установившегося течения через водослив, соответствующего описанным выше требованиям. Заполняют таблицу 1.
Таблица 1 предполагает, что расход измеряется объёмным способом. Однако лабораторная установка, которой располагает кафедра, позволяет измерять расход также при помощи треугольного водослива с тонкой стенкой (рис. 2).
|
Треугольный водослив лабораторной установки имеет центральный угол а = 90° и расход воды через него может определяться, например, по методике [1]. Расчётная формула в этом случае имеет вид:
где Hтр. — геометрический напор на треугольном водосливе, м. При расчёте по формуле (2), расход получаем в м3/с, но для дальнейших расчётов его необходимо перевести в см3/с. |
Рис. 2. Треугольный водослив |
(2)После заполнения таблицы вычисляется коэффициент расхода водослива m по формуле:
и сравнивается с характерным для водослива с тонкой стенкой значением 2..
ФИО студента: _____________________________ Группа: ___________ Дата выполнения работы: _____________
Таблица 1 Данные наблюдений на водосливе с тонкой стенкой
№ опыта |
Тип водослива |
отметки |
Ширина лотка |
Объём воды |
Время |
Геометрический напор на треугольном водосливе |
Расход |
||||||||
|
|
|
|
b |
W |
t |
Hтр. |
Q |
|||||||
см |
см |
см |
см |
см |
л |
с |
м |
см3/с |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Таблица 2 Расчётные данные
№ опыта |
Тип водослива |
Высота водосливной стенки |
Глубина воды в НБ |
Высота подтопления водослива |
Геометрический напор на водосливе |
Коэффициент расхода водослива |
|
|
|
|
|
||
см |
см |
см |
см |
- |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВЫВОДЫ: