Hastighetsfordeling: Natur og Måling

Les denne artikkelen for å lære om hastighetenes fordeling og dens måling av flyter.

Typer av hastighetsfordeling:

I kanalene er strømmen hovedsakelig turbulent og derfor blir det litt vanskelig å måle en gjennomsnittlig hastighet ved et bestemt punkt. Men tre til fire observasjoner på samme tidspunkt gir et relativt gjennomsnittlig resultat. For hvilken som helst type strømning, laminær eller turbulent, har hastighetsfordelingen over kanaltverrsnittet noen generelle egenskaper. Derfor å ankomme til gjennomsnittlig hastighet av strømning er det svært viktig å forstå typen av hastighetsfordelingsdiagram. Hastighetsfordelingen over tverrsnittet av en rektangulær kanal er vist i figur 15.1, (a), (b) og (c).

De gir:

Jeg. Isovels i en seksjon.

ii. Hastighetsprofil i vertikale seksjoner.

iii. Hastighetsprofil i horisontale seksjoner.

Fra Fig. 15.1 er hastighetsfordelingens natur veldig tydelig. Metoden for å tegne hastighetsfordelingsdiagrammet består i å måle hastighetene ved sentre av de små firkantene dannet av imaginære vertikale og horisontale linjer. Deretter kan poengene med like hastigheter bli forbundet med jevn kurve for å oppnå forskjellige isoveler. Dermed er isovel en kurve oppnådd ved å bli med i punktene med like hastigheter. De indre isovels er for høyere hastigheter.

Det har blitt opplevd at maksimalhastigheten oppstår ved 0, 15. D til 0, 20 D under vannoverflaten på kanalens senterlinje. Den gjennomsnittlige hastigheten på den vertikale delen skjer ved 0, 6 D under vannoverflaten. Det har også vist seg at forholdet mellom maksimalhastighet og gjennomsnittlig hastighet er vanligvis 1, 2. Figur 15.2 viser vertikal hastighetsfordeling ved hvilken som helst seksjon.

Måling av hastighet med flyter:

Denne metoden er veldig enkel og gir relativt nøyaktige resultater. Denne metoden består i å notere tiden som flåtene tar for å krysse en målt avstand.

Deretter:

Distanse reist med flyte i m / Tid tatt i sek. = Hastighet i m / sek.

Flytene kan bli klassifisert i følgende kategorier:

Jeg. Overflaten flyter

ii. Subsurface floats eller Double floats

iii. Twin flyter

iv. Velocity stenger eller stang flyter

Jeg. Surface Floats:

De er laget av lett materiale, for eksempel kork. For å gjøre dem enkle å skille, er de malt på toppen. Lysflatene veies for å holde dem flytende like over vannflaten. Flytene skal være av tilstrekkelig liten størrelse, slik at de kan bli videreført av overflaten av filamentets hastighet. Vanligvis varierer diameteren på flottøren fra 8 til 16 cm. Det er selvfølgelig sant at flåtene ikke skal være for lys som da kan vinden påvirke bevegelsen av flåter. Måling av hastighet gjøres som nevnt nedenfor (se figur 15.3).

To ledertråder eller kabler strekkes over kanalen vinkelrett på strømmen. Tauene er merket for å dele kanalbredden i forskjellige baner eller spor for flyter. De to tauene er adskilt med en kjent avstand. Avstanden mellom tauene kalles rekkevidde eller løp.

Denne avstanden skal være tilstrekkelig lang. For elver og store vanningskanaler skal det være over 50 meter. Vanligvis er det 75 meter lang å være tilstrekkelig. For lined vanningskanaler og for små ubundne kanaler skal minimumslengden være 15 meter.

Et tredje merket tau er strukket over kanalen oppstrøms rekkevidden med ca 15 til 20 meter. Flytene er utgitt på dette tidspunktet. Når flyet går inn i løpet, får de en uniform hastighet. Flytene som følger deres respektive spor, blir bare vurdert.

Flytene kan observeres gjennom teodolittene for å merke nøyaktig den tid flotene tar for å krysse løpene. Da flytenes hastighet påvirkes av vind, bør en rolig dag velges for å ta observasjoner. Ved § blir denne metoden overflatehastighet oppnådd, som ikke er gjennomsnittshastigheten for strømning. Derfor skal denne verdien multipliseres med en passende konstant for å komme til en gjennomsnittlig hastighet av strømning.

ii. Subsurface Floats eller Double Float:

Den består av en lettere overflateflåte festet av en ledning til en hul metallkule eller en sylinder som er en annen overflateflat (figur 15.4).

Underflaten er litt tyngre enn vann. Dybden som underflaten skal begrenses kan økes eller reduseres ved å justere lengden på ledningen. Overflaten i denne typen kan tas av mye mindre størrelse for å redusere motstanden mot bevegelse ved overflaten.

Når undergrunnsflaten er justert nøyaktig (ca. 0, 2 D over bunnen), er hastigheten som oppnås ved timing av overflateflaten nesten lik den gjennomsnittlige hastigheten. Denne metoden er overlegen enn overflateflaten. Ulempen med denne metoden er imidlertid at det er umulig å bestemme den nøyaktige posisjonen til undergrunnsflaten.

iii. Twin Float:

Den består av to hule metallfelter av samme størrelse festet av en ledning. En av dem er så vektet at den forblir vertikalt under den som flyter på overflaten. Hastigheten oppnådd i denne metoden er gjennomsnittet av hastighetene ved overflaten og ved dybden av flottøren. Hvis den nedre flyten er justert på en slik måte at den bare rydder bunnen, vil hastigheten som er oppnådd, være omtrent gjennomsnittlig hastighet for den vertikale delen.

iv. Velocity Rod eller Rod Float:

En hastighetsstang eller en stangflåte består av et hult metallrør eller en trestang. Diameteren på flottørstangen er ca. 3 til 5 cm. Stangen vektes nederst for å holde stangen flytende vertikalt med toppet like over vannoverflaten. Stangen skal være tilstrekkelig lang til å dekke hele dybden.

For å passe forskjellige dybder er stangen laget i justerbare lengder, det er den gjort teleskopisk. For store elver kan stangflåten være laget av trelogger med en vekt på ca. 30 cm. Den nederst for å holde dem vertikale. Siden ugresset forstyrrer bruken av stenger, bør delen av kanalen som er valgt som en løpe være fri for ugress. Figur 15.5 viser stangflåter.

Hastigheten som stangen beveger seg i kanalen er nesten lik gjennomsnitthastigheten over dens dybde. Hvis lengden på stangflåten er like som strømningsdybden, kan den nedre enden av flottøren trekke over sengen. Da vil strømningshastigheten være nøyaktig. For å unngå denne tråden holdes den nedre enden av stangen generelt litt over sengen på kanalen, si ved D ₁ meter. Da kan gjennomsnittshastigheten til seksjonen beregnes ut fra

Hvor V er den observerte hastigheten til en stangflåte.

D er strømningsdybden i en kanal.

D ₁ er avstand mellom nedre ende av stangen og sengen på kanalen.

Stangflåten passer for store kanaler og er bedre enn noen annen type float. Det kan her nevnes at prosedyren for å måle hastighet med flyter i alle tilfeller er lik den som er beskrevet i overflateflytningsmetoden.