Контрольні запитання.

Порядок оформлення роботи.

1. Назва лабораторної роботи.

2. Мета лабораторної роботи.

3. Схема лабораторного стенду (рис.1)

4. Розділ розрахункові формули.

5. Таблиці 1, 2.

6. Висновки (характер збіжності чи розбіжності експериментальних даних з довідниковими).

1. Дати визначення коефіцієнтів φ, μ, ε.

2. Чим викликаний коефіцієнт стиснення струменя ε в малому отворі?

3. Яка природа виникнення місцевого опору ζ?

4. Пояснити, як змінюють певні типи насадків характер витікання струменя по відношенню до витікання його з малого отвору.

Лабораторна робота № 8. Дослідження локальних швидкостей та витрати рідини в відкритому руслі

Мета роботи:Ознайомитись з гідродинамічним стендом моделювання відкритих русел і вивчити вертикальний профіль локальних швидкостей та витрату води вільної течії.

Необхідне обладнання:Секундомір, гідродинамічний стенд (див. схему на рис. 8.1)

Рис.8.1. Схема гідравлічного стенда безнапірного руху рідини (води):

1 - напірний бак; 2 - жолоб прямокутної форми перерізу; 3 - підйомний механізм днища жолоба; 4 - мірна лінійка опускання днища жолоба від горизонталі; 5 - зливний бак;

6 - засувка регулювання рівня води в жолобі; 7 - трубопровід;

8 - водомір (лічильник об'ємної витрати води); 9 - насос; 10 - електродвигун;

11,12,13 - мітки на початку, в середині та в кінцевій частині жолоба

Гідродинамічний стенд працює наступним чином. Вода з напірного баку 1 потрапляє в відкритий жолоб 2 прямокутного перерізу. З жолоба 2 вода зливається в бак 5. За допомогою засувки 6 встановлюється рівень води в жолобі 2, а обертанням регулюючого гвинта 3 змінюють похил дна жолоба 2, що викликає зміну швидкості руху води по жолобі. На основі показів лінійки 4 обчислюють величину похилу

і=1,93*10^-4k , (1)

де: k – покази за шкалою лінійки 4 в мм.

Трубопроводом 7 за допомогою насоса 9 і електродвигуна 10 вода зі зливного баку перекачується в напірний бак 1. Водомір 8 призначений для визначення об`ємної витрати води при усталеному (незмінному) русі води в жолобі.

Теоретичні відомості:Відкриті русла довільної форми «живого перерізу» потоку характеризуються гідравлічним радіусом R

R=4аН/(а+2Н) , (2)

де:а – ширина дна жолоба, м; Н – висота рівня води над дном жолоба, м.

Швидкісний співмножник С (коефіцієнт Шезі), що враховує втрату енергії на тертя, розраховується за формулою Павловського

, для R≤1 (3)

де:n – коефіцієнт шорсткості стінок жолоба (для даного гідродинамічного стенда n=0,0985), а тому

С=101,52R^0,149 , (4)

Середня швидкість υ в відкритому жолобі розраховується за формулою Шезі

, (5)

Максимальна швидкість U_n течії спостерігається на поверхні потоку. Вона пов`язана з середньою швидкістю υ залежністю Базена

, (6)

Мінімальна швидкість U_д спостерігається біля дна жолоба. Її обчислюють за формулою

, (7)

Розподіл швидкості в відкритих руслах по осі жолоба з висотою y від дна жолоба характеризується функцією

, (8)

при значенні

, (9)

Середня швидкість υ буде спостерігатись на глибині h від вільної поверхні води

, (10)

Об`ємна витрата води через відкритий жолоб обчислюється за формулою

, (11)

або за класичною залежністю

, (12)