bonchosmolovskaya_n_e_mehanika_zhidkosti_i_gaza_laboratornyi

Порядок выполнения работы

1.Включить центробежный насос, подающий воду в напорный бак, в котором поддерживается постоянный напор.

2.Открытием регулирующей задвижки на питающей трубе установить разные расходы воды в лотке. Наблюдаются сбросы этих расходов по перепаду без гасителей энергии и с гасителями (с водобойной стенкой и водобойным уступом). Необходимый уровень воды в нижнем бьефе поддерживать с помощью затвора-жалюзи, установленного в конце лотка.

3.Исходя из принятого в опыте расхода на модели сооружения подобрать высоту водобойной стенки и длину первого водобоя, длину и глубину водобойного колодца на второй ступени при условии нормальной работы перепада - на водобоях ступеней должны быть только подпертые несамообразующиеся гидравлические прыжки.

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

4.Игольчатым уровнемером измерить отметки уровня воды в верхнем и нижнем бьефах, порога входной части перепада, водобойной стенки, водобоев, дна отводящего русла (НБ), отметки свободной поверхности воды в характерных сечениях перепада, необходимые для определения глубин и построения этой кривой в пределах сооружения. Линейкой измерить горизонтальные размеры перепада.

5.Результаты измерений занести в табл. 19.1.

h i s = V n - V 7 , с м

10А/б= Vig-V?, см /гл= V19-V7, см hi% = V20 - V7, см /гд= V21 -V7, см

Глубина потока в нижнем бьефе в сечениях на расстояниях // от водобойного уступа колодца:

ИАло= V21 -Уб, см h\\ = V22 - Vfi, см А/12= V23 - Уб,см

Врезультате гидравлических расчетов по заданному расход>' Q определить длину водобоев /в на обеих ступенях, высоту водобойной стенки Рс, глубину водобойного колодца do, для чего потребуется вычислить глубины Ае в сжатых сечениях на водобоях и вторые со-

пряженные с ними глубины И', критическую глубину hKJ полную удельную энергию Еа в сечениях перед входом в водосливы, т. е. в сечениях 1-1 и 2-2 (рис. 19.5), длины подпертых прыжков /„пр и отлета струи /п от стенок падения при переливе струи через водосливы.

с

Рис. 19.5

Значение критической глубины К вычисляется по формуле (19.2).

Первая ступень

Полная удельная энергия Eq\ В сечении перед входом на перепад (сечение 1-1), отнесенная к горизонтальному водобою первой ступени (см. рис. 19.5), вычисляется по формуле

aq

Ео1 = Р , + Я , +

ц

Значение глубины в сжатом сечении на первом водобое he (сечение С-С, см. рис. 19.5) определяется из уравнения (19.3) при подстановке в него Ео\ вместо Eq-, уравнение (19.3) решается методом последовательных приближений - см. уравнения (19.4), (19.5). Требуемое значение коэффшщента скорости ф при этом принимается по литературным источникам; ср = 0,95-0,97 [8]. Значение Л'о, сопряженной с вычисленной сжатой глубиной Ас, определяется по формуле (19.7). После этого вычисляется высота водобойной стенки по формуле (19.6), в которой вместо И и /г"подставляются соответственно полученные Ас и А "с, а высота гасителя d является искомой высотой водобойной стенки Р^.

Длина подпертого прыжка на первом водобое определяется по формуле (19.10) при подстановке в нее Eq\ вместо Eq , Р\ вместо Р, Но\ вместо ЯоЗначение полного напора Щх вычисляется по форму-

ние коэффициента расхода т водослива с широким порогом устанавливается, как указано выше, по справочным данным, приводимым в лабораторной работе № 15. Длина отлета струи 1„ на первом водобое вычисляется по формуле (19.12) при подстановке в нее Pi вместо Р . Длина первого водобоя без учета толщины водобойной стенки 8 определяется по формуле (19.9).

Вторая ступень

Определяется значение полной удельной

энергии £О2 В сечении перед водобойной стенкой (на первом водобое, сечение 2-2, рис. 19.5), в котором глубина потока уже известна - А "с:

^02 = •f'2 + -^02'

где Яо2 - полный напор на водосливе, представляющем собой водобойную стенку, он вычисляется по формуле

чение С - С на рис. 19.5) определяется также по уравнениям (19.3), (19.4), (19.5) при подстановке в них £02 вместо Eq. Коэффициент скорости можно принимать ф = 0,95 - 0,97.

Глубина водобойного колодца do определяется по формуле (19.8) при подстановке в нее hd вместо he", бытовая глубина he известна по данным измерений. Длина подпертого прыжка на втором водобое определяется по формуле (19.10) при подстановке в нее Е02 вместо Ео, Рг вместо Р , Я02 вместо Щ. Значение коэффициента расхода водобойной стенки т = 0,42. Длина отлета струи /„ на втором водобое, когда струя переливается через водобойную стенку, вычисляется по формуле (19.13) при подстановке в нее Я02 вместо Яо , Рг вместо Р .

Это условная скорость фильтрации, так как в практических задачах принимается, что фильтрация происходит через все сечение грунта, включая твердые частицы.

Фильтрация жидкости в каждом сечении происходит только через площадь пор (Опор, поэтому истинная скорость фильтрации Кд равна

«пор

Истинная скорость фильтрации F„ всегда больше скорости фильтрации F, и их взаимосвязь устанавливается зависимостью

где т - коэффициент пористости, численно равный отношению объема пор в породе W^ ко всему объему W, т. е. т = W^jW •

Коэффициент фильтрации к зависит от величины и формы зерен грунта, наличия глинистых-частиц, плотности и вязкости фильтрующей жидкости и её температуры.

Закон Дарси справедлив для ламинарного движения, которое широко распространено в природных условиях.

При турбулентном режиме движения наблюдается отклонение от линейного закона. Здесь скорость фильтрации прямо пропорциональна гидравлическому уклону в степени Уг.

Смешанное ламинарно-турбулентное движение чаще всего выражается уравнением Прони [11, 24]

где а и р - параметры, зависящие от свойств пористой среды и фильтрующейся жидкости.

Скорость фильтрации, при которой происходит нарушение закона Дарси, называют критической скоростью и обозначают V^p. Её значение можно определить экспериментально по графику F =fiJ) в точке его заметного отклонения от прямой линии [И]. Следовательно, опыты проводят до тех пор, пока прямая не перейдет в кривую.

Коэффициент фильтрации грунта может быть определен:

1) лабораторным путем с помощью приборов Дарси, Каменского, Тиме, Капецкого [11];