Исследование истечения через водослив практического профиля криволинейного очертания

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Определить опытным путем коэффициент расхода неподтоп­ленного водослива практического профиля криволинейного очерта­ния. Сравнить опытное значение коэффициента расхода с его расчет­ным значением.

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Водосливом практического профиля называется водослив, у которого относительная ширина порога находится в диапазоне от 0,67 до 2. Водосливы практического профиля разделяются на водосливы полигонального очертания и криволинейного очертания. Профиль по­следних водосливов очерчивается по форме свободно переливающей­ся струи через совершенный водослив с тонкой стенкой. Поэтому, эти водосливы обладают наибольшей пропускной способностью. Это свойство используется при проектировании водосливных плотин гид­роэлектростанций, водосбросных сооружений и других гидротехниче­ских сооружений.

Расход через неподтопленный водослив практического профи­ля криволинейного очертания без бокового сжатия (рисунок 6.1) опре­деляется по формуле

(6.1)

где - коэффициент расхода водослива;

b - ширина водосливного фронта, м;

Н₀ - напор с учетом скорости подхода, м.

Рисунок 6.1 - Водослив практического профиля

Напор с учетом скорости подхода находится из выражения

(6.2)

где -скорость подхода (скорость в русле перед водосливом), м/с;

α - коэффициент Кориолиса (α ≈ 1,1).

Водосливная грань безвакуумных водосливов практического профиля криволинейного очертания проектируется при заданном на­поре Н_пр , который называется профилирующим.

Коэффициенты расхода неподтопленных водосливов практичес­кого профиля криволинейного очертания определяются по формуле

(6.3)

где - коэффициент расхода водослива, построенного по координатам Кригера-Офицерова, принятый по координатам А.С. Офицерова;

- коэффициент формы, учитывающий влияние особенностей геометрии профиля (углов Θ_в, Θ_н и отношения , рисунок 6.1);

- коэффициент полноты напора, учитывающий влияние H по сравнению с H_пр.

Значения коэффициентов формы водослива приводятся в таблицу 6.1

Таблица 6.1 – Значения коэффициентов формы

Θн
	0,933	0,974	1,0

Коэффициент полноты напора определяют по формуле Н.П. Розанова, которая при Θ_в = 90° имеет вид:

(6.4)

3. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

На рисунке 1.1 представлена схема опытной установки. Вода по трубопроводу 1подается в приемную камеру 3. Расход воды регули­руется задвижкой 2. Напор на треугольном водосливе-водомере 5 из­меряется с помощью пьезометра 4. В паз 7 вставлен затвор, который служит для изменения состояния потока в нижнем бьефе. В пазе 8 за­крепляется испытуемый водослив практического профиля криволи­нейного очертания.

4. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Открывается задвижка 2. Устанавливается свободное истечение через водослив практического профиля криволинейного очертания. При установившемся истечении через водослив измеряют отметки уровня воды верхнего бьефа на расстоянии l₁ = (3..5) Н дна лотка и отметку гребня водослива (шпиценмасштабом). Расход воды изме­ряется при помощи водослива-водомера 5 и тарировочной кривой

Результаты измерений наносятся в таблицу 6.2.

Таблица 6.2 – Опытные данные

Наименование	Опыты
1. Расход по тарировочной кривой Q, м3/с
2. Отметка уровня воды в верхнем бьефе 𝜵УВВБ, м
3. Отметка порога водослива 𝜵поор.вод. , м
4. Отметка дна V, м
5. Напор Н, м
6. Высота порога водослива Р1,м
7. Скорость подхода V0, м/с
8. Скоростной напор
9. Напор с учетом скорости подхода Н0, м
10. Опытное значение коэффициента расхода топ
11. Профилирующий напор Нпр, м
12. Значение коэффициента расхода по форму­ле (6.3)
13. Процент расхождения опытных значений топ от расчетных т

5. ПОРЯДОК РАСЧЕТА

Расчет ведется в табличной форме (таблица 6.2).

1. Определяется расход Q по тарировочной кривой;

2. Находится напор над гребнем водослива

где - отметка уровня воды верхнего бьефа, м;

- отметка порога водослива, м.

3. Вычисляется высота порога водослива Р₁ со стороны верхнего бьефа

4. Определяется скорость подхода

где - расход по тарировочной кривой.

5. Находится напор на гребне водослива с учетом скорости подхода

6. Вычисляется опытное значение коэффициента расхода водослива практического профиля криволинейного очертания из формулы (6.1)

где - ширина водосливного фронта, равная ширине лотка.

7. Определяется коэффициент формы водослива из таблицы 6.1.

8. Находится коэффициент полноты напора по формуле (6.4)

9. Вычисляется коэффициент расхода водослива практического профиля криволинейного очертания по формуле (6.3) .

Сравнивается опытное значение коэффициента расхода со значением m, вычисленным по формуле (6.3). Находится процент расхождения опытного значения т_оп с вычисленным m по формуле (6.3)

Максимальное отклонение опытных данных от расчетных не должно превышать 5%.

11. В масштабе 1:4 строится профиль водослива (рисунок 6.1), на котором указываются все его параметры: Δ; V₀; Θ_в; Θ_н; Н_пр.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7