Hastighedsfordeling: Natur og Måling

Læs denne artikel for at lære om karakteren af ​​hastighedsfordeling og dens måling af flydende.

Hastighedsfordelingens art:

I kanalerne er strømmen hovedsagelig turbulent, og derfor bliver det lidt vanskeligt at måle en gennemsnitshastighed på et bestemt punkt. Men tre til fire observationer på samme tidspunkt giver et ret gennemsnitligt resultat. For enhver form for strømning, laminær eller turbulent har hastighedsfordelingen over kanaltværsnittet nogle generelle karakteristika. Derfor er det meget vigtigt at forstå karakteren af ​​hastighedsfordelingsdiagrammet for at nå frem til en gennemsnitlig strømningshastighed. Hastighedsfordelingen over tværsnittet af en rektangulær kanal er vist i figur 15.1, (a), (b) og (c).

De giver:

jeg. Isovels i et afsnit.

ii. Velocity profil i lodrette sektioner.

iii. Hastighedsprofil i vandrette sektioner.

Fra figur 15.1 er karakteren af ​​hastighedsfordeling meget tydelig. Metoden til at udforme hastighedsfordelingsdiagrammet består i at måle hastighederne ved centre af de små firkanter dannet af imaginære lodrette og vandrette linjer. Derefter kan punkter med lige hastigheder være forbundet med glat kurve for at opnå forskellige isoveller. Således er isovel en kurve opnået ved at forbinde punkter med lige hastigheder. De indre isoveller er til højere hastigheder.

Det har været erfaret, at maksimalhastigheden opstår ved 0, 15. D til 0, 20 D under vandoverfladen på kanalens midterlinie. Den gennemsnitlige hastighed på den vertikale sektion sker ved 0, 6 D under vandoverfladen. Det har også vist sig, at forholdet mellem maksimalhastighed og middelhastighed er sædvanligvis 1, 2. Figur 15.2 viser vertikal hastighedsfordeling ved en hvilken som helst sektion.

Måling af hastighed ved hjælp af svømmer:

Denne metode er meget enkel og giver ret præcise resultater. Denne metode består i at notere den tid, som floats tager for at krydse en målt afstand.

Derefter:

Afstand tilbagelagt af en flyde i m / Tid taget i sek. = Hastighed i m / sek.

Flådene kan klassificeres i følgende kategorier:

jeg. Overfladen flyder

ii. Underfladen eller dobbeltflådene

iii. Twin floats

iv. Velocity stænger eller stang flyder

jeg. Overfladeflyde:

De er lavet af let materiale, for eksempel kork. For at gøre dem let skelnelige er de malet på toppen. De lyse flyder vægtes for at holde dem flydende lige over vandoverfladen. Flådene skal have en tilstrækkelig lille størrelse, så de kan blive båret videre af overfladen af ​​filamentets hastighed. Generelt varierer fladens diameter fra 8 til 16 cm. Det er selvfølgelig sandt, at flådene ikke skal være for lette, da vinden kan påvirke flydernes bevægelse. Måling af hastighed udføres som nævnt nedenfor (se fig. 15.3).

To tovværk eller kabler strækkes over kanalen vinkelret på strømmen. Tauene er markeret for at opdele kanalbredden i forskellige stier eller spor for flyder. De to tove adskilles med en kendt afstand. Afstanden mellem tovene hedder en rækkevidde eller et løb.

Denne afstand skal være tilstrækkelig lang. For floder og store kunstvandingskanaler skal det være mere end 50 meter. Normalt er det vist at være 75 meter lang. For fodrede vandingskanaler og for små ubundne kanaler skal mindstlængden være 15 meter.

Et tredje mærket reb strækkes over kanalen opstrøms for rækkevidden med ca. 15 til 20 meter. Flådene frigives på dette tidspunkt. På det tidspunkt, der flyder ind i løbet, opnår de ensartet hastighed. Flådene, der følger deres respektive spor, tages kun i betragtning.

Flådene kan observeres gennem teodolitterne for nøjagtigt at konstatere den tid, som flådene tager over kørslen. Da flydernes hastighed er påvirket af vind, bør en rolig dag vælges til observation. Ved § opnås denne overfladehastighed, hvilket ikke er gennemsnitshastigheden af ​​strømmen. Derfor skal denne værdi multipliceres med en passende konstant for at nå frem til en gennemsnitlig strømningshastighed.

ii. Underfladen flyder eller dobbeltflyde:

Den består af en lettere overfladestrøm, der er fastgjort af en ledning til en hul metalbøjle eller en cylinder, som er en anden undergrundsflåde (figur 15.4).

Underfladen er lidt tungere end vand. Dybden, hvormed underfladen skal begrænses, kan øges eller formindskes ved at justere længden af ​​ledningen. Overfladen flyder i denne type kan tages af meget mindre størrelse for at reducere modstanden mod bevægelse ved overflade.

Når undergrundsfladen justeres nøjagtigt (ca. 0, 2 D over bunden), er hastigheden opnået ved timing af overfladestrømmen næsten lig med gennemsnitshastigheden. Denne metode er overlegen end overfladens float. Ulempen ved denne metode er imidlertid, at det er umuligt at bestemme den nøjagtige position af undergrundsfladen.

iii. Twin Float:

Den består af to hule metalkugler af samme størrelse, der er fastgjort af en ledning. En af dem er så vægtet, at den forbliver lodret under den, der flyder på overfladen. Den hastighed, der opnås ved denne metode, er middelværdien af ​​hastighederne ved overfladen og ved dybden af ​​flyde. Hvis den nederste flyde er indstillet på en sådan måde, at den bare rydder bunden, vil den opnåede hastighed være omtrent den gennemsnitlige hastighed for den lodrette sektion.

iv. Velocity Rod eller Rod Float:

En hastighedsstang eller en stangflåde består af et hul metalrør eller en træstang. Fladestangens diameter er ca. 3 til 5 cm. Stangen vægtes i bunden for at holde stangen svæver lodret med sin top lige over vandoverfladen. Stangen skal have tilstrækkelig længde til at dække hele dybden.

For at passe til forskellige dybder er stangen lavet i justerbare længder, det gør den til teleskopisk. For store floder kan stangflådene være lavet af træstammer med en vægt på ca. 30 cm. Det nederste for at holde dem lodrette. Da ukrudtene forstyrrer brugen af ​​stænger, skal den del af den kanal, der vælges som kørsel, være fri for ukrudt. Figur 15.5 viser stangflåder.

Den hastighed, hvormed stangen bevæger sig i kanalen, er næsten lig med middelhastigheden over dens dybde. Hvis længden af ​​stangfladen er lige så stor som strømmen, kan den nedre ende af flyderen trække over sengen. Så vil strømningshastigheden være nøjagtig. For at undgå denne besvær holdes den nedre ende af stangen generelt lidt over kanalens seng, siger ved D ₁ meter. Derefter kan gennemsnitshastigheden af ​​sektionen beregnes ud fra

Hvor V er den observerede hastighed af en stangflåd.

D er strømningsdybden i en kanal.

D ₁ er afstand mellem stangens nedre ende og kanalens seng.

Stangfladen passer til store kanaler og er bedre end nogen anden form for float. Det kan her nævnes, at proceduren til måling af hastighed ved hjælp af flyder i alle tilfælde svarer til den, der er beskrevet i overfladestrømningsmetoden.