Metoda określania zwilżonego obwodu kanału o chropowatej powierzchni. Obliczanie powierzchni otwartej, obwodu zwilżonego i przepływu wody

Strumień cieczy- jest to część nierozerwalnie poruszającego się płynu, ograniczona stałymi odkształcalnymi lub nieodkształcalnymi ściankami, które tworzą kanał przepływowy. Przepływy, które mają wolną powierzchnię, nazywane są bezciśnieniowymi. Przepływy, które nie mają swobodnej powierzchni, nazywane są przepływami ciśnieniowymi.

Przepływ płynu charakteryzują takie parametry jak przestrzeń otwarta S, natężenie przepływu płynu Q(G), średnia prędkość v.

Obszar swobodnego przepływu to odcinek, który jest prostopadły w każdym punkcie do prędkości cząstek przepływu płynu.

Wektory prędkości cząstek mają pewną rozbieżność w przepływie płynu.

Żywa część przepływu płynu to odcinek, który jest prostopadły w każdym punkcie do prędkości cząstek przepływu płynu.

Ryż. Wektory prędkości przepływu płynu (a) i obszar przepływu (b)

Dlatego żywa część przepływu jest płaszczyzną krzywoliniową (ryc. a, ja-ja linia) Ze względu na nieznaczną rozbieżność wektorów prędkości w hydrodynamice, za przekrój swobodny przyjmuje się płaszczyznę położoną prostopadle do prędkości płynu w punkcie środkowym przepływu.

Przepływ cieczy to ilość płynu przepływającego przez obszar swobodnego przepływu w jednostce czasu. Natężenie przepływu można określić we frakcjach masowych G i objętościowych Q.

Średnia prędkość płynu to średnia prędkość cząstek w żywym odcinku przepływu.

Jeżeli w żywej części przepływu poruszającego się np. w rurze skonstruujemy wektory prędkości cząstek i połączymy końce tych wektorów, to otrzymamy wykres zmian prędkości (wykres prędkości).

Ryż. Rozkład prędkości płynu w żyjącym odcinku rury podczas przepływu: a - turbulentny; b - laminarny

Jeśli obszar takiego wykresu podzielimy przez średnicę danej rury, otrzymamy wartość Średnia prędkość płynny ruch w danym odcinku:

Vcr \u003d Se / d,
gdzie Se jest obszarem działki prędkości lokalnych; d - średnica rury

Objętościowe natężenie przepływu cieczy oblicza się według wzoru:

Q \u003d Se * Panie,
gdzie Q jest wolnym obszarem przepływu.

Parametry przepływu płynu określają charakter ruchu płynu. Jednocześnie może być stabilny i niestabilny, jednolity i nierówny, nierozłączny i kawitacyjny, laminarny i turbulentny.

Jeżeli parametry przepływu płynu nie zmieniają się w czasie, to jego ruch nazywamy stanem ustalonym.

Ruch równomierny to ruch, w którym parametry przepływu nie zmieniają się na długości rurociągu lub kanału. Na przykład ruch płynu przez rurę o stałej średnicy jest równomierny.

Nierozerwalny jest ruch płynu, w którym porusza się on w ciągłym strumieniu wypełniającym całą objętość rurociągu.

Oddzielenie przepływu od ścianek rurociągu lub od obiektu opływowego prowadzi do kawitacji.

Kawitacja to powstawanie pustych przestrzeni w cieczy wypełnionej gazem, parą lub ich mieszaniną.

Kawitacja występuje w wyniku lokalnego spadku ciśnienia poniżej krytyczny pcr w danej temperaturze (dla wody pcr = 101,3 kPa przy T = 373 K lub pcr = 12,18 kPa przy T = 323 K itd.). Kiedy takie pęcherzyki dostaną się do strefy, w której ciśnienie jest wyższe niż krytyczne, cząstki cieczy wpadają do tych pustych przestrzeni, co prowadzi do gwałtownego wzrostu ciśnienia i temperatury. Dlatego kawitacja niekorzystnie wpływa na pracę turbin hydraulicznych, pomp cieczy i innych elementów urządzeń hydraulicznych.

ruch laminarny- jest to uporządkowany ruch cieczy bez mieszania pomiędzy sąsiednimi warstwami. W przepływie laminarnym prędkość i siły bezwładności są zwykle małe, a siły tarcia są znaczne. Zwiększając prędkość do określonej wartości progowej przepływ laminarny przepływ staje się burzliwy.

burzliwy ruch- jest to przepływ cieczy, w którym jej cząsteczki wykonują niestabilny, przypadkowy ruch po złożonych trajektoriach. W przepływie turbulentnym prędkość płynu i jego ciśnienie w każdym punkcie przepływu zmieniają się losowo, podczas gdy następuje intensywne mieszanie płynącego płynu.

Aby określić tryb ruchu płynu, istnieją warunki, zgodnie z którymi prędkość przepływu może być większa lub mniejsza niż prędkość krytyczna, gdy ruch laminarny staje się turbulentny i odwrotnie.

Ustalono jednak również bardziej uniwersalne kryterium, które nazywa się kryterium lub liczbą Reynoldsa:

Re = vd/V,
gdzie Re jest liczbą Reynoldsa; v jest średnim natężeniem przepływu; d - średnica rurociągu; V- lepkość kinematyczna płyny.

Eksperymenty wykazały, że w momencie przejścia z laminarnego reżimu ruchu płynu do turbulentnego Re = 2320.

Liczba Reynoldsa, przy której przepływ laminarny staje się turbulentny, nazywana jest liczbą krytyczną. Dlatego dla Re< 2320 движение жидкости - ламинарное, а при Re >2320 - burzliwy. Stąd prędkość krytyczna dla dowolnej cieczy.

przepływ, obwód zwilżony, promień hydrauliczny, natężenie przepływu objętościowego i masowego, średnia prędkość przepływu

Wszystkie przepływy płynów są podzielone na dwa typy:

1) ciśnienie - bez wolnej powierzchni;

2) bezciśnieniowe - z wolną powierzchnią.

Wszystkie wątki mają wspólne elementy hydrauliczne: linie prądowe, wolna powierzchnia, natężenie przepływu, prędkość. Przynieśmy krótki słownik te warunki hydrauliczne.

Wolna powierzchnia - jest to granica między cieczą a gazem, której ciśnienie jest zwykle równe ciśnieniu atmosferycznemu (rys. 7a). Jego obecność lub brak określa rodzaj przepływu: bezciśnieniowy lub ciśnieniowy. Przepływy ciśnienia, zwykle widywana w rury wodne(ryc. 7, b) - pracuj z pełną sekcją. Bezciśnieniowe - w kanalizacji (ryc. 7, c), w której rura nie jest całkowicie wypełniona, przepływ ma swobodną powierzchnię i porusza się grawitacyjnie, ze względu na nachylenie rury.

Streamline to elementarny strumień strumienia o nieskończenie małej powierzchni przekroju. Przepływ składa się z wiązki strumieni (rys. 7d).

Czysty obszar przepływu (m2) - to pole przekroju przepływu prostopadłe do linii prądu (patrz ryc. 7d).

Przepływ q(lub Q) to objętość cieczy V przechodzenie przez obszar przepływu na jednostkę czasu t :

q = V/t.

Jednostki przepływu w SI m3/s, a w innych systemach: m3/h, m3/dobę, l/s.

Średnia prędkość przepływu v (SM) - to iloraz natężenia przepływu podzielonego przez otwartą powierzchnię:

Przepływy wody w sieciach wodociągowych i kanalizacyjnych budynków są zazwyczaj rzędu 1 SM.

Następne dwa terminy odnoszą się do przepływów bezciśnieniowych.

zwilżony obwód (m) - jest to część obwodu obszaru przepływu, w której ciecz styka się ze stałymi ścianami. Na przykład na ryc. 7 , w wartości jest długość łuku koła, które się tworzy Dolna częśćżywą część przepływu i styka się ze ściankami rury.

Promień hydrauliczny R (m) - jest to stosunek postaci, który jest używany jako parametr obliczany we wzorach na przepływy grawitacyjne.

Temat 1.3: „Wypływ płynów. Obliczenia hydrauliczne prostych rurociągów»

Przepływ przez małe otwory w cienkiej ścianie pod stałym ciśnieniem. Wypływ przy niedoskonałej kompresji. Wygaśnięcie poniżej poziomu. Wypływ przez dysze przy stałym ciśnieniu. Wygaśnięcie spod żaluzji w poziomej tacy.

Dziura jest uważana za małą, jeśli jej wysokość nie przekracza 0,1 H, gdzie
H– nadmiar swobodnej powierzchni cieczy powyżej środka ciężkości otworu (rys. 1).

Ściana jest uważana za cienką, jeśli jej grubość d< (1,5…3,0) d(patrz rys. 1). Gdy ten warunek jest spełniony, wartość d nie wpływa na charakter wypływu płynu z otworu, ponieważ płynący strumień płynu dotyka tylko ostrej krawędzi otworu.

Ryż. 1. Wypływ płynu z otworu
w cienkiej ścianie

Ponieważ cząstki cieczy poruszają się w kierunku otworu wzdłuż krzywoliniowych trajektorii sił bezwładności, strumień wypływający z otworu jest ściskany. W wyniku działania sił bezwładności strumień kurczy się nawet po wyjściu z otworu. Największą kompresję strumienia, jak pokazują doświadczenia, obserwuje się w sekcji c-c w odległości około (0,5...1,0) d od krawędzi wejściowej otworu (patrz rys. 1). Ta sekcja nazywa się skompresowana. Szacuje się stopień kompresji strumienia w tej sekcji Stopień sprężania mi:

,

gdzie odpowiednio w c i w to obszar ściśniętej wolnej sekcji strumienia i obszar otworu.

Średnia prędkość strumienia V c w sekcji ściśniętej c-c w R 0 = R at oblicza się ze wzoru otrzymanego z równania D. Bernoulliego, zestawionego dla sekcje I-I i s-s (patrz rys. 1):

,

gdzie j jest współczynnikiem prędkości otworu.

Na podstawie równania trajektorii strumienia wypływającego z otworu otrzymujemy kolejne wyrażenie na współczynnik j:

We wzorach (3) i (4) a jest współczynnikiem Coriolisa, z jest współczynnik oporu otworu, x ja oraz ja ja to współrzędne arbitralnie wyznaczonego punktu trajektorii strumienia, mierzonego od środka otworu.

Ponieważ ciśnienie jest tracone głównie w pobliżu kryzy, gdzie prędkości są wystarczająco duże, tylko lokalna utrata głowy.

Przepływ cieczy Q przez otwór jest:

.

Tutaj m jest współczynnikiem przepływu przez kryzę, który uwzględnia wpływ oporu hydraulicznego i sprężenia strumienia na natężenie przepływu cieczy. Biorąc pod uwagę wyrażenie na m, wzór (1.25) przyjmuje postać:

Określono wartości współczynników e, z, j, m dla otworów empirycznie. Ustalono, że zależą one od kształtu otworu i liczby Reynoldsa. Jednak dla dużych liczb Reynoldsa (Re ³ 10 5) współczynniki te nie zależą od Re zarówno dla rundy, jak i kwadratowe otwory przy idealnym sprężeniu strumienia wynoszą: e = 0,62…0,64, z = 0,06, j = 0,97…0,98, m = 0,60…0,62.

Dysza nazywana jest rurą odgałęzioną o długości 2,5 d £ L n £5 d(rys. 2), przymocowany do małego otworu w cienkiej ścianie w celu zmiany charakterystyki hydraulicznej odpływu (prędkość, przepływ płynu, trajektoria strumienia).

Ryż. 2. Odpływ przez rozbieżny
i zbieżne dysze

Dysze są cylindryczne (zewnętrzne i wewnętrzne), stożkowe (zbieżne i rozbieżne) oraz stożkowe, czyli zarysowane w postaci strumienia wypływającego z otworu.

Zastosowanie dowolnego typu dyszy powoduje zwiększenie przepływu płynu. Q dzięki podciśnieniu wytworzonemu wewnątrz dyszy w obszarze sprężonego przekroje(patrz rys. 2) i powodując wzrost ciśnienia przepływu.

Średnia prędkość cieczy z dyszy V i konsumpcja Q wyznaczają wzory otrzymane z równania D. Bernoulliego, zapisanego dla rozdziałów 1–1 (w zbiornik ciśnieniowy) i in-in (na wylocie dyszy, rys. 2).

Tutaj - współczynnik prędkości dyszy,

z n - współczynnik oporu dyszy.

Do sekcji wyjściowej stosunek v-v kompresja strumienia e \u003d 1 (dysza w tym obszarze pracuje z pełnym przekrojem), dlatego natężenie przepływu dyszy m n \u003d j n.

Natężenie przepływu cieczy wypływającej z dyszy oblicza się według wzoru podobnego do wzoru (7),

część mieszkalna(ώ) nazywa się przekrój poprzeczny przepływ, położony prostopadle do kierunku średniej prędkości prądu i ograniczony od dołu przez kanał, a od góry przez powierzchnię wody.

Do badania otwartego przekroju i zwilżonego obwodu używane są linie trasowania, gdzie . Na każdej z tych linii trasowania dokonuje się pomiarów głębokości w określonych punktach (tabela 11).

Tabela 11 Wyraźne pomiary głębokości przekroju

Odległość między punktami pomiarowymi na linii trasowania jest uzależniona od szerokości cieku i jest mierzona przy szerokości od 1 do 5 m - po 0,5 m oraz od 5 do 10 m - po 0,5-1,0 m.

Aby określić powierzchnię sekcji mieszkalnej, profile przekrojów każdej sekcji są zbudowane na papierze milimetrowym (ryc. 5). Dla jasności zastosowano skalę pionową (dla głębokości) 10 razy większą niż pozioma. Powyżej profilu nanoszony jest poziom wody i data pomiaru.

Rysunek 5 Przekrój bramy

Powierzchnia otwarta jest definiowana jako suma powierzchni figury geometryczne(trapez i prawe trójkąty u wybrzeży) według wzoru:

gdzie b jest stałą odległością między punktami pomiarowymi, m;

b n - odległość między skrajne punkty, m;

H 1, H 2 .... H n– głębokość w punktach pomiarowych, m.

Wolna powierzchnia przekroju jest obliczana dla linii trasowania górnego c), środkowego (c) i dolnego n). Średnią powierzchnię otwartą oblicza się według wzoru:

zwilżony obwód(χ) to długość linii dna rzeki między krawędziami wody. Oblicza się ją jako sumę przeciwprostokątnych trójkątów prostokątnych ze wzoru

+ 2 + ………

gdzie b 2 stała odległość między punktami pomiarowymi, m;

b n - odległość między skrajnymi punktami;

H1, H2, Hn) - głębokość pomiar pionów, m.

Zwilżony obwód jest liczony wzdłuż sekcji górnego v, środkowego c i dolnego n. Średni obwód zwilżony cp (m) oblicza się ze wzoru

Cp = 0,25 (v+2 s + n).

Promień hydrauliczny ( R) jest stosunkiem do cf. W przypadku kanałów, których szerokość jest zbliżona do obwodu zwilżonego, R=H cf.

koszt Q(m 3 / s) wody w rzece to ilość wody przepływającej przez przekrój w ciągu jednej sekundy

Znajomość przepływu wody i zlewni rzeki F, obliczyć moduł pochłaniania M(lub q, l/s s 1 km 2).

Stanowiska do pomiaru wody

Na wodowskazie prowadzi się obserwację wysokości (H) poziomu wody (HC) w rzece. Wyróżnij: słupki palowe, stojakowe, automatyczne i inne słupki wodne. Obserwacje na nich przeprowadzane są zwykle dwa razy dziennie - 8 i 20 godzin.

stos Stanowisko pomiaru wody składa się z pali wbitych w pewnej odległości od siebie w dno lub brzeg rzeki i wzdłuż linii trasowania (rysunek 6). Najwyższy ma nr 1, nie jest zalewany nawet podczas największych powodzi. Za nim, bliżej rzeki, jest stos nr 2 itd. Ostatni, dolny pryzm wbijany jest w dno rzeki, jej łeb jest zawsze zalewany. Głowice pali wznoszą się nad ziemię o nie więcej niż 10-15 cm, mierzy się odległość między stosami, a stosy są wyrównane (nadmiar między nimi nie przekracza 40-50 cm).

Rysunek 6 Wskaźnik poziomu wody w stosie

Wysokość lustra wody mierzy się za pomocą przenośnego wodowskazu, który umieszcza się na głowicy pala.

Stojak Stacja wodomierza składa się z jednej lub więcej szyn wodomierzowych, trwale przymocowanych do ściany konstrukcji lub do specjalnych pali.

Automatyczny stacja wodna. Na uregulowanych rzekach i rzekach o ostrych wahaniach poziomu wody, oprócz zwykłych punktów pomiaru wody, zainstalowane są rejestratory, które w sposób ciągły rejestrują stan wody. Montaż rejestratorów Valdai odbywa się najczęściej na brzegu rzeki w małej budce nad żelbetem lub drewniana studnia, który jest połączony rurą dopływową z rzeką. W studni przywracany jest ten sam poziom wody, co w rzece (ryc. 7).

Rysunek 7 Konfiguracja rejestratora brzegowego

Badanie właściwości powierzchni lub granic, takich jak zdolność zwilżania; badanie efektów dyfuzji; analiza materiałów poprzez określenie ich efektów powierzchniowych, granicznych i dyfuzyjnych; badania lub analiza struktur powierzchniowych w zakresie atomowym

Wynalazek dotyczy rolnictwo, w szczególności do metod badania odpływu roztopów i wód opadowych, które występują na powierzchni tworzącej odpływ. Rezultatem technicznym wynalazku jest uproszczenie metody i zwiększenie dokładności wyznaczania obwodu zwilżonego kanału szorstkiego. Istota wynalazku: symulowany jest proces oddziaływania przepływu wody z chropowatą powierzchnią poprzez zastąpienie części roboczej pochylonej tacy, wykonanej z badanej chropowatej powierzchni, precyzyjnie wykonaną próbką hydraulicznie gładka powierzchnia, znajdź zależność wysokości przepływu od natężenia przepływu wody dla hydraulicznie gładkiej powierzchni. Precyzyjnie wykonana próbka z hydraulicznie gładką powierzchnią zostaje zastąpiona częścią roboczą wykonaną z badaną chropowatą powierzchnią i znajduje się graficzna zależność wysokości przepływu od zużycia wody dla chropowatej powierzchni. Współczynnik zwilżonego obwodu jest określony przez stosunek krytycznych szybkości przepływu wody odpowiadający krytycznej liczbie Reynoldsa na granicy między reżimami przepływu laminarnego i przejściowego, odpowiednio, dla szorstkich i hydraulicznie gładkich powierzchni kanałów. Wartość zwilżonego obwodu dla chropowatej powierzchni jest definiowana jako iloczyn współczynnika zwilżonego obwodu i zwilżonego obwodu dla hydraulicznie gładkiej powierzchni. 1 tab., 3 il.

Rysunki do patentu RF 2292034

Wynalazek dotyczy rolnictwa, a w szczególności sposobów i urządzeń do badania odpływu wód roztopowych i opadowych zachodzących na powierzchni tworzącej odpływ (na zboczach, w sieci wąwozowo-belkowej, w kanałach tymczasowych itp.) i może być stosowane w dziedzinie hydrologii, hydrotechniki, hydromeloracji, budownictwa przemysłowego i drogowego.

Znany jest sposób wyznaczania obwodu zwilżonego, jako elementu odcinka swobodnego przepływu, dla kanałów pryzmatycznych. Na przykład okrągła wolna sekcja ma zwilżony obwód, równa długości kręgi

gdzie R jest promieniem okrągłego przekroju swobodnego.

W przypadku zwykłych kanałów prostokątnych obwód zwilżany jest określany przez sumę szerokości i dwukrotności wysokości przepływu płynu

gdzie B jest szerokością kanału, h jest wysokością przepływu poruszającego się płynu.

niekorzyść znany sposób jest to, że dla wszystkich podanych odcinków dokładność wyznaczania obwodu zwilżonego zależy od gładkości hydraulicznej kanału. W przypadku szorstkich powierzchni obwód zwilżany jest znacznie większy niż w przypadku gładkich. Podczas prowadzenia obliczenia hydrauliczne fakt ten nie jest brany pod uwagę lub stosuje się przybliżoną definicję zwilżonego obwodu kanału szorstkiego.

Istnieje również metoda wyznaczania obwodu zwilżonego na chropowatej powierzchni, zaproponowana przez prof. A.A.Sabaneev, w oparciu o zastąpienie rzeczywistego zwilżonego obwodu linią przerywaną. Tutaj dla każdego z odcinków linii łamanej ustala się kąt jej nachylenia do horyzontu

gdzie h i jest wysokością łamanych odcinków linii; b i - długość rzutu każdego segmentu w poziomie,

Sumując wartości i , otrzymujemy wyrażenie na obwód zwilżony w postaci:

Jednak rzeczywisty zwilżony obwód nie może być zastąpiony linią przerywaną, ponieważ szorstka powierzchnia składa się z małych cząstek mających inny kształt kontury (koło, elipsa i inne kształty o bardziej złożonym kształcie).

Celem wynalazku jest uproszczenie sposobu i poprawa dokładności wyznaczania zwilżonego obwodu kanału szorstkiego.

Cel ten osiąga się dzięki temu, że w metodzie wyznaczania obwodu zwilżanego dla kanału o chropowatej powierzchni, w tym modelowaniu procesu oddziaływania przepływu wody z chropowatą powierzchnią, do której wykorzystuje się część roboczą pochyłego korytka , wykonany w postaci precyzyjnie wykonanej próbki o hydraulicznie gładkiej powierzchni, jest ustawiany za pomocą układu zasilania stałym ciśnieniem, natężeniami przepływu wody oraz pomiaru wysokości przepływu w części wlotowej i wylotowej tacy, znaleźć graficzną zależność wysokość przepływu na natężeniu przepływu wody dla powierzchni hydraulicznie gładkiej, precyzyjnie wykonaną próbkę o powierzchni hydraulicznie gładkiej zastępuje się częścią roboczą wykonaną o badanej powierzchni chropowatej, ustalamy natężenia przepływu wody i dokonujemy pomiaru wysokości przepływu w części wlotowej i wylotowej korytka, znaleźć graficzną zależność wysokości przepływu od natężenia przepływu wody dla chropowatej powierzchni, określić krytyczne natężenia przepływu wody dla chropowatej i hydraulicznej oraz gładką powierzchnię, odpowiadającą krytycznej liczbie Reynoldsa na granicy między laminarnymi i przejściowymi postaciami przepływu wody, wyrażoną na krzywych przez gwałtowny wzrost wysokości przepływu, wyznacz współczynnik obwodu zwilżonego k jako stosunek krytycznych prędkości przepływu odpowiadający krytyczna liczba Reynoldsa, na granicy między laminarnym i przejściowym trybem przepływu wody, odpowiednio dla chropowatych i hydraulicznie gładkich powierzchni:

h - wysokość przepływu wody w części wylotowej wanny, m,

i wyznaczyć wartość obwodu zwilżonego dla powierzchni chropowatej jako iloczyn współczynnika obwodu zwilżonego i obwodu zwilżonego dla powierzchni hydraulicznie gładkiej:

gdzie W jest zwilżonym obwodem szorstkiej powierzchni, m;

G - obwód zwilżony o powierzchni hydraulicznie gładkiej, m.

Figura 1 przedstawia urządzenie do realizacji proponowanego sposobu; Rysunek 2 - sekcja A-A na ryc.1.

Urządzenie składa się z pochylonej tacy 1, zamocowanej na podstawie 2 (rysunek 1), gdzie taca składa się z trzech oddzielnych części składowe, składający się z wlotu i wylotu 3, wykonanych z hydraulicznie gładką powierzchnią (na przykład ze szkła lustrzanego), i obróbki 4, wykonanej z chropowatą powierzchnią do badania, precyzyjnie zainstalowanej między częścią wlotową i wylotową za pomocą śrub mikrometrycznych 5 umieszczonych w podstawa 2, mikrometry 6 z igłami pomiarowymi 7 zainstalowanymi w części wejściowej i wyjściowej korytka wzdłuż jej osi wzdłużnej na ścianach bocznych (rysunek 2), narożniki 8, umieszczone po bokach podstawy na całej długości, zapewniające prostoliniowość zasobnika 1, układ zasilania 9 stałe ciśnienie, przepustnica 10 i zacisk Hoffmanna 11.

Metoda jest realizowana w następujący sposób. Przed rozpoczęciem eksperymentów, zamiast części roboczej 4, w tacy 1 montuje się precyzyjnie wykonaną próbkę z hydraulicznie gładką powierzchnią, na przykład szkło lustrzane, które jest wodoodporne wzdłuż linii spoin (warunkowo nie pokazane). Następnie za pomocą układu zasilania o stałym ciśnieniu wstępnie obliczone natężenie przepływu wody Q V

gdzie Re CR 1000 jest krytyczną liczbą Reynoldsa dla swobodny przepływ; B - szerokość tacy, m; - lepkość kinematyczna wody, m 2 / s.

Zacisk Hoffmanna 11 otwiera się i za pomocą mikrometrów 6 z igłą pomiarową 7 mierzy się wysokość przepływu wody w części wlotowej h in1 i wylotowej h tacy 1. Następnie zwiększa się przepływ wody i przeprowadza się eksperymenty zgodnie z powyższą metodą. Ustalając natężenia przepływu wyznacza się wysokość przepływu wody w części wlotowej h in1 i wylotowej h koryta 1. Otrzymane wyniki są zapisywane w dzienniku obserwacji, gdzie znajduje się wykres zależności wysokości przepływu od wykreślono natężenie przepływu wody h=f(Q).

Potem w zamian szkło lustrzane część robocza 4 z badaną chropowatą powierzchnią jest zainstalowana w tacy 1. Połączenia części roboczej 4 i tacy 1 są wodoodporne. Zacisk Hoffmanna 11 otwiera się i za pomocą mikrometrów 6 z igłą pomiarową 7 mierzy się wysokość przepływu wody w części wlotowej tacy h in (w wyniku badań stwierdzono, że dla tego samego podane koszty wysokość przepływu h in h in1, dlatego h in nie jest mierzona) oraz wysokość przepływu wody w wylocie h tacy 1.

Otrzymane wyniki są zapisywane w dzienniku obserwacji, gdzie wykreślany jest wykres zależności wysokości przepływu od przepływu wody h=f(Q). Z wykresu wynika, że ​​krytyczne natężenia przepływu wody i , odpowiadające krytycznej liczbie Reynoldsa, wyznaczane są na granicy między laminarnym i przejściowym trybem przepływu wody, wyrażone na krzywych h=f(Q) przez gwałtowny wzrost przepływu wysokość odpowiednio dla chropowatych i hydraulicznie gładkich powierzchni.

Wyraźmy krytyczną liczbę Reynoldsa dla przepływów swobodnych dla hydraulicznie gładkiej powierzchni

i dla badanej szorstkiej powierzchni

Na granicy między reżimami laminarnymi i przejściowymi liczba Reynoldsa jest prawie taka sama dla gładkiej i szorstkiej powierzchni kanału. To ostatnie potwierdzają liczne badania. Tak więc według Chugaev R.R. Liczba Reynoldsa Re jest niezależna od chropowatej powierzchni, podczas gdy na liczbę Reynoldsa Re duży wpływ ma przekrój przepływu.

Porównując wyrażenia (1) i (2) otrzymujemy, że stosunek zwilżonych obwodów powierzchni szorstkich i hydraulicznie gładkich jest równy stosunkowi krytycznych natężeń przepływu wody odpowiadających krytycznej liczbie Reynoldsa na granicy między warstwami laminarnymi i przejściowe tryby przepływu wody na chropowatych i hydraulicznie gładkich powierzchniach

Wyznaczmy współczynnik zwilżonego obwodu poprzez stosunek przepływów krytycznych

oraz wartość zwilżonego obwodu dla szorstkiej powierzchni

gdzie k jest współczynnikiem zwilżonego obwodu; W - zwilżony obwód szorstkiej powierzchni, m; G - obwód zwilżony hydraulicznie gładkiej powierzchni, m; - krytyczne natężenie przepływu wody wm 3 / s, odpowiadające krytycznej liczbie Reynoldsa, na granicy między laminarnym i przejściowym trybem przepływu wody na powierzchni chropowatej, wyznaczone z zależności graficznej otrzymanej w wyniku eksperymentu; - krytyczne natężenie przepływu wody wm 3 /s, odpowiadające krytycznej liczbie Reynoldsa, na granicy laminarnego i przejściowego trybu przepływu wody na powierzchni hydraulicznie gładkiej, wyznaczone z zależności graficznej uzyskanej w wyniku eksperymentu.

3. Patent RF nr 2021647, klasa. A 01 B 13/16, 1994.

PRAWO

Metoda wyznaczania obwodu zwilżanego dla koryta o powierzchni chropowatej, obejmująca modelowanie procesu oddziaływania przepływu wody z powierzchnią chropowatą, charakteryzująca się tym, że do jej realizacji wykorzystuje się część roboczą koryta skośnego, wykonaną w formie precyzyjnie wykonanej próbki o hydraulicznie gładkiej powierzchni, ustawia się za pomocą systemu stałego zasilania, wysokość podnoszenia, natężenia przepływu wody i zmierz wysokość przepływu w części wlotowej i wylotowej korytka, znajdź graficzną zależność wysokości przepływu od natężenie przepływu wody dla powierzchni hydraulicznie gładkiej, zastąpiono precyzyjnie wykonaną próbkę o powierzchni hydraulicznie gładkiej częścią roboczą wykonaną z badaną powierzchnią chropowatą, ustalanie natężenia przepływu wody oraz pomiar wysokości przepływu w części wlotowej i wylotowej tacy, znaleźć graficzną zależność wysokości przepływu od natężenia przepływu wody dla chropowatej powierzchni, określić krytyczne natężenia przepływu wody dla chropowatej powierzchni wykorzystując zależności graficzne