C0经过适当假设与简化,得堰流流量公式:洒尽"式中:b为堰宽(即槽宽),b=15cm,m为堰流的流量系数宽顶堰溢流实用剖面堰溢流(三)堰的流量系数公式1. 实用高堰流量系数当P/H,1.33为高堰WES标准剖面堰的流量系数公式为:式中:Hd为堰的设计水头,md为H0=Hd时的设计水头流量系数2. 宽顶堰流量系数(1)直角前沿进口宽顶堰,计算m的公式为:■? _ U f Lf^ = 0.32 + 0.01 0A6 + 0.15P/H(2)圆角前沿进口宽顶堰,计算m的公式为:^ = 0.36 + 0.01 1.2 + 1.5F/jV上二式中的P为宽顶堰高度;H为堰顶以上水头五、实验内容和要求(一)实验内容1. 记录有关常数,如堰宽b、堰高P、设计水头H等,记录测针在堰顶、槽底处的零点读 d数2. 进水节门置于增大开度,开动水泵,调节尾门,使堰后水跃呈远驱形态,仔细观察堰流现象用测针细致量测三角堰上游水面读数,根据三角堰流量计算关系式,得出实验流 量Q值3. 用测针细致量测实用堰(或宽顶堰)堰顶高程和堰上游水面读数,从而计算堰上水头H值,应多测几次,以取平均值以上实验应改变流量5-6次,重复进行实验。
4. 将皮托管置于跃后断面中,抽取皮托管内的空气,量测跃后断面流速的分布;用测针量测跃后断面的槽底和水面读数二)实验要求1. 根据测得流量Q和堰上水头H等值,计算实用剖面堰或宽顶堰的流量系数m值,并与 相应的经验公式计算值作分析比较2. 根据不同流量下的实验结果,在方格纸上绘制WES实用堰的m〜气/气关系曲线,或者 绘制宽顶堰m〜H关系曲线,应用经验公式计算的流量系数m值也画到图上,分析流量变 化对流量系数m的影响,探讨其变化规律3. 在方格纸上绘制跃后断面流速分布的h〜u关系曲线,根据流速分布曲线,积分求得其平 均流速;利用测得流量和跃后断面的面积,求得其平均流速,对二者作分析比较六、 注意事项1. 量测实用堰上游水位断面1 1,一般应在距离堰的前沿约(3〜5) H处,可免除溢流水 面自由降落的影响对宽顶堰也应如此2. 量测跃后断面流速分布时,应保持水跃位置基本稳定七、 实验数据处理与分析实验有关常数堰闸实验仪堰高P (cm)宽顶堰厚度(5(cm)槽宽b (cm)三角堰零点读数(cm)8401520.761. 由三角堰流计算关系式,即Q=C0*H5/2,C0=1.4,求得各实验流量Q三角堰零点读数(cm)三角堰堰前读数(cm)堰前水深(cm)流量Q (cm3)20.7629.58.74316.162°.7627.186.42146.212°.7625.464.767.°52°.7627.456.69162.°72°.7629.°78.31278.7°2.用测针细致量测宽顶堰堰顶高程和堰上游水面读数,从而计算堰上水头H宽顶堰零点读数(cm)宽顶堰堰前读数(cm)堰前水深(cm)22.327.785.4822.325.63.322.324.291.9922.325.963.6622.327.455.15由各流量Q和对应的堰前水深计算宽顶堰的流量系数m,并与相应的经验公式作 比较c , r-口 in = 0.32 + 0.01 其中计算公式为口 =燃源泓;经验公式 0.46 + 0.75^/^流量Q(cm3)堰前水深(cm)流量系数m的计 算值经验公式的计 算值m相对误 差316.165.48°.371°.33°12.46%146.213.3°.367°.32313.71%67.°51.99°.36°°.32°12.4°%162.°73.66°.349°.3247.58%278.7°5.15°.359°.3299.15%分析:流量系数的实验值比经验公式的计算值大,主要是因为H的值包括行进 水头,而且实验过程中行进流速还比较大,计算时没有考虑。
° 用matlab分别作出ml(实验值)与流量和m2(经验值)与堰前水深H的关系曲 线,如下图:7 6 5 4 3 23 3 3 3 3 3 o.O.o.LI.O.O.0.31l~l J I I I I I I I I …1.5 -.2 2.5 说 3.5 4 4.5 5 5.5 6堰前水潦H由图可知:流量系数m随着堰前水深及流量Q的增大而增大3.量测跃后断面流速的分布并画出跃后断面流速分布的h〜"关系曲线各点的水流速度v\:2*g * h , Ah为水头差;仪器读数 (cm)距水槽底 部高度 (cm)测压管水头高 度(cm)总水头高度(cm)水头差 (cm)流速(cm/s)5.690.47.057.50.452.976.190.97.027.480.463.006.71.416.987.450.473.046.81.516.97.40.53.137.21.916.887.390.513.167.62.316.87.320.523.197.72.416.777.30.533.227.92.616.757.290.543.258.12.816.737.280.553.28用matlab中曲线拟合工具来拟合已知点,由于流速一般与距边界高度的二次方 成比例,所以用二次曲线拟合,绘出图如下:0 0.5 1 _ 1.5 :2 2.5 3高度(cm)其中二次拟合曲线为v=0.0125*xA2+0.0929*x+2.9217; x为液体质点距底部的高度实验中跃后断面的水深h=6.5cm所以可求得断面的平均流速为:V=摆V =3.40cm/s6.5利用测得流量和跃后断面的面积,求得其平均流速V'= Q = 316.16 =3.24cm/sA 15 x 6.5分析:用流速分布计算得到的平均流速比用流量和跃后断面面积计算得到的平均 流速大,且V/V'=1.05,与事实相符。
八. 思考题:1. 宽顶堰非淹没溢流的特点是什么?淹没宽顶堰流的特征是什么?对泄流能力 有何影响?宽顶堰淹没出流的特点:在进口处形成水面跌落,,堰顶范围内产生一段流线近 似平行堰顶堰顶的渐变流动没做宽顶淹没出流的实验;淹没出流时流量会减小2. 为什么流量系数的实验值一般要比经验公式计算值为小?有哪些因素影响流 量系数实验值的量测精度?流量系数的实验值一般要比经验公式计算值的小,是因为没考虑淹没系数和侧收缩系数,而这些值都是小于1的,所以实验值比经验值偏小但我们得到的实验值比经验公式值大,是因为忽略行进水头引起m的变化比 忽略上述两个系数引起的大。