Несвободное истечение

Несвободное истечение наблюдается, если глубина воды в нижнем бьефе русла влияет на расход жидкости, вытекающей из-под щита (рис. 9.23).

Рис. 9.23. Несвободное истечение из-под щита

В нижнем бьефе поток находится в спокойном состоянии (h_н > h_кр ), и сопряжение бьефов происходит в виде затопленного прыжка (h"_c < h_н).

При несвободном истечении расход будет зависеть от перепада уровней жидкости перед затвором и за ним непосредственно в сжатом сечении:

Q=μab , (9.57)

где μ — коэффициент расхода; h_z — глубина над сжатым сечением.

При сопряжении в виде затопленного прыжка коэффициент расхода

μ= εφ (значения φ и ε соответствуют свободному истечению).

Лабораторные исследования многих авторов показали, что в случае несвободного истечения потока из-под щита коэффициент расхода имеет те же значения, что и при свободном истечении. Исследованиями было установлено, что глубина непосредственно за щитом несколько меньше глубины потока в нижнем бьефе.

Глубина h_z может быть определена при заданном расходе по уравнению

h_z= . (9.58)

Глубина сжатого сечения находится так же, как и для свободного истечения, h_c = εа.

Для приближенного расчета расхода можно принять h_z = h_н, тогда

Q= μab . (9.59)

В этом случае коэффициент расхода определяется по следующей формуле:

μ=0,6+ . (9.60)

Граничные условия применения формулы (9.59):

0,1 0,75 .