Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Саяно-Шушенский филиал СФУ

институт

Гидротехнических сооружений и гидравлических машин

кафедра

Лабораторная работа №3

Гидромеханика

наименование дисциплины

Исследование истечения через водослив практического профиля

тема

Преподаватель _________ Андрияс А.А.

подпись, дата фамилия, инициалы

Дрючкова Н.А.

Шишкина Ю.И.

Студенты СБ19-01Б _________ Кухарчук В.Д.

номер группы подпись, дата фамилия, инициалы

Г. Саяногорск, рп. Черемушки, 2021

Цель работы: исследование картины протекания жидкости через водослив практического профиля. Приобретение навыков практического использования и расчета водосливов с тонкой стенкой.

Используемые формулы:

Глубина воды в верхнем бьефе:

(1)

Глубина воды в нижнем бьефе:

(2)

Геометрический перепад на водосливе:

(3)

Геометрический напор на водосливе:

(4)

Высота водосливной стенки:

(5)

Величина подтопления (для подтопленного водослива):

(6)

Расход через неподтопленный прямоугольный водослив с тонкой стенкой без бокового сжатия определяется по формуле:

(7)

m₀ – коэффициент расхода с учетом скорости подхода потока к водосливу; b – ширина водослива по ребру; Н – геометрический напор (без учета скорости подхода)

Расход через подтопленный прямоугольный водослив с тонкой стенкой

без бокового сжатия определяется по формуле:

(8)

где –коэффициент подтопления, который определяется по зависимости

Ход работы:

Замеряется ширина гребня водослива (ширина лотка 1). Производится пуск насоса 10, подающего воду в напорный бак 2. Открытием задвижки на напорном трубопроводе 12 устанавливается необходимый расход в лотке 1. С помощью регулировочного затвора 5 устанавливается такой уровень воды в нижнем бьефе, при котором происходит истечение, как через неподтопленный, а затем через подтопленный водослив. Шпиценмасштабом 7 фиксируются отметки дна лотка _дн , гребня водослива _гр , уровней воды в верхнем и нижнем бьефах _вб и _нб для неподтопленного и подтопленного водосливов. В такой же последовательности проводятся еще два опыта при других расходах.

Рис. 3.1. Схема экспериментального стенда «Лоток гидравлический»:

1 – лоток прямоугольного сечения; 2 – напорный бак; 3 – сливной бак; 4 –регулировочный затвор на входе в лоток; 5 – регулировочный затвор на выходе из лотка; 6 – гидрометрическая вертушка; 7 – шпиценмасштабы; 8 – измерительная линейка;9 – пьезометрический щит; 10 – насос; 11 – задвижка на всасывающем трубопроводе; 12 – задвижка на напорном трубопроводе; 13 – рама.

Рис.3.2. График

1 кривая для водослива вакуумного профиля; 2 кривая для водослива безвакуумного профиля

Рис.3.3. Типы водосливов практических профилей

Пример расчёта для подтопленного водослива в опыте №1:

Определяем глубина воды в верхнем бьефе по формуле (1):

Глубина воды в нижнем бьефе по формуле (2):

Геометрический перепад на водосливе по формуле (3):

Геометрический напор на водосливе по формуле (4):

Высота водосливной стенки по формуле (5):

Значение коэффициента подтопления для подтопленного водослива определяется по графику (рис. 3.2):

0,65

(для неподтопленного водослива

Коэффициент расхода для водослива практического профиля принимается в соответствии с типом водосливной стенки (рис.3.3):

Определяется значение расхода при истечении: для подтопленного

водослива по формуле (7):

Все результаты измерений и расчетов для каждого опыта заносятся в

таблицу 1-3.

Таблица 1 Результаты измерений и обработки опытных данных для опыта №1

№	Характеристики	Обозначение	Размер	Тип водослива с тонкой стенкой без бокового сжатия
				неподтопленный	подтопленный
1	Ширина водослива	b	м	0,247	0,247
2	Отметка дна лотка		м	0	0
3	Отметка гребня водослива		м	0,236	0,236
4	Отметка уровня воды в ВБ		м	0,295	0,3
5	Отметка уровня воды в НБ		м	0,024	0,292
6	Глубина воды в ВБ		м	0,295	0,3
7	Глубина воды в НБ		м	0,024	0,292
8	Геометрический перепад на водосливе	z	м	0,271	0,008
9	Геометрический напор на водосливе	H	м	0,059	0,064
10	Высота водосливной стенки	C	м	0,236	0,236
11	Величина подтопления		м	-	0,056
12	Коэффициент подтопления		-	1	0,65
13	Коэффициент расхода водослива		-	0,49	0,49
14	Расход воды	Q		0,00768	0,00564

Таблица 2 Результаты измерений и обработки опытных данных для опыта №2

№	Характеристики	Обозначение	Размер	Тип водослива с тонкой стенкой без бокового сжатия
				неподтопленный	подтопленный
1	Ширина водослива	b	м	0,247	0,247
2	Отметка дна лотка		м	0	0
3	Отметка гребня водослива		м	0,236	0,236
4	Отметка уровня воды в ВБ		м	0,293	0,298
5	Отметка уровня воды в НБ		м	0,019	0,282
6	Глубина воды в ВБ		м	0,293	0,298
7	Глубина воды в НБ		м	0,019	0,282
8	Геометрический перепад на водосливе	z	м	0,274	0,016
9	Геометрический напор на водосливе	H	м	0,057	0,062
10	Высота водосливной стенки	C	м	0,236	0,236
11	Величина подтопления		м	-	0,046
12	Коэффициент подтопления		-	1	0,93
13	Коэффициент расхода водослива		-	0,49	0,49
14	Расход воды	Q		0,00730	0,00770

Таблица 3 Результаты измерений и обработки опытных данных для опыта №3

№	Характеристики	Обозначение	Размер	Тип водослива с тонкой стенкой без бокового сжатия
				неподтопленный	подтопленный
1	Ширина водослива	b	м	0,247	0,247
2	Отметка дна лотка		м	0	0
3	Отметка гребня водослива		м	0,236	0,236
4	Отметка уровня воды в ВБ		м	0,284	0,276
5	Отметка уровня воды в НБ		м	0,015	0,272
6	Глубина воды в ВБ		м	0,284	0,276
7	Глубина воды в НБ		м	0,015	0,272
8	Геометрический перепад на водосливе	z	м	0,269	0,004
9	Геометрический напор на водосливе	H	м	0,048	0,04
10	Высота водосливной стенки	C	м	0,236	0,236
11	Величина подтопления		м	-	0,036
12	Коэффициент подтопления		-	1	0,6
13	Коэффициент расхода водослива		-	0,49	0,49
14	Расход воды	Q		0,00564	0,00257

Вывод: в ходе проделанной работы были исследованы картины протекания жидкости через водослив с тонкой стенкой, изучены теории водосливов с тонкой стенкой, приобретены навыки практического использования и расчета водосливов с тонкой стенкой.

С помощью измеренных данных расчетным путем были посчитаны расходы для неподтопленного и подтопленного водослива. В связи с погрешностью измерений расходы незначительно различны.