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 (hн > hкр ), и сопряжение бьефов происходит в виде затопленного прыжка (h"c < hн).

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; hz — 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 hz может быть определена при заданном расходе по уравнению

hz= . (9.58)

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

Для приближенного расчета расхода можно принять hz = hн, 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 .

Пример 9.5

Определить расход потока воды Q, вытекающего из-под плоского вертикального щита, если перед ним глубина Н= 2,0 м, открытие а = 0,70 м, ширина отверстия b = 3,0 м, глубина в нижнем бьефе hн = 1 м (см. рис. 9.22).

Находим n= = = 0,35.

Определим коэффициент сжатия струи по формуле (9.56):

ε=0,57+ =0,57+ =0,627 .

Глубина потока воды в сжатом сечении

hc = εa= 0,627 • 0,7 = 0,439 м.

Полагаем, что имеет место свободное истечение из-под щита.

При свободном истечении расход определяем по формуле (9.55), считая φ= 1,0:

Qп= = =7,45 м/c.

Находим скорость подхода к щиту:

V0= = =1,21 м/с.

Вычисляем число Фруда:

Fr= = = 0,075 .

Коэффициент скорости по табл. 9.5 φ = 0,96.

Расход воды равен Q = φQп = 0,96 • 7,45 = 7,15 м3

Уточняем форму сопряжения бьефов при истечении из-под щита.

Критическая глубина в прямоугольном русле

hкр= = = 0,83 м.

Вычисляем сопряженную с hс фиктивную глубину h c ":

h c "= = = 1,41 м.

Так как h"с > hн , форма сопряжения будет в виде отогнанного прыжка, следовательно, истечение свободное (hн = 1 м).

Пример 9.6

Определить расход воды Q, вытекающей из-под плоского вертикального щита, установленного в канале прямоугольной формы шириной b = 3 м. Глубина воды перед щитом Н =3 м, высота поднятия щита а=0,3 м, глубина воды в нижнем бьефе канала hн=1,8 м (см. рис. 9.23).

Предположим, что истечение воды из-под щита несвободное. Расход вычисляем по формуле (9.59):

Q= μab ..

Граничные условия применения данной формулы выражаются отношением

, >0,1.

Коэффициент расхода (9.60)

μ=0,6+ = 0,6+ = 0,683.

Примем H0=H,

Q=0,683·0,3·3 =2,98 м3

Средняя скорость потока перед щитом

V0= = = 0,33 м/c

Скоростной напор = = 0,0056 м.

Скоростной напор из-за своей малой величины не влияет на расход при истечении. Определяем форму сопряжения при истечении.

Глубина сжатого сечения hс = εа. Коэффициент сжатия ε находим по формуле (9.56):

n= = = 0,1 м;

ε= 0,57+ =0,57+ =0,613;

hc=0,613·0,3=0,184 м.

Критическая глубина в прямоугольном канале

hкр= =0,465 м.

Фиктивная глубина, сопряженная с hс = 0,185 м,

hc''= = =0,957 м.

Глубина в нижнем бьефе hн = 1,8 м; hн > hc".

Следовательно, форма сопряжения - затопленный прыжок, истечение несвободное.

 








Дата добавления: 2015-12-29; просмотров: 743;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.011 сек.