Разработка методов определения пропускной способности гидрометрических параболических лотков в малых трапецеидальных каналах

• Автор: Вали Умару Гарба
• Шифр специальности: 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 183 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ .

ГЛАВА 1.АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ГИДРОМЕТРИЧЕСКИМ ЛОТКАМ.

1.1 Общие принципы.

1.1.1 основные принципы разработок гидрометрических лотков о

1.1.2 классификация гидрометрических лотков.

1.1.3 принцип работы гидрометрических лотков

1.2 Анализ существующих типов и конструкций гидрометрических лотки

1.2.1 лотки Вентури

1.2.1.1 прямоугольные лотки типа Вентури

1.2.1.2 трапецеидальные лотки Венури.
1.2.1.3 лотки ВентуриКафаги
1.2.2 лотки Паршалла
1.2.3 лотки критической глубины.
1.2.3.1 прямоугольные лотки критической глубины.
1.2.3.2 трапецеидальные лотки критической глубины
1.2.3.3 полукруглые иобразные лотки критической глубины .
1.2.3.4 параболические лотки критической глубины
1.2.3.5 комбинированные лотки критической глубины
1.2.3.6 Лотки длинных горловин или лотки нормальных
1.2.4 лотки сокращенной горловиной.
1.2.4.1 прямоугольные лотки с сокращенной горловиной
1.2.4.2 трапецеидальные лотки с сокращенной горловиной
и выходной секцией.
1.2.4.3 трапецеидальные и трапецеидальнотреугольные
лотки с сокращенной горловиной.
1.2.5 прямоугольные лотки САНИИРИ
1.2.6 трапецеидальнотреугольные лотки.
1.2.7 лотки специальных назначений.
1.2.7.1 Нобразные лотки НАитез .
1.2.7.2 Лотки ПалмерБовлес
1.2.7.3 Специальные лотки для пропуска осадков
1.2.8 методика определения расхода жидкости гидрометрическими лотками
Выводы и рекомендации по первой главе
ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1 Описание экспериментальной установки.
2.2 Методика проведения экспериментов
2.3 Оценка точности измерений экспериментальных исследований
Выводы и рекомендации по второй главе.
ГЛАВА 3. ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТНЫХ
ЗАВИСИМОСТЕЙ
3.1 Уравнение расхода гидрометрического параболического лотка в
трапецеидальном канале при свободном истечении потока
3.2 Уравнение расхода гидрометрического параболического лотка в трапецеидальном канате при затопленном истечении потока
3.3 Определение коэффициента расхода С0 по методике теории погра
ничного слоя .
3.4 Определение коэффициента скорости подхода Су. Ю
Выводы и рекомендации но третьей главе
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО ТЕОРЕТИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ.
4.1 Экспериментальные исследования пропускной способности гид
рометрического параболического лотка при свободном истечении
4.2 Экспериментальные исследования пропускной способности гид
рометрического параболического лотка при затопленном истечении
4.3 Определение коэффициента кинетической энергии коэффициента Кориолиса а для исследованных лотков
4.4 Исследование режимов сопряжения бьефов.
4.5 Анализ кривых свободных поверхностей
4.6 Сопоставление экспериментальных и расчетных данных, погрешности измерений.
4.7 Расчет порешности определения расходов воды гидрометрическими параболическими лотками.
Выводы и рекомендации по четвертой главе. Аои
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


При истечении жидкости через входную секцию лотка имеется небольшой перепад дна, в горловине лотка - резкий перепад и подъем в выходной секции. Исследованные лотки имели прямоугольную, трапецеидальную и треугольную формы горловины. Для определения расхода жидкости необходимо получить максимально возможные перепады уровня ВОДЫ В лотке. Для 0 необходимо измерять ее уровень в двух сечениях: на расстояние 2/3 длины входной секции и в центре горловины лотка. Некоторые из исследованных лотков Вентури подробно рассмотрены ниже. Все устройства, разработанные ранее, были сложны в использовании на практике. Прямоугольный лоток Вентури является первым расходомерным лотком для открытых русел, в котором почти полностью был реализован принцип Вентури. Для определения расхода жидкости необходимо производить два измерения напора (уровня): во входной секции ( ha ) и в горловине лотка (hj. Па рис. Лоток состоит из трех секций, имеющих общую длину L0 = 6,0ЬГ + 0,5 м. Длина горловины была принята постоянной и равной LT- 0,5л/ для всех градуированных лотков. Исследовалось пять лотков с шириной горловины от 0,5 до 1,м и расходами от 0, до ,4 м7с. Коэффициент расхода CD9 корректирующий расчетные результаты с данными градуировки, также был переменным, зависящим от ширины горловины Ьт, от напора ha и разности напоров ДА = ha - hb, т. С„=/,(АГД,ДА). Из-за неопределенною гидравлического протекания потока в горловине лотка (в основном докритического с редким переходом в критический) возникает необходимость измерения напора (уровня) практически в четырех точках (в двух измерительных сечениях по обеим сторонам лотка). При измерении уровней только с одной стороны лотка, т. Трапецеидальный лоток типа Вентури - первый расходомерный лоток, разработанный для трапецеидальных каналов одновременно с прямоугольным лотком [7]. Лоток состоит из трех секций (рис. Однако, все лотки имеют постоянную длину горловины, равную 0,5 м, одинаковые длины входной и выходной секций (по 3Ьт каждая). Дня определения расходов воды необходимо измерять уровни воды (перепад уровней) одновременно в двух измерительных сечениях: во входной секции (ИС1) и в середине горловины лот ка (ИС2). Эти лотки не нашли практическою применения из-за тех же недостатков, что и у лотков с прямоугольным сечением (п. Наличие серьезных недостатков в работе лотков Вентури привело к попытке усовершенствовать их чисто конструкторскими методами путем придания плавных обтекаемых форм боковым стенкам лотка. На рис. Вентури-Кафаги [7]. Вентури для напорных потоков, а в вертикальной плоскости имеет горизонтальное дно во всех секциях. Конструкция лотка предусматривает плавное сужение по радиусу г5 боковых вертикальных стенок входной секции лотка с плавным переходом через очень короткую горловину в выходную секцию с тх2 =8. По существу, этот лоток можно было бы отнести к двухсекционным лоткам, так как длина горловины не превышает 0,1 - 0,2 её ширины. Я, = 0. Уравнение расхода при двух измеряемых напорах (уровнях) было определено по формуле (1. Исследования показали, что наиболее устойчивые характеристики получаются при боковом сжатии потока г. В связи с этим более поздние исследования были проведены с аналогичными лотками в прямоугольных каналах шириной Вк =0,3; 0,4 и 0,8 м с тем же боковым сжатием, с наличием уклона дна, при отсутствии затопления со стороны нижнего бьефа и при изменении расходов от 0,2 до 0,0 м7с. Эксперименты проводились на трех подобных гидрометрических лотках, наименьший из которых имел следующие размеры: Вк =0,3 м, гл =0,5 м, ЬТ- 0, м, /. Ьг =0, м, /,, =0, м, ш<2= 8,0. Для этих лотков были определены градуировочные кривые, которые с достаточной для практики точностью могут быть представлены эмпирическим уравнением расхода (1. Я°-5САй,'-5, (1. С„ = 0, + 0. Их - напор в верхнем бьефе лотка. Из уравнения (1. Лотки Всптури-Кафаги имеют градуировочные характеристики и могут применяться для измерения небольших расходов воды в прямоугольных лотках шириной от 0,3 до 0,8 м с приведенными размерами и сохранением условий их использования. В лотках этого типа потери напора наименьшие, но сохраняются те же недостатки, что и у лотка Вентури.