Исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить формы водного потока при сопряжении бьефов. Ис­следовать при каких соотношениях глубин hc" и hб, происходит та или иная форма сопряжения бьефов.

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В зависимости от схемы сброса воды через гидротехнические сооружения и гидравлических элементов потока в отводящем русле устанавливаются следующие основные типы сопряжения бьефов: со­пряжение по типу донного режима, когда поступательное движение транзитного потока сосредоточено по дну (рисунки 7.1, 7.2 и 7.3); со­пряжение по типу поверхностного режима, при котором образуется поверхностный гидравлический прыжок и наибольшие скорости по­ступательного движения наблюдаются в близи свободной поверхно­сти. В данной работе исследуется сопряжение бьефов по типу донного режима при hб > hKp. Форма сопряжения бьефов устанавливается в зависимости от соотношения глубин: сопряженной hc" и бытовой hб. При сравнении hc"с реальной существующей бытовой глубиной hб, возможны три случая. При равенстве глубин hc" = hб устанавли­вается сопряжение по типу надвинутого прыжка (рисунок 7.1); при соотношении hc "> hб - сопряжение по типу отогнанного прыжка (ри­сунок 7.2); при hc"< hб - сопряжение по типу затопленного гидрав­лического прыжка (рисунок 7.3).

При известной глубине в сжатом сечении сопряженная ей глу­бина hc" в прямоугольном русле определяется по формуле (7.5). Глубина в сжатом сечении hc в прямоугольном русле определяется по методу И.И. Агроскина или способом подбора из уравнения

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru (7.1)

где исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru - удельный расход, м3/с*м;

ϕ - коэффициент скорости (для водосливов плавных форм с гладкой сливной поверхностью ϕ = 0,95....1);

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru - глубина в сжатом сечении, м;

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru - полная удельная энергия в верхнем бьефе относительно дна нижнего бьефа, м.

Полная удельная энергия находится по формуле:

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru (7.1)

где исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru - высота сооружения со стороны НБ, м;

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru - напор на сооружении, м;

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru - скорость подхода к сооружению, исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru м/с.

3.ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

С описанием работы опытной установки можно ознакомиться в лабораторной работе № 1. Схема установки приведена на рисунке 1.1.

4. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

С помощью винтового устройства 9 устанавливается такой ук­лон дна лотка, при котором наблюдается спокойное состояние потока в отводящей части лотка 6, т.е. hб > hKp. В этом случае переход потока от сжатой глубины hc к бытовой глубине hб будет осуществляться с помощью гидравлического прыжка. Для уменьшения длины отгона гидравлического прыжка в паз 7 лотка 6устанавливается плоский за­твор. При помощи плоского затвора в пазе 7 производится изменение бытовой глубины потока в отводящей части лотка 6.

При этом демонстрируются три формы донного режима со­пряжения бьефов. С помощью шпиценмасштаба для первой формы сопряжения (рисунок 7.1) определяются отметки уровней воды и дна в сечениях" с-с, 1-1, 2-2, а также уровня ВБ и гребня сооружения. Для остальных форм сопряжения (рисунки 7.2 и 7.3) - отметки уровня и дна в сечениях 2-2. Расход определяется объемным способом. Резуль­таты измерений заносятся в таблицу 7.1.

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru

Рисунок 7.1 - Сопряжение с надвинутым гидравлическим прыжком (hc" = hб)

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru

Рисунок 7.2 - Сопряжение с отогнанным гидравлическим прыжком (hc" > hб)

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru

Рисунок 7.3 - Сопряжение с затопленным гидравлическим прыжком (hc" < hб)

5. ПОРЯДОК ВЫЧИСЛЕНИЯ

1. Определяются высоты сооружения исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru и исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru :

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru

2. Вычисляется напор на сооружении

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru

3. Находится напор с учетом скорости подхода

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru (7.3)

где исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru

4. Определяется полная удельная энергия в верхнем бьефе относительного дна нижнего бьефа по формуле (7.1).

5. Способом подбора из уравнения (7.1) вычисляется сжатая глубина hc. пример расчета сжатой глубины приводится на с.212 и 213 в «Сборнике задач по гидравлике» под ред. В.А. Большакова, Киев, 1979 г.

6. Находится критическая глубина

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru , (7.4)

7. Из формулы (7.5) определяется сопряженная глубина

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru (7.5)

Таблица 7.1 - Результаты измерений и вычислений

Наименование Формы сопряжения
с надвинутым прыжком с отогнанным прыжком с затопленным прыжком
Отметки уровней воды 𝜵УВБ, м      
𝜵С, м      
𝜵1, м      
𝜵2, м      
Отметки дна 𝜵дно, м      
𝜵Дс, м      
𝜵Д1, м      
𝜵Д2, м      
Отметка гребня сооружения 𝜵порог, м      
Высота Р1, м  
Высота Р, м  
Напор Н, м  
Напор Н0, м  
Полная удельная энергия Е0, м  
Глубина в сжатом сечении, м исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru (расчетная)  
исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru (расчетная)  
Критическая глубина исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru , м  
Сопряженная глубина, м исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru (расчетная)  
исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru (расчетная)  
Бытовая глубина hб, м      
Соотношение глубин исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru и hб, м      
Форма сопряжения      


8. Определяется бытовая глубина для каждой формы сопряжения

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru

9. Определяются опытные глубины и сравниваются с расчетными

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru

исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru

10. Сравнивается сопряженная глубина исследование сопряжения бьефов при устройстве плотин - student2.ru с бытовой глубиной hб для каждой формы сопряжения. Результаты заносятся в таблицу 7.1.

11. По результатам опыта и вычислений делается вывод.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

Наши рекомендации