bonchosmolovskaya_n_e_mehanika_zhidkosti_i_gaza_laboratornyi

Уравнение (15.4) можно решать подбором, задаваясь первый раз глубиной h\ = 0,5Яо.

Расход через подтопленный водослив без бокового сжатия рассчитывается по формуле

(15.5)

где - глубина на пороге подтопленного водослива в сечении 1-1, которую можно вычислить с учетом перепада восстановления Z^c по выражению

срп - коэффициент скорости подтопленного водослива, значение которого можно определять по табл. 15.2 или по формуле [10]

где ф и от - коэффициенты скорости и расхода неподтопленного водослива.

При небольшом относительном подтоплении водослива, когда h„/Ho < 0,94, подтопленные водосливы можно рассчитывать по формуле [10]

(15.7)

где (Тп - коэффициент подтопления, значение которого можно определять по табл. 15.3.

Таблица 15.3

Значения коэффициента подтопления водослива с широким порогом Оп [10]

hJHo 0,8 0,82 0,84 0,86 0,87 0,88 0,89 0,90 0,91 0,92 0,93 0,94 0,96 0,98

On 1,0 0,99 0,97 0,95 0,93 0,90 0,87 0,84 0,82 0,78 0,74 0,70 0,59 0,40

Критерий подтопления п водослива с широким порогом определяется по графику на рис. 15.6 в зависимости от коэффициента расхода т и от коэффициента расширения потока при выходе в нижний бьеф v„ или вычисляется по формуле; решение можно строить подбором

0,76 0,75 О 0,1 0,2 0.3 0,4 0,5 0,6 0.7 0.8 0,9 Ун

Рис. 15.6

Относительный перепад восстановления Z^^ можно определить и по формуле А.Р. Березинского:

Описание опытной установки

Опыты проводятся в гидравлическом лотке, на модели водослива с широким порогом с незакругленным входным ребром. Описание гидравлического лотка приведено в лабораторной работе № 10.

Порядок выполнения работы

1.Замерить длину порога 8 (толщина стенки водослива) и ширину водослива (лотка) Ъ после включения насоса, питающего напорный бак, в котором благодаря наличию холостого сброса поддерживается постоянный напор, открыть регулирующую задвижку на подводящем трубопроводе и установить такие расход воды в лотке и уровни воды в нижнем бьефе, чтобы можно было визуально наблюдать формы свободной поверхности воды на водосливе при различных соотношениях ЫН и hJH как при свободном, так и при подтопленном истечении - с целью их сопоставления с формами, приведенными на рис. 15.2 и 15.3, при этом обратить внимание на образование перепада восстановления, гидравлического прыжка и его продвижение по гребню водослива до сжатого сечения.

2.После включения насоса необходимые глубины в нижнем бьефе 1%, а соответственно и глубины подтопления h^ установить путем регулирования открытия затвора-жалюзи в конце лотка.

3.После завершения визуальных наблюдений за формами свободной поверхности воды на водосливе установить такой расход воды в лотке, чтобы иметь отношение ЫН ~ 4...6 при истечении через неподтопленный водослив. При этом же расходе выполнить исследование и подтопленного водослива. Начало подтопления экспериментально определяется фиксированием с помощью игольчатого уровнемера высотного положения свободной поверхности воды в верхнем бьефе (ВБ) - при одном и том же расходе в опьггах напор на водосливе будет увеличиваться с момента его подтопления при увеличении глубины подтопления /i„.

В условиях подтопленного истечения выполнить 2 опыта: один опыт - при относительном подтоплении водослива hJHa < 0,94; второй опыт - при Ап/Яо > 0,94.

Опытный расход определить с помощью водослива Томсона (см. лабораторную работу № 4).

4. Игольчатым уровнемером измерить отметки дна лотка, порога водослива, уровней воды в вернем и нижнем бьефах, свободной поверхности воды на пороге водослива в характерных сечениях для определения высоты водослива, напора, перепада восстановления и глубин в соответствующих сечениях. Результатьг измерений занести в табл. 15.4.

Обработка опытных данных

1.По разностям измеренных отметок, приведенных в табл. 15.4, для каждого опыта подсчитать: напор над порогом водослива Я, высоту водослива Р, бытовую глубину Аб, глубину подтопления К, перепад восстановления Z^c, глубины на пороге водослива в характерных сечениях, указанных в табл. 15.4.

2.По формуле (15.3) и по измеренному расходу Q определить полный напор Яо.

3.Проверить условие подтопления водослива (15.1), т. е. по опытным данным с использованием графика рис. 15.6 определить значение критерия подтопления п и сравнить его с опытным значением ИопОпытное значение Иоп есть отношение опытной глубины подтопления h„o нп к полному напору Яо „„. Значения h^o нп, Яо „„ соответствуют началу подтопления водослива.

4.По результатам измерений с использованием формулы (15.2) определить опытное значение коэффициента расхода т неподтопленного водослива и сравнить со справочным значением, принимаемым по табл. 15.1.

5.Для подтопленных водосливов по опьггным данным с использованием формулы (15.7), когда Ап/Д) < 0,94, определить опьггное значение коэффициента подтопления Оп, а при hJHo > 0,94 определить опытное значение коэффициента скорости фп с использованием формулы (15.5). Полученные опытные значения Опоп и фпоп сравнить со справочными значениями, принимаемыми по табл. 15.2 и

15.3.Справочное значение (рп можно определить по формуле (15.6).

6.Сравнить опытное значение перепада восстановления Zbc on со значением перепада, определяемым по формуле (15.8) . Но перед этим потребуется определить значения критической глубины h^ и относительного перепада восстановления ^всКритическая глубина определяется по формуле (15.9), а относительный перепад - по опытным данным с использованием графика на рис. 15.5 или вычисляется по формуле (15.10).

7. Сравнить опытные значения глубин на пороге в сжатом сечении неподтопленного и подтопленного водосливов со значениями глубин, вычисленными по формуле (15.4) - для неподтопленного водослива и по формуле (15.5) - для подтопленного водослива. При

продолжение табл. 15.5

3 Полный напор на водосливе

2g[b(я+^')P

4 Опытная глубина воды на водосливе в сжатом сечении Лсоп = -V^p, см

5Опытная глубина подтопления водослива ^non=VHB-Vrp.CM

6Опытное значение перепада восстановления 2Bcon=VHB-Vc.CM

7Опытная глубина подтопления, соответствующая началу подтопления водослива: ^попНП ='^НБ НП -Vrp'CM

9Опытное значение коэффициента расхода Won, определяемое для неподтопленного водослива по уравнению (15.2), решаемому относительно т, с подстановкой в него

опытных значений расхода gon и напора Яо - пункт 3 настоящей таблищ.1

10Опытная бытовая глубина в НБ

11Справочное значение коэффициента расхода гпс неподтопленного водослива, опреде-

ляемое по табл. 15.1 в зависимости от относительной высоты водослива со стороны ВБ

PJH = y\

Продолжение табл. 15.5

14Геометрический напор на водосливе, соответствующий началу подтопления: ^Hn=VBBHn-Vrp'CM

15Полный напор на водосливе, соответствующий началу подтопления:

16Бытовая глубина, соответствующая началу подтопления водослива:

^НП = УнБ„п-^д,СМ

17Опытное значение критерия подтопления

водослива Я,, „„

IS Справочное значение критерия подтопления водослива Лс, определяемое с помощью графика на рис. 15.6 по установленным значениям коэффициента расхода т (п. 9 настоящий таблицы) и отношению h^^h^^n =

19Процент отклонения опытного значения критерия подтопления от справочного зна-

20Опытное значение коэффициента подтопления ОпоДля подтопленного водослива, определяемое по формуле (15.7) при А„/Яо < 0,94 с подстановкой опытных значений расхода Qoa и полного нзпора Hq

21Справочное значение коэффициента подтопления Опс, устанавливаемое по табл. 15.3 в зависимости от относительной глубины подтопления hJHc, =

22Процент отклонения опытного значения коэффициента подтопления от справочного

продолжение табл. 15.5

23Опытное значение коэффициента скорости (р„ оп подтопленного водослива при

hJHfi > 0,94, определяемое по формуле (15.5) с подстановкой опытных значений расхода <2оп и полного напора Яо

24Справочное значение коэффициента скорости фпс при hJHo > 0,94, определяемое по табл. 15.2 или по формуле (15,6)

25Процент отклонения опытного значения коэффициента скорости от справочного значения ((рпоп /<Рпс - 1)" ЮО %

26Опытное значение перепада восстановления

27 Справочное значение относительного перепада восстановления ^вс определяемое по графику (см. рис. 15.5) в зависимости от коэффициента Vj, = //zg = и от

28Справочное значение перепада восстановления

29Процент(угклонения опытного значения перепада восстановления от справочного

30Теоретические значения глубин воды на пороге водослива в сжатом сечении Аст = А), вычисляемые по формулам (15.4), (15.5) при подстановке в них справочных значений ф и Фп и опытных значений Яо

31Процент с)тклонения опытных значений глубин во,ды на пороге водослива в сжатом сечении ог теоретических значений