4_laba (1)
.docxФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Саяно-Шушенский филиал
Кафедра ГТС
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
Гидромеханика
наименование дисциплины
Исследование совершенного гидравлического прыжка
Преподаватель А.А. Андрияс
подпись, дата
Студент СБ17-01 П.Д. Викулова
номер группы подпись, дата
С.А. Денк
подпись, дата
рп. Черемушки, 2019г
Цель работы: Усвоение теории гидравлического прыжка, приобретение навыков определения вида прыжка и расчёта его параметров.
Общие сведения
Гидравлическим прыжком называется форма резкоизменяющегося неравномерного движения жидкости, соответствующая переходу потока от бурного состояния к спокойному на сравнительно небольшой длине потока при скачкообразном увеличении глубины , меньшей, чем критическая глубина , до значения , большей, чем .
Рисунок 1 - Схема совершенного гидравлического прыжка
Ход работы
Коэффициент расхода водослива:
где – высота водосливной стенки со стороны верхнего бьефа.
Расход через неподтопленный прямоугольный водослив с тонкой стенкой без бокового сжатия:
где – ширина водослива по ребру; Н – геометрический напор (без учёта скорости подхода).
Средняя скорость в сечении до гидравлического прыжка:
Средняя скорость в сечении за гидравлическим прыжком:
Высота гидравлического прыжка:
Параметр кинетичности потока перед прыжком:
Параметр кинетичности потока за прыжком:
Вторая сопряжённая глубина:
Первая сопряжённая глубина:
Расхождение в процентах между и :
Определение длины совершенного прыжка по Павловскому:
По Пикалову:
По Айвазяну:
где - параметр Фруда.
Менее точные формулы:
По Бахметеву - Матцке:
По Сафранецу:
Расхождение в процентах между и :
Опытное значение потерь напора в гидравлическом прыжке:
Теоретическое значение потерь напора в гидравлическом прыжке:
Таблица 1 – Результаты измерений и обработки опытных данных
№ |
Наименование параметров |
Обозначения |
Размерность |
Опыты |
|
1 |
2 |
||||
1 |
Ширина водослива |
b |
м |
0,253 |
0,253 |
2 |
Геометрический напор на мерном водосливе |
H |
м |
0,070 |
0,068 |
3 |
Высота водосливной стенки со стороны ВБ |
|
м |
0,240 |
0,240 |
4 |
Коэффициент расхода мерного водослива с учётом скорости подхода |
|
- |
0,415 |
0,414 |
5 |
Расход воды |
Q |
|
0,009 |
0,008 |
6 |
Средняя скорость в сечении до гидравлического прыжка |
|
м/с |
1,360 |
1,084 |
7 |
Средняя скорость в сечении за гидравлическим прыжком |
|
м/с |
0,324 |
0,361 |
8 |
Отметка свободной поверхности перед гидравлическим прыжком |
|
м |
0,025 |
0,030 |
9 |
Отметка свободной поверхности за гидравлическим прыжком |
|
м |
0,105 |
0,090 |
10 |
Первая сопряжённая глубина (опыт) |
|
м |
0,025 |
0,030 |
11 |
Вторая сопряжённая глубина (опыт) |
|
м |
0,105 |
0,090 |
12 |
Высота гидравлического прыжка (опыт) |
|
м |
0,080 |
0,060 |
13 |
Длина гидравлического прыжка (опыт) |
|
м |
0,220 |
0,260 |
14 |
Наблюдаемый вид прыжка |
- |
- |
соверш |
соверш |
15 |
Параметр кинетичности перед прыжком |
|
- |
8,301 |
4,395 |
16 |
Параметр кинетичности за прыжком |
|
- |
0,112 |
0,163 |
17 |
Расчётная вторая сопряжённая глубина |
|
м |
0,090 |
0,075 |
18 |
Относительная ошибка |
|
% |
-16,503 |
-19,685 |
19 |
Длина гидравлического прыжка: |
|
|||
по Павловскому |
|
м |
0,436 |
0,353 |
|
по Пикалову |
|
м |
0,305 |
0,279 |
|
по Айвазяну |
|
м |
0,605 |
0,440 |
|
|
м |
8,859 |
3,506 |
||
по Бахметеву - Матцке |
|
м |
0,400 |
0,300 |
|
по Сафранецу |
|
м |
0,473 |
0,405 |
|
20 |
Относительная ошибка: |
|
|||
по Павловскому |
|
% |
49,570 |
26,241 |
|
по Пикалову |
|
% |
27,862 |
6,716 |
|
по Айвазяну |
|
% |
63,657 |
50,044 |
|
|
% |
97,517 |
93,724 |
||
по Бахметеву - Матцке |
|
% |
45,000 |
26,667 |
|
по Сафранецу |
|
% |
53,439 |
45,679 |
|
21 |
Потери напора в гидравлическом прыжке: |
|
|||
в опыте |
|
м |
0,018 |
-0,001 |
|
по расчёту |
|
м |
0,049 |
0,020 |
Вывод: В результате проделанной работы были вычислены значения, длинны гидравлического прыжка, его относительные погрешности и потери напора в экспериментальной установке. Выяснили, что длина прыжка зависит от глубины сопряжения, а потери не только от сопряженных глубин, но и от средней скорости.