МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ серии опытов на экспериментальной установке По ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ СОВЕРШЕННОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЫЖКА

Джолдасов С.К., к.т.н., Сарбасова Г.А., к.т.н.

Экспериментальная установка для проведения опытов определения параметров совершенного гидравлического прыжка (рис. 1а) состоит из лотка 1 со стеклянными стенками, концевого затвора 2, промежуточного затвора 3, питающего трубопровода 4 с регулировочным краном Кр, расположенной в лаборатории гидравлики кафедры водных ресурсов института водного хозяйства, экологии и строительства, ТарГУ имени М.Х.Дулати [1,2]. Отработанная вода из приемного бака 5, по трубопроводу 6 поступает в мерный бак 7.

Рисунок 1 – Схема экспериментальной установки

Измерительная приборы и погрешности измерения. Опыты выполнялись в гидравлическом лотке шириной в = 23 см, длиной l=12.0 м при истечении воды из-под щита (рис. 2). В начале лотка на длине 3 м высота остекленных боковых стенок равнялась 120 см, на остальной его части - 50 см. В головной части лотка был установлен щит, наличие которого обусловливало возможность получения параллельно струйного потока в сечении первой сопряженной глубины. В начале и конце лотка установлены мерные иглы для измерения отметок. Подаваемый в лоток расход воды измерялся объемным способом с погрешностью ±1,5%.

Будут выполнены три серии опытов.

Рисунок 2 – Обший вид экспериментальной установки

Методика проведения опытов.

1. Лоток устанавливается горизонтально.

2. Затвор 3 поднимается над дном на высоту, а=0,3 0,4 см.

3. Открывая кран Кр. в лоток пускают такой расход, чтобы уровень воды в верхнем бьефе был ниже верха лотка на 3.04,0 см. Пропускаемый расход измеряется объемным способом.

4. Измеряется ширина лотка в в створе затвора 3, мерной иглой измеряется отметка дна перед затвором дна и отметка уровня воды УВ.

5. Медленно поднимая концевой затвор 2, наблюдают возникновение гидравлического прыжка. Затвор 2 следует поднять на такую высоту, чтобы гидравлический прыжок располагался ниже затвора 3 на 50 60 см.

6. Мерной иглой в сечениях 1 и 2 измеряют отметки дна и уровня воды. Масштабной линейкой измеряет расстояние l и расстояние l_np между сечениями 1 и 2. При измерении расстояний l и l_np, а также отметок уровней воды в сечениях прыжка 1 и 2 следует помнить, что все явления прыжка носят бурный характер, причем прыжок не находится на одном месте, он совершает некоторые небольшие поступательные движения то вправо, то влево.

7. При неизменном расходе Q и неизменном поднятии концевого затвора 2 производят еще два измерения всех величин для новых открытий затвора 3. В каждом последующем опыте величина открытия затвора а увеличивается на 0,2 см.

Экспериментальная установка, где проводились опыты находится в лаборатории гидравлики кафедры водных ресурсов [1,2]. Были выполнены три серии опытов, в которых первая сопряженная глубина h₁ составляла соответственно h₁=0,88; 0,6; 1,33 см.

При наличии бурного режима в лотке частичное закрытие регулирование затвора вызовет возрастание глубины потока. Образуется гидравлический прыжок, который при дальнейшем прикрытии затвора перемещается в лотке навстречу течению. Следует при этом прикрытии затвора отрегулировать так, чтобы прыжок устойчиво сформировался на участке удобном для измерения.

Каждая серия состояла из 3 опытов для различных поднятий щита. При проведении каждого опыта измерялось время наполнения мерного бака, высота открытия затвора, глубина перед прыжком, глубина после прыжка.

Обработка результатов опытов и вычисления.

Вычисляются: расход воды, проходящий по лотку Q, удельный расход q, напор перед затвором H, площадь живого сечения потока перед затвором , скорость потока , напор с учетом скорости подхода H₀.

Вычисляется критическая глубина, принимая = 1,1.

Принимая измеренную глубину h_1, как первую сопряженную глубину _,в прыжке, вычисляют вторую сопряженную .

По формуле вычисляется длина гидравлического прыжка l_np

l_n = 2,5 (1,9 h₂ – h₁) (1)

Расход вычисляем по формуле:

(2)

Удельный расход определяем по формуле:

(3)

Скорость воды в лотке находим по формуле:

; где (4)

Напор перед затвором вычисляем по формуле:

(5)

Напор с учетом скорости находим по известной формуле:

(6)

Таблица 1 – Журнал проведения опытов

Наименование измеренных и вычисленных Величин	Обозна- чения	Ед. изм	Опыты
			1	2	3
Объем воды в мерном баке Время наполнения мерного бака Измеренный расход Высота открытия затвора Измеренный напор перед затвором Измеренный расстояние до прыжка Измеренная глубина перед прыжок Измеренная глубина после прыжка Измеренная длина прыжка Удельный расход Скорость потока перед затвором Напор с учетом скорости подхода	W t Q a H R 1 h1 h2 lnp q v0 H0	м^3 c м^3/с м м м м м м м^2/с м/с м	65 25 2,6 0,8 18,8 3,2 0,88 5,3 20,2 0,11 0,13 18,8	75 30 2,5 0,78 21,8 30,8 0,6 3,8 18 0,11 0,18 21,8	130 13 10 0,57 24,8 24,8 1,3 2,3 9,3 0,43 0,33 24,9

По данным таблицы 1 строим график зависимости

_{Рисунок 3 – График зависимости а=f(h)}

Из данного графика можно делать вывод, что чем больше высота поднятия затвора, тем больше длина прыжка и в первую очередь длина прыжка зависит от величины высоты поднятия затвора.

Литература

1. Әбдіраманов Ә.Ә., Жолдасов С.Қ. Гидравлика. Лабораториялық практикум. – Алматы. Эверо, 2009 – 160 б.

2. Абдураманов А.А., Касабеков М.И. Гидравлика. Лабораторный практикум. Алматы. «Нурпринт» 2011- 160 с.