4. Порядок проведения опыта

1. С помощью крана 4 и водомера 5 устанавливают заданный расход потока (по указанию преподавателя). При этом шибер 7 полностью открыт.

2. Устанавливают мерную иглу 6 в сжатое сечение и замеряют глубину потока в нем.

3. Определяют время "t" прохождения по установке объема воды W.

4. Передвигают мерную иглу 6 в нижний бьеф.

5. С помощью шибера 7 устанавливают в нижнем бьефе глубину, равную раздельной. Наблюдают надвинутый геометрический прыжок.

6. Изменяя положение шибера 7 , наблюдают отогнанный, надвинутый и затопленный гидравлические прыжки, замеряя при этом глубину воды в нижнем бьефе.

7. Обрабатывают опытные данные в соответствии с журналом лабораторных работ.

5. Форма журнала лабораторной работы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

Исследование типов прыжкового сопряжения бьефов

1 . Схема лабораторной установки.

2. Регистрация опытных данных.

2.1 Ширина лотка b=……………см.

2.2 Объем воды W=………….л.

2.3Время похождения объема воды t =……….с.

2.4Отсчет мерной иглы в сжатом сечении. 2. 4.1. -поверхность Z_n =………см.

2.4.2. -дно Z_д=………..см.

3. Исследование типов сопряжения бьефов

3.1 Отметка дна нижнего бьефа =……….см.

3.2 Отогнанный гидравлический прыжок

3.2.1 Отметка поверхности воды =………см.

3.2.2 Длина отгона прыжка =………см.

3.3 Надвинутый гидравлический прыжок

3.3.1 Отметка поверхности воды =………см.

3.4 Затопленный гидравлический прыжок

3.4.1 Отметка поверхности воды =………см.

4. Обработка опытных данных

4.1 Определение раздельной глубины.

4.1.1 Расход потока = =……..см³/с

4.1.2 Критическая глубина =………см.

4.1.3 Сжатая глубина h_сж=Z_п - Z_д=………=………см

4.1.4 Раздельная глубина

4.2 Глубина потока в нижнем бьефе

4.2.1 При отогнанном гидравлическом прыжке

4.2.2 При надвинутом гидравлическом прыжке

4.2.3 При затопленном гидравлическом прыжке

5. Схема надвинутого прыжка при z_пнδ=……….см

6. Схема отогнанного прыжка при z_пнδ=………..см

7. Схема затопленного прыжка при z_пнδ=………..см

Работу выполнил:

Работу проверил:

6. Контрольные вопросы

1. Начертить схему опытной установки и объяснить назначение отдельных ее элементов и приборов.

2. Рассказать порядок проведения опыта.

3. Что означает термин " критическая глубина"?

4. Что означает термин " сжатая глубина^”?

5. Что означает термин " раздельная глубина"?

6. Схема сопряжения бьефов по типу затопленного прыжка.

7. Схема сопряжения бьефов по типу отогнанного прыжка.

8. Схема сопряжения бьефов по типу надвинутого прыжка.

9. Что происходит с гидравлическим прыжком при уменьшении глубины воды в нижнем бьефе?

10. Что происходит с гидравлическим прыжком при увеличении глубины воды в нижнем бьефе?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

Гашение энергии бурного потока водобойным колодцем

1. Общие сведения

Водобойный колодец применяется для гашения избыточной энергии бурного потока при сопряжении бьефов. Гашение энергии происходит путем создания глубины потока, необходимой для образования затопленного гидравлического прыжка (рис.1).

Поток расходом Q образует в конце быстротока глубину, называемую сжатой h_сж, величина которой меньше критической h_к. Глубина же потока в нижнем бьефе такова, что сопряжение происходит по типу отогнанного прыжка, сопровождаемое размывом русла в нижнем бьефе. Для устранения этой опасности и устраивают, например, водобойные колодцы.

Необходимую глубину водобойного колодца определяют из условия создания в колодце глубины, превышающей раздельную h_рдк глубину, т.е.

(32)

где: h_кол – глубина колодца;

h_нб – глубина потока в нижнем бьефе (за колодцем);

h_рдк – раздельная глубина, сопряженная со сжатой глубиной h_сждк

на дне водобойного колодца;

∆Z – перепад уровня воды в колодце и нижнем бьефе.

Сжатую глубину на дне водобойного колодца h_сждк выражают через сжатую глубину h_сж перед колодцем. В руслах с прямоугольной формой сечения шириной b, уравнение Бернулли для сечений потока перед колодцем и в месте его падения на дно может быть записано так:

(33)

где: φ_вх – коэффициент скорости при входе в водобойный колодец

(φ_вх=0,90...0,97);

q – удельный расход потока, q=Q/b;

α – коэффициент Кориолиса, (α=1,05…1,1).

Раздельную глубину для русел с прямоугольной формой сечения определяют по формуле:

(34)

Перепад ∆Z может быть определен, как для случая входа воды в канал из колодца:

(35)

где: φ₂ – коэффициент скорости при входе из колодца (φ₂=0,85...0,9);

Система из четырёх уравнений (32)-(35) содержит четыре неизвестных величины h_кол, ΔZ, h_сждк, h_рдк и поэтому является замкнутой.

Совместное решение может быть выполнено на ЭВМ по программе, разработанной на кафедре. При этом можно вычислить или требуемую глубину водобойного колодца h_кол при заданной глубине воды в нижнем бьефе h_нб или требуемую глубину воды в нижнем бьефе h_нб при заданной глубине колодца h_кол, что и выполняется в лабораторной работе.

Длину водобойного колодца определяют по эмпирической формуле:

(36)

Длину падения потока в условиях лабораторной работы можно найти так:

(37)

где i_б – уклон быстротока.

В водобойном колодце, размеры которого (глубина h_кол, длина ) не меньше рассчитанных, произойдет сопряжение бьефов по типу затопленного гидравлического прыжка.