hydraulic labratory .pdf

1

فهرست

2

3

مطالب ذيل بايد در گزارش كار هر آزمايش درج شود . -1

عنوان آزمايش -الف

هدف از آزمايش -ب

وري آزمايش ) با استفاده از يكي از منابع درس هيدروليك با ذكر مرجع ( ئت -ج

روش انجام محاسبات -د

محاسبات الزم -ه

جداول و منحني ها ) روي كاغذ ميليمتري و يا لگاريتمي ( -و

نتيجه گيري و بحث در مورد نتايج -ز

عات اذذ شده االل از انجام آزمايش الضميمه بودن برگ اط -ح

ان فارسي در متن گزارش رعايت شود.نكات دستور زب -2

.استفاده در تمام گزارشات يكسان باشدنوع كاغذ مورد –3

.هم الصاق گردد لفحه بندي و كادر بوده و كليه برگهاي آن به ،گزارش كار بايستي داراي فهرست -4

ول آزمايشدگاه آزمايش و در جلسه بعدد تحويدل مسدئ گزارش كار بايستي اد اكثر يك هفته پس از انجام -5

ار متناسب با ايام تاذير موجب كسر نمره مي گردد و تاذير بيش از سه ه گزارش كئگردد . هر گونه تاذير در ارا

روز باعث عدم امتياز گزارش كار ذواهد شد . محل تحويل گزارش كار فقط آزمايشگاه و توسط يكي از اعضا ء

گروه مي باشد .

4

a ديواره هاي دستگاه از جنس پرسپكس بوده و بر كفه اي از فدوالد ندرم تكيده دارد . ب شدي از

قابليت باال آمدن دارد . دستگيره باال برنده اين ب ش mm 115)(متحرك و تا mm222)(كف كانال بطول

ه هاي كشدويي بدراي تنمديم ميدزان جريدان و چست در ابتدا و انتهاي دستگاه دريدر پهلوي دستگاه تعبيه شده ا

سطح آب كار گذاشته شده است.

b ) يك م زن در زير كانال تعبيه شده است . آب از اين م زن پمپ شده و از طريق

زن باز مي گردد .ذروجي مستقيما به م محفمه شير ورودي به كانال وارد مي شود جريان از

c جريددان اسددت و بددراي تنمدديم سددطح آب در االددت پددر كنتددرل وسدديله اوليدده شددير ورودي

(Full flow . از طريق هر دو شيرورودي و ذروجي استفاده مي گردد )

هم مي توان استفاده كرد لذا تنمديم ( Partly Fullبا توجه به اينكه از اين دستگاه براي جريانهاي نيمه پر )

جريان ، در اين االت از طريق دريچه ها ، كف قابل تنميم و شير ورودي امكان پذير است .

5

d بدراي سدنجش بلندداي (پيزومتدر ي ( و سه لولده ژپيتو ) براي سنجش كل انر لوله: سه

باال و پايين آورد ذط كشدهايي بدراي قائم ا مي توان بطور استاتيكي( در طول كانال موجود است لوله هاي پيتو ر

مي توان بوسيله جريدان سدنجي كده در نيز ميزان جريان را .اندازه گيري ارتفاعهاي الزم كار گذاشته شده است

كار گذاشته شده تعيين نمود . غذيهلوله ت

f

mm 515)( طول كانال ) طول مفيد (

mm 42)( عرض كانال

mm 141)( اداكثر ارتفاع سطح آزاد آب

mm 152)( ارتفاع كانال

اداكثر جريان پمپاژ )(

slit

2

6

نشان داده شده است 2قسمتي از كانال تحت فشار كه اندازه گيري سرعت در آن انجام مي شود در شكل

است كه به قائمي لولهطور كه در شكل مشاهده مي شود يكي از لوله هاي ارتباطي پيزومتر نام دارد پيزومتر همان

سقف كانال متصل بوده و تحت فشار بودن جريان را نشان مي دهد . اگر اتصال لوله به نحو مناسبي انجام گرفته

پيزومتر نشان دهنده لولهرتفاع ستون آب در تشاشهاي موضعي لرف نمر كرد، آنگاه اغباشد بطوريكه بتوان از ا

)( ارتفاع فشار هيدرو استاتيكي جريانg

P

در مجاورت سقف كانال مي باشد .

عالوه بر اين ، چون از مولفه هاي شتابدهنده به جريان در راستايي غير از راستاي عمومي جريان لرف نمر مي

هيدرواستاتيكي فرض نمود .گردد لذا مي توان توزيع فشار را

فالله مشاهده مي نماييد ارتفاع فشار هيدرواستاتيكي در طول يك ذط جريان كه به 2همانطور كه در شكل

yبوده و برابر است با: رد متناسب با ارتفاع ستون پيزومترنسبت به كف قرار دا )( yyg

P

g

P

7

انرژي موجود روي يك ذدط جريدان برابدر اسدت بدا مجمدوع ارتفداع هندسدي نسدبت بده سدطح مبندا ، فشدار

انرژي ) برنولي ( را مي توان بصورت زير نشان داد . رابطههيدرواستاتيكي و ارتفاع نمير سرعت ، بنابراين

g

uzy

g

PH

2)(

2

داراي بعد طول و شاذصي از يك ارتفاع هستند يعني ، 1 رابطههر كدام از قسمتهاي

H ) انرژي سيال روي يك ذط جريان )ارتفاع ذط انرژي :

g

P

: ارتفاع نمير فشار

zy ارتفاع هندسي :

g

u

2

2

: ارتفاع نمير سرعت

مجموع ارتفاع هندسي و ارتفاع نمير فشار هيدرواستاتيكي ، ارتفاع پيزومتريك ناميده مي شود . توجه :

پيتوت نشان دهنده كل انرژي بوده و با ترمهاي زير نشان داده مي شود . لولهارتفاع ستون آب در

)( zyg

PS

رابطده پيتدوت لدرفنمر گدردد در آنصدورت لولهاگر از اتالفات موضعي انرژي در محدوده ورودي و جداره ها ي

ولي را مي توان بصورت زير نوشت .برن

g

uzy

g

Pzy

g

PS

2)()(

2

يا g

uhH

2

2

رتفاع پيزومتريك : ا hكه در آن

)(2 hHgu

mmZ)باال ببريد mm100( بميزان 2را )مقطع متحرک كف كانال در قسمت -1 1002 )

باالي سقف mm75را به نحوي تنميم نماييد تا سطح آب در اتاقك ذروجي تقريبا شيرهاي ورودي و ذروجي -2

آبرو بايستد .

8

ب ود بگيرد سپس دائمچند لحمه لبر نماييد تا جريان االت -3g

u

2

2

( پيتدوت و پيزومتدر لولده ارتفاع قرائترا ) با

در2

yy ري نماييد اندازه گي .

4- 2Z را از)(mm22 تا)(mm522 با گامهاي )(mm22 را تكرار نماييد 3 مرالهتغيير داده و .

. دبي ديگر تكرار نماييد 2را براي 4 مراله -5

سررتت را ترسيم نموده و در مورد هر گونه اذتالف بين 2Z ) سرعت متوسط ( در مقابل 2vو 2u براي هر دبي

. بحث نماييد( 2v) و سرعت متوسط( 2u) اندازه گيري شده

mmZ) باال ببريد mm511)( ( بميزان 2كف كانال در قسمت متحرک را )مقطع - 1 1002 )

باالي mm52)(شيرهاي ورودي و ذروجي را به نحوي تنميم نماييد تا سطح آب در اتاقك ذروجي تقريبا - 2

سقف آبرو بايستد .

500)( پيتوت در محدوده لولهدن با اركت دا -3 mmy با گامهاي)(mm2 مقدار g

u

2

2

قرائدت را )با 2

پيتوت ( اندازه گيري نماييد لولهارتفاع

را براي دبي ديگري تكرار نماييد . 3 مراله-4

نسبت2

2

v

uمقابل را در

2y

y در مقطع براي هر كدام از دبي ها ترسيم نماييد و در مورد روند تغييرات سرعت

عرضي بحث نماييد .

9

:

mmZ)باال ببريد mm511)(( بميزان 2كف كانال در قسمت متحرک را )مقطع -1 1002 )

شدديرهاي ورودي و ذروجددي را بدده نحددوي تنمدديم نماييددد تددا سددطح آب در اتاقددك ذروجددي تقريبددا -2

)(mm52 . باالي سقف آبرو بايستد

مقادير-3g

u

2

2

و 1g

u

2

2

( در 2و 1يزومتر در مقداطع پيتوت و پ لولهت ارتفاع ئرا ) با قرا 22

Yy گيرر انددازه

.نماييد

را براي دبي ديگري تكرار نماييد . 3 مراله-4

2-2Z را برابر)(mm 21 را تكرار نماييد . 4و 3 مرالهقرار داده و

زير لادق است ) از اتالفات رابطه تئوريبكار برده و نشان دهيد بطور 2و 1ا براي مقاطع رابطه پيوستگي ر -1

بين مقاطع لرف نمر شود ( يانرژ

1

2

2

1

)(

)(

hH

hH

Y

Y

وري قوق را با اندازه گيريهاي انجام شده مقايسه و در ذصوص اثر انحنا ذطوط جريان بر روي ئپيش بيني ت-2

مر نماييد .اندازه گيريها اظهار ن

11

اتالفات ناچيز انرژي در جريانها ي همگرا اين اجازه را بما مي دهد كه از محلها ي همگرايي جريان بعنوان

محلي براي اندازه گيري جريان استفاده نماييم .

ذواهيم داشت: (3)شکل 2و 1ژي بين مقاطع با فرض لرف نمر از اتالفات انر

g

uhh

g

u

22

2

2

21̀

2

1

و همچنين با فرض اينكه :

11 vu 22و vu

byvbyvQپيوستگي يعني و با داشتن رابطه 2211

فوق : رابطهبا جايگذاري اين روابط در اولين

1)(

)(2

2

2

1

211

yy

hhgbyQ

22

2

2

222

1

2

1̀22 bgy

Qh

bgy

Qh

دارد نياز اسيون يبربراي كال vCاما دبي واقعي جريان با دبي محاسباتي فوق اذتالف داشته و ضريب تعادلي برابر با

يعني دبي واقعي برابر است با :

1)(

)(2

2

2

1

211

yy

hhgbyCQ V

11

mmZ)باال ببريد mm511)( ( بميزان 2كف كانال در قسمت متحرک را )مقطع -1 1002 )

باالي mm52)(شيرهاي ورودي و ذروجي را به نحوي تنميم نماييد تا سطح آب در اتاقك ذروجي تقريبا -2

. سقف آبرو بايستد

1مقادير -3h 2و

h وQ دبي ( اندازه گيري نماييد . 12را براي محدوده ي وسيعي از دبي ها ) اداقل

را در مقابل vCدبي اندازه گيري شده محاسبه و نمودار تغييرات را براي هر vC فوق مقدار رابطهبا استفاده از

2V ( سرعت متوسط

2A

Q2

V ). ترسيم نماييد

12

كشويي ايجاد مي گردد ، دريچهبدست آوردن ميزان نيرو و دبي جريان برا شكل ساده ا از جريان كه توسط

مثال كالسيكي است از كاربرد مفاهيم انرژ و مومنتم .

ات انرژ از يك مقطع به مقطع ديگر صرف نظر شده و يا برنولي استفاده مي شود كه از اتالف معادلههنگامي از

ميزان تلفات معلوم مي باشد .

كشويي ، مثالي است كه جريان همگرا بطوريكه شكل صحيح معادله دبي جريان را از برابر قرار دريچهجريان از زير

بدست مي آوريم . 5و 1نمودن انرژ در مقطع

بنابراين :

10

HH

با هم مواز هستند لذا توزيع فشار 5بايستي توجه داشت كه چون خطوط جريان در مقطع معادلهقبل از بسط

است يعني : نيز هيدرو استاتيكي

1ycteyg

P

13

يكنواخت بوده و بنابراين بلندا كل انرژ برا هر 5همچنانكه بعدا نشان خواهيم داد ، توزيع سرتت در مقطع

زير حاصل مي شود . رابطهخط جريان از

1

2

11

2

1

22H

g

vy

g

vy

g

PH

نمي باشد . yزيرا تابعي از کی استيمقطع ت مي گردد برا تمام ترض پيتوت قرائبنابراين آنچه توسط لوله

( بصورت زير در خواهد آمد . 5) معادله در اين صورت

g

vy

g

vy

22

2

11

2

0

0

:Qبا تعويض مقادير سرتت با ترمهايي از

2

1

2

2

12

0

2

2

022 ygb

yygb

YQQ

:م داشتيخواهبا ساده كردن و مرتب كردن ترمها و

1)(

2

0

1

01

yy

gybyQ

مي توان آن را با ومي باشد 5و 1در جريان بوجود مي آيد بعلت مقاومت لزجي بين مقاطع که كند كوچكي

بهبود بخشيد . يا vCاتمال ضريبي به نام

1)(

2

0

1

01

yy

gybyCQ V

14

0.1C95.0در محدوده vCمقدار v متغير مي باشد و وابسته به هندسه الگو جريان و اصرطكا اسرت

) هندسه الگو جريان با نسبت 0

y

yg

قابل بيان است (

) ميزان باز شدگي دريچه ( نوشت. gyتابعي ازبصورت ، را مي توان 1yين دست ، تمق آب در پاي

gcyCy .

1

cبطوريكه C بوده و تقريبا غير وابسته به نسبت 16.5ضريب جمع شدگي نام داشته و مقدار آن حدودا

0y

yg

( بصورت زير مي باشد 2شكل صحيح معادله ) ، توجه به اين توضيحات با مي باشد .

1

2

0

0

y

yC

gybyCCQ

gc

gCV

02gybyCQرا بشكل Qمي توان رابطه gd نوشت كه در اين صورتdC تابعي ازvCوcC

خواهد بود .

02را پايين بياوريد تا متحرکقسمت -5 Z .گردد

كامال پايين بياوريد . دريچه انتها يي را -2

دريچه كشويي را در شيار ها قرار دهيد ) بطوريكه پخي آن در طرف پايين دست قرار گيرد ( و در ابتدا -3

mmgy 20 . را تنظيم نماييد

15

mmyشير ورود را طور تنظيم نماييد كه -4 2200

2- 0H 1وH 1را مقايسه و نشان دهيد كهH مستقل ازY و توزيع سرتت يكنواخت مي باشد

توجه ) در صورت لزوم g

v

2

2

محاسبه نماييد ( Qرا با استفاده از 0

( محاسبه نماييد . 2) رابطهرا از vCرا اندازه گير نموده و مقدار 0yو y و Qمقادير -.

cمقدار -5C ( بيابيد . 3را با استفاده از رابطه )

در همان مقدار اوليه تكرار نماييد . 0yبا ثابت نگهداشتن 41و 51بين gyمراحل را با مقاديرديگر -8

cو vCمقاديرC را در مقابل

0y

yg ترسيم نماييد .

يد . تكرار نماي 41و 21بين gyرا برا 5و .گام -9

cو vCتغييرات C در مقابل

0y

yg ايد ترسيم كرده 8ترسيم نموده و مقادير اين ضرايب را با آنچه در گام

مقايسه نماييد .

16

نتم را مي توان برا هر حجم كنترل دلخواه بكار برد بطوريكه نيروها خارجي معلوم و يا با دقت مو م معادله

مناسبي قابل تخمين باشند .

تبارتند از : بر آيند نيروها 2مولفه ها افقي نيروها تمل كننده رو حجم كنترل نشان داده شده در شكل

ي كف و نيرو وارد بر دريچه . ، نيرو برش 5و 1هيدرواستاتيكي در مقطع

بايستي توجه داشت كه نيرو برآيند وارد بر دريچه )g

F حاصل از يك توزيع فشار غير هيدرواستاتيك رو )

دريچه مي باشد .

رو يك طول كوتاه از كف صاف ، سهم نيرو برشي را مي توان ناديده فرض كرد .

ل كننده رو حجم كنترل بشرح ذيل مي باشد . بنابراين نيرو افقي تم

g

2

1

2

0x Fgby2

1gby

2

1F

17

مقدار xF يا اثر برآيند نيروها افقي بر رو سيال در حجم كنترل مورد نظر تابعي است از نرخ مومنتم

جريان در جهت پايين دست لذا :

01

QvQvFx

ذار برا با جايگ xF : و جمع آور ترمها

0

1

1

2

2

1

2

02

1gy

y1

by

Q1

y

ygby

2

1F

توزيع فشار رو دريچه نمي تواند هيدرواستاتيكي باشد زيرا بايستي فشار رو سطح آب در باال دسرت و رو نقطره

اتمسفريك باشد . دريچهخروجي جت آب از زير

18

زير قابل استحصال مي باشد . رابطهتوجه داشته باشيد كه فشار بر دريچه اگر دارا توزيع هيدرواسياتيكي باشيد از

( 2

g0H )yy(gb2

1F

مشاهده شد مقدار -5-2كه در آزمايش 1yو 0yو Qبااستفاده از مقادير -5g

F ( محاسبه و با 4) رابطهرا از

مقدار H

F ( ( مقايسه نماييد . 2) رابطه) از

تغييرات نسبت -2H

g

F

Fرا در مقابل

0

g

y

y ترسيم نماييد .

خود را با ميزان انرژ موجود در آن مقطع سازگار كرده بطوريكه توضيح ،تت جريان در يك كانال رو بازتمق و سر

ي ثابت ، انرژ جريان در تمق بحراني به حداقل مقدار خود كه برا حالت دب اثبات کردداده مي شود ، مي توان

مي رسد .

تمق بحراني اساس و كليد فهم رفتار جريانها رو باز مي باشد زيرا پاسخ و تملكرد جريان در خصوص تغييرات

انرژ و نيرو وابسته به اين مطلب است كه تمق جريان كوچكتر يا بزرگتر از تمق بحراني است .

هوم با اهميت در جريانها رو باز به صور مختلف تشريح مي شود .اين مف

19

معموال انرژ جريان در كانالها رو باز نسبت به كف آبرو ، بجا هر تراز انتخابي سنجيده مي شود

، با مجموع تمق جريان و ارتفاع نظير سرتت تعريف مي گردد . Eبنابراين انرژ مخصوص ،

22

22

22 Ygb

QY

g

VYE

HEد آنوقرت توجه داشته باشيد كه اگر كف آبرو منطبق برر سرطح مقايسره باشر و تفراوت از آنجرا حاصرل

مي شود كه تراز كف آبرو تغييركند .

تحليلي كه به دنبال مي آيد فقط برا آبروها مستطيلي تريض كه خطوط جريان در آن مواز و توزيع فشار

هيدرواستاتيك مي باشد صادق است يعني حالتي كه مجموع

g

pY

مي باشد . Yثابت و برابر

21

Cبرا دبي با مقدار ثابت ، ميزان تمق بحراني ،Y جاييست كه انرژ مخصوص كمترين مقدار را داراست ،

(minE . كه با تمل مشتق گير حاصل مي گردد )

02

132

2

CYgb

Q

Y

E

و

32

2

gbQ

YC

بنابراين تمق بحراني تابعي از جريان در واحد ترض ) دبي ويژه ( مي باشد .

(3 ) CYE

2

3min

جريان با تمقي بيشتر از تمق بحراني به نام جريان زير بحراني ، آرام يا كند خوانده مي شود و اگر تمق جريان كمتر

( و Slowرتهرا كنرد ) يع يا تنرد نرام دارد . از ايرن بره بعرد از تبا راز تمق بحراني باشد جريان ، فوق بحراني ، س

( برا اختصار و مشخص شدن نوع جريان استفاده مي گردد. Fastتند )

0( كف آبرو را پايين آوريد بطوريكه 52Z

انتهايي را تا كف پايين بياوريد دريچه( 2

mmYكشويي را تنظيم نماييد بطوريكه دريچه( 3 203

mmY( شير ورود را طور تنظيم نماييد كه 4 2200 گردد . دبي موجود در اين حالت را تا انتها آزمايش

ثابت نگه داريد

0Y ،1Y ،1( مقادير 2E وQ 0گير نماييد . را اندازه

E 1را محاسبه و باE . مقايسه نماييد

21

g( مراحل فوق را برا مقادير ديگر .Y در محدوده

)(4020

mmgY تكرار نماييد

ترسيم نموده تا شكل منحني انرژ در قبل و بعد از انرژ حداقل 5و 1برا مقاطع Yرا در مقابلEمقادير

(minEمشخص گردد . حال به نمودار بدست آمده منحني مقادير )E بدست مي آيد را 5 رابطهكه مستقيما از

اضافه و مقايسه نماييد .

ده بحث نماييد . در نتايج بدست آم

minE

را بر ديگر بخشها جريان نشان مي دهد . در اين شرايط سطح 2اين آزمايش اثر شرايط انرژ حداقل در مقطع

. (2)شكل است 2Zآب در باال دست تابعي از

جريان بزرگتر از تمق تمق در نظر بگيريد جريان در كانال دارا حالت كند است در اين صورت در تمام مقاطع

انتهايي كنترل مي شوند . دريچهبحراني است و توسط

( 2Zبه اندازه كمي باال قرار دارد ) 2در حالتي كه دبي جريان ثابت و كف در مقطع

22

به حداقل انرژ در آن مقطع با دبي ثابت مورد نظر نرسيده است ، كنترل 2تا زمانيكه انرژ مخصوص در مقطع

مقطع بحراني يا دارا 2انتهايي انجام مي شود . هنگاميكه مقطع دريچه( توسط 1Yتمق آب در باال دست )

انتهايي . دريچهتوسط اين مقطع كنترل مي گردد و نه 1Yحداقل انرژ است در اين هنگام

2را افزايش دهيم انرژ مخصوص در اين مقطع ، 2Zحال اگر E همچنان در حداقل مقدار خود يعني ،min

E

( ) قسرمتي از كرف كره 2نمايد و محدوده مقطع ) تغيير مي2Zين افزايش يرا متناسب با ا 1Yباقي ميماند ولي

باال آمده است ( شبيه يك سرريز تمل مي نمايد .

است اما 2Zمستقل از 1Yبه حداقل مقدار خود برسد تغييرات 2اينكه انرژ مخصوص در مقطع از بنابراين ، قبل

بعد از آن ، مستقل از شرايط پايين دست است .

تاثيرات بسيار ناچيز در رقوم تماًل وجود دارد 2اتالفات كم انرژ كه در اثر واگرايي جريان در پايين دست مقطع

. خواهد داشتدست سطح آب در باال

0بطوريكه پايين آوريد 2( كف را در مقطع 52Z

باال ببريد . mm75انتهايي را به ميزان دريچه( 2

23

mmY( شير ورود را به نحو تنظيم نماييد كه 3 1101

4 )Q . را اندازه گير نماييد

اندازه 3و 2و 5را در مقاطع Eو Y، دبي را ثابت نگه داشته و ميليمتر باال ببريد 2( كف را با گامها 2

گير نماييد .

1E را در مقابل

1Z 2و

E 2را در مقابلZ . ترسيم نماييد

. توجه داشته باشيده نا پيوستگي ها يي كه در هر منحني و در هر حالت وجود دارد ب

2مربوط به اين نا پيوستگي ها ، را محاسربه وبرا Zو Eبرا مقادير E مقايسره نماييرد . مقردارminE را از

( محاسبه و با مقادير انرژ فوق الذكر مقايسه نماييد . 3( و ) 2روابط )

2توجه داشته باشيد كه احتماال مقدارY اندازه گير شده باC

Y يكي نيست و آن به دليل نشت بسيار كم آب در

بسيار كم ( . دبيمي باشد ) مگر برا جريانهايي با قسمتي از كف كه باال آورده شده و بخاطر انحنا خطوط جريان

، در آب Cنشران مري دهرد كره سررتت آن ، منفردكاربرد مقدماتي قوانين مومنتم و پيوستگي برا يك موج

زير بدست مي آيد . رابطهيك تقريب اوليه از ساكن با

gYC

Cدر كانالها رو باز با تمق بحراني ، سررتت جريران آب ) دائمبرا جريان V برا آن ( و سررتت مروج مررتبط

( با هم برابرند يعني : C) بحراني

24

criticalC

C

CCgY

bY

QV

( Vاهميت اين موضوع ، برا جريانها كند حاكي از اين حقيقت است كه ، با يك دبي مشخص ، سرتت جريان )

Cكمتر از سرتت V مي باشد ، ) چون

YV

1 ( در حاليكه سرتت موج ) استC بزرگتر از )critical

C

YCمي باشد ) چون ) است

criticalCاز آنجاييكه CV . است لذا سرتت جريان آب كوچكتر از سرتت موج خواهد بود

، با دال يل مشابه بدست مي آ يد كه سرتت جريان آب بزرگتر از سرتت موج مي باشد . يعربرا جريان س

با خالصه نمودن بحث فوق در تبارتها رياضي خواهيم داشت:

CgYgYVVYYCCc

برا جريان كند

VgYVCgYYYCCc

تندبرا جريان

VCدر يك حالت كلي ، موج مي تواند با سرتت ) ال دست و با سرتت ( نسبت به كف و به طرف با

(VC . به طرف پايين دست توزيع شود )

حال در نظر بگيريد يك مانع كه در انتها پايين دست قرار داده شده است .

در اين حالت اگر جريان سريع در كانال برقرار باشد آنوقت مانع موجود نمي تواند سبب توزيع امواج ثقلي بطرف باال

دد ، يا بعبارت ديگر نمي تواند كنترلي بر تمقها جريان در باال دست داشته باشد و يا مي توان گفت دست گر

كنترل جريان توسط سازه هايي كه تامل ايجاد جريان سريع در كانال هستند صورت مي گيرد و اين توامل غالبا در

باال دست واقعند .

25

واند بسمت باال دست حركت كرده و مانع موجود در پايين دست اگر جريان كند داشته باشيم : امواج ثقلي مي ت

كنترلي بر تمقها جريان در باال دست اتمال مي نمايد .

بطور كلي ، جريان سريع از باال دست كنترل مي گردد در حاليكه جريان كند از پايين دست كنترل مي گردد .

شير خروجي را ببنديد . (1

از آب پر كرده و شير ورود را هم ببنديد . mm50كانال را به تمق (2

باال ببريد . mm80انتهايي را برا تشكيل يك سطح برگشت به ميزان دريچه (3

كشويي را به ميزاني پايين آوريد كه سطح آب را لمس نمايد . دريچه (4

كشرويي توليرد دريچره يك موج ساكن با بحركت در آوردن دست رو سطح آب در باال دست (5

دريچره كشرويي و چره نماييد . بعد از اينكه تاج موج به داخل قسمت تحرت مطالعره ) برين دري

كشويي را ببنديد . دريچهانتهايي ( وارد شد

اندازه بگيريد حال با توجه به زمان مربوط به طي يك يرا انتهايي ، زمان را دريچهاز اولين انعكاس موج در برخورد با

را محاسبه نماييد . C( مقدار Lچند مسير قسمت تحت مطالعه )

)(( مراحل را برا محدوده ا از تمقها بين . 5010

mmy .تكرار نماييد

( مقايسه نماييد . 4) معادله ترسيم و با gYرا در مقابل Cاندازه گير شده مقادير

a

ل ايجاد نماييد .( بيان شد جريان فوق بحراني در كانا 5-3( شبيه آنچه در آزمايش )5

26

قسمت سقف مركز را برداريد .

كشويي توليد نماييد . به مسير و جهرت توزيرع رو دريچه( موجهايي رو سطوح آب در باال دست و پايين دست 2

سطح جريان توجه نماييد .

انتهرايي ، دريچره كشويي كنتررل تمرق را بعهرده دارد و نره دريچهفوق بحراني ( نسبت به اين موضوع كه جريان 3

ن شويد .ئمطم

b

كشويي را برداريد. دريچه (1

2)(كف متحر را به ميزان (250

mmZ . باال ببريد

1)(شير ورود را طور تنظيم نماييد كه (375

mmY . در ابتدا گردد

انتهايي را باال ببريد تا دريچه (4)(1

90mm

Y جريان كند ايجاد گردد . شرايط شود بطوريكه

موجهايي رو سطوح آب در باال دست و رو كف متحر توليد نماييد و توجه كنيد كه موجها در جهت (5

باال دست و پايين دست توزيع مي گردند .

رت يك سرريز ايجاد گردد و آن بصو 2انتهايي را تا هنگاميكه شرايط جريان بحراني رو مقطع دريچه (6

تمل نمايد پايين آوريد . سپس به چگونگي توسعه و جهت توزيع امواج دقت نماييد . همچنين توجه كنيد

كه يك شكل اتوجاجي موج در نزديك ديواره ها ، هنگاميكه تمق جريان كمتر از تمق بحراني باشد در اثر

اثرات كشش سطحي توليد ميگردد.

انتهايي تمق آب را در دريچهمقطع متحر ايجاد نموده و از اينكه جريان كند را رو شرايط مجددا (7

كنترل مي نمايد اطمينان حاصل نماييد . 5مقطع

( ايجاد نموده و اطمينان حاصل نماييد از اينكه 2شرايط جريان بحراني را رو مقطع متحر ) مقطع ( 8

واهد داشت . نخ 5دريچه انتهايي كنترلي بر اتماق جريان در مقطع

27

a كانال به شكل يك مقطع جعبه ا محكم ساخته شده است و برا اندازه گير فشار سوراخهايي در

كانال از شيشه سخت ساخته شده و يك جك پيچي برا تنظريم شريب كرف كف آن تعبيه شده است. جداره ها

كانال كار گذاشته شده است . شيب توسط شيب سنج اندازه گير مي شود .

28

bكانال از طريق يك مخزن تغذيه مي شود و پرس از تبرور از كانرال ، از رو آب ريانج

زد .قابل تنظيم مجددا به مخزن مي رييز يك سرر

c توسط شير تنظيم جريان كه رو لوله زير كانال كار گذاشته شده اسرت مري تروان دبري را كنتررل

نمود . ارتفاع آب در كانال را ميتوان با سرريز انتهايي و سرريز ها متحر مياني تنظيم نمود.

d ريان قررار مري گيررد از بر رو ريلها لبه دستگاه ابزارها سنجش تمق ج

اين طريق مي توان سطح آب را در هر نقطه از كانال با دقت اندازه گير نمود .

f

3000mm : طول مفيد كانال

100mm : ترض مفيد كانال

310mm : تمق مفيد كانال

1:12 : حداكثر شيب مثبت

1:50: حداكثر شيب منفي

29

تبديل جريان از حالت فوق بحراني به زير بحراني با پرش هيدروليكي توام مي باشد محل ايجراد پررش از براال دسرت

زير بحراني كنترل مي گردد. متناسب برا ميرزان اتالفرات يانجر توسط جريان فوق بحراني و از پايين دست توسط

دست ( دستخوش تغييراتي خواهد برود . از آنجائيكره هميشره طول پرش و تمق ثانويه پرش )تمق آب در باالژانر

a,bطرع قپرش توام با اتالفات انرژی است لذا هيچ آنراليزی نمری توانرد برر اسراس مسراوی قررار دادن انررژی در م

گردد.ايه ريز پ

جريران و تمقهرا در قرار دارد مي تروان رابطره ا برين a,bاما با تحليل نيرو رو يك حجم كنترل كه بين مقاطع

طرفين پرش هيدروليكي بدست آورد.

نيروها افقي خارجي تمرل كننرده می توان مجموع كه نيروها برشي رو كف آبرو قابل صرف نظر با شد،هنگامي

.گرفت a,bرو آب محصور شده در حجم كنترل ، برابر برآيند فشارها هيدرواستاتيكي كه در مقاطع

نيروها اتمال شده در حجم كنترل برابر است با : بنابراين برآيند

از آنجاييكه تغييرات مومنتم سيال محصور در حجم كنترل با رابطه ذيل قابل بيان مي باشد:

رابطه فوق به شکل زیر خالصه می گردد. aYو aVاز جنس Qبا جايگزيني مقادير ،بجا

22 2/12/1 bax gYgYF

ab QVQVF

)(2/12/1 22

abba VVQgYgY

1)

81(

2

12

a

a

b

a

gY

V

Y

Y

31

در طرفين پرش هيدروليكي بنام تمقها اوليه و ثانويه خوانده مي شوند پررش در جرايي اتفراق bYو aYتمقها

منطبق بر تمق جريان زير بحراني در پايين دست پرش باشد در اينجا اين تمق توسرط bYمي افتد كه تمق ثانويه

انتهايي كنترل مي گردد. دريچه

انرژ تلف شده در پرش برابر است:

يا

1YYaچون قسمت تحت بررسي در كانال كوتاه ميباشد لذا را اهداف آزمايشگاهي مي توان روابط زير بنابر اين ب

را بكار برد

3YYb

فلوم را طور تنظيم نماييد كه يك كف افقي داشته باشيد . 1)

mmYgكشويي را قرار داده و ميزان باز شدگي دريچه را برابر دريچه 2) 20 . تنظيم نماييد

mmYود را طور تنظيم نماييد كه شير ور 3) 2300

با تنظيم دريچه انتهايي يك پرش هيدروليكي در قسمت مركز فلوم ايجاد نماييد . 4)

يری نمِاييدرا اندازه گ Qو3Hو3Y ،1Hو 1Yمقادير5)

ba

abbb

aa

YY

YY

g

VY

g

VYH

4

)()

2(

2

322

a

b

a

b

aY

Y

Y

Y

Y

H

4

)1( 3

1YYa

31

5)-1V ری شده ير اندازه گيرا محاسبه نماييد .مقاد1Y

Yg ( بدسرت مری آ 4را با مقداری که از رابطره ) يسره د مقاير

د. اين كار را با ترسيم تغييرات يينما1

3

Y

Yدر مقابل

1

2

1

gY

V انجام دهيد .

مقدار -( 21Y

Hرا برا مقادير

1

3

Y

Y( محاسبه نماييد . سپس .كه در گام قبلي استفاده شده بود از رابطه )

تغييرات تئور منحني 1Y

Hرا در مقابل

1

2

1

gY

V را ترسيم نماييد .

قادير مشاهده شده م1Y

Hو

1

2

1

gY

V مقايسه نماييد . تئور در يك گراف ترسيم نموده و اين گراف را با گراف

31را محاسبه و نشان دهيد كه cYمقادير -( 3 YYY c . مي باشد

مقادير -( 4gbY

F

c 2

و cY

Yمحاسبه و در گرافي ترسيم نماييد . نشان دهيد كه نيرو 3و 5را در مقاطع

معادل و مقدار مخصوص افقيژجريان در طرفين پرش و اينكه منحني خط انرcY

H . )مرجع(داراست

تكرار نماييد . توجه داشته باشيد كه برا پرشها خيلي كوچك Ygو 0Yمراحل فوق را برا مقادير ديگر –( 2

جريانها چرخشي ناپديد وجا خود را به امواج ايستاده مي دهند .

ازه گير دبي جريان مي باشند در هرر صرورت سرريزها سازه هايي برا كنترل سطح آب در باال دست و يا برا اند

شرايط بحراني رو سرريز ايجاد مي گردد .

هنگاميكه از سرريز بعنوان يك ابزار اندازه گير جريان استفاده مي شود با يستي آنرا كاليبره نمود زيرا پريش بينري

باال دسرت سررريز برا دبري واقعري دبي جريان بدليل اثرات ويسكوزيته و تغييرات احتمالي تمق آب در تئور ها

32

جريان انطباق نخواهد داشت بهنگام بروز يك سيالب ، سرريز كه در يك آبرو طبيعي نصب شرده اسرت بصرورت

يك كنترل تمل مي نمايد زيرا كه در اين زمان سطح آب در پايين دست باال آمده و سازه را مستغرق مي نمايد .

مورد نياز برا بحراني شدن جرياني بيشتر باشد سرريز نره تنهرا قابليرت انردازه در صورتيكه ارتفاع سرريز از حداقل

خواهد بود بلكه كنترل تراز سطح آب در باال دست را نيز تهده دار مي گردد . اگير جريان را دار

د . ژ قابل محاسبه مي باش انر رابطهحداقل ارتفاع مورد نياز كه در باال بيان گرديد از طريق نوشتن

( يك سرريز لبه پهن را نشان مي دهد . انتها باال دست آن معموالگرد شده مري باشرد البتره در بع ري aشكل )

ر مري رود مواقع نيز بصورت تيز بكار مي رود . هنگاميكه يك سرريز لبه پهن بعنوان ابزار برا كنترل سطح آب بكا

زير تقريب زد: رابطهبرا كانالها مستطيلي را مي توان از wHمقدار

3/1

2

2

cminwgb

Q

2

3Y

2

3EH

فروق در نظرر رابطره ز در اسرتخراج شار رو سررري فبودن جريان و توزيع هيدرواستاتيكي اليه ایاز آنجاييكه فرض

همچنين وجود اتالف انررژ بخراطرلزج و تمق آب در اينجا لذا (كه واقعا كار صحيحي نمي باشد )گرفته شده است

مروارد منطقي تر مري نمايرد امرا مري تروان تمرام ايرن minEبجا whبودن سيال و برش ناشي از آن، استفاده از

مرتفع نمود . يعني wCاختالف را با وارد كردن يك ضريب

33

wC تابعي ازwH . و شكل انتها باال دست سرريز و ضريب زبر سرريز مي باشد

اميكررهبرررا سرررريزها واقعرري هنگ L

H w 6.02.0در محرردودهL

H w تغييررر نمايرردwC در محرردوده

00.195.0 wC . است

a سرريز لبه پهن را در فلوم قرار دهيد )

b )بياوريد انتهايي را باال دريچه

c دبي را در چند مرحله تغيير داده و برا هر مرحله )Q 1وY . را اندازه گير نماييد

گامها ذيل را انجام دهيد . Qبرای هر مقدار توجه:

a )1تهايي را باال بياوريد تا ان دريچهY تغيير نمايد

(b 1Y 3وY را

aبرا هر )Q مقدارwC ( 2 رابطهمحاسبه نماييد . ) از را

2/3

3

2

3

2ww bhgCQ

34

bتغييرات )wC را در مقابلL

H w . ترسيم نماييد

ن ير جريان و در آزمايشرگاه مري باشرد .در ا تيز تموما ساده و غالبا استفاده از آن برا اندازه گير لبهساخت سرريز

نوع سرريز جريان تبور از رو بدنه سرريز جدا شده و سپس در اثر جاذبه به پايين سقوط مري كنرد برا توجره بره

تيرز لبهانحنا جريان ، فشار سيال رو تاج سرريز كمتر از فشار هيدرواستاتيك است و بنابراين جريان رو سرريز

يكسان ( wHرو سرريز لبه پهن است . ) البته برا شرايط مشابه يعني برا مقادير سريعتر از جريان

73.106.1برا اين نوع سرريز در محدوده wCضريب wC 00.10زمانيكهP

hw . قرار دارد

حفره ايجاد شده وارد جريان مي گردد از آنجاييكه حجرم ايرن حفرره وفشرار آن سرريز هوا از لبهدر محدوده پايين

ضررور رفته رفته كم مي شود . اين پروسه ، سبب تغيير مشخصات جريان رو سرريز شده و بنا براين هروادهي را

لولره كره از يرك را مي توان با يرك ءمي نمايد . اثرات نامطلوب ناشی از تغيير مشخصه های جريان دراثرايجاد خال

طرف با اتمسفر و از طرف ديگر زير پروفيل جريان قرار دارد مرتفع نمود .

5 - a . سرريز لبه تيز را در فلوم قرار دهيد )

b )انتهايي را پايين آوريد . دريچه

c )Q 1وY . را برا محدوده ا از جريانها مختلف اندازه گير نماييد

2 )- a )Q را طور تنظيم نماييد كه جريان به سطح پايين دست سرريز بچسبد

b )Q 1وY ماييد . را اندازه گير ن

35

3 )- c ( دبي جريان را كم كم اضافه نموده و گام )را تكرار نماييد 2 )

اين تمل را تا آن زمان ادامه دهيد كه جريان از سطح سرريز جدا شود .سپس قرائتهای فوق را برای اين شرايط)جدا

شدن جريان از سطح سرريز( تکرار نماييد.

aبرا تمام اندازه گيريها انجام شده مقدار )wC ( محاسربه و تغييررات 2) معادله را با استفاده از

wC را در مقابلp

hw . ترسيم نماييد

bهي بحث نمائيد.عد از هوا د( در خصوص تغييرات مشخصات سرريز قبل و ب

36

دار باز جريان مي يابد ، در تمام نقاط سطح آزاد جريان فشار اتمسفريك و دارا مقرو برو آ هنگاميكه سيال در يك

برنولي ( معادله انرژ برا سيال تراكم ناپذير بصورت ذيل خواهد بود ) رابطهثابتي است . بنابراين

) انرژ پايه ( و Zفوق رابطهترمها مهم در g

u

2

2

) انرژ جنبشي ( مي باشند

جريان در كانالها رو باز دارا حاالت و اشكال مختلفي است و الزم است تفاوت بين آنها شناخته شود و شرايط

مشخصه جريان و فرضياتي كه در تحليل آنها در نظر گرفته مي شود تعريف شود .

aع به مقطع ديگر : زماني اتفاق مي افتد كه سرتت سيال در مقدار و جهت آن از يك مقط

تغيير ننمايد . برا يك سيال تراكم ناپذير شرايط ايجاد جريان يكنواخت بشرح ذيل مي باشد

i كف كانال بايستي شيب ثابت داشته باشد )

iiيال بايستي در كانال ثابت باشد ( تمق س

iii . آبرو بايستي دارا مقاطع ثابتي باشد )

tconsg

uPZ

2

2

37

ماني اتفاق مي افتد كه سطح سيال با كف كانال مواز نباشد چرا كه تغييرات آنها به لذا جريان غير يكنواخت ، ز

توامل متعدد وابسته مي باشد .

b

c

hwuRwul

در اين رابطه:

w

u

l شاخص طول که برا كانال روباز معادل شعاع هيدروليكي :(hR) گرفته می شودP

ARh (A = سطح

پيرامون مرطوب جريان ( . = Pمقطع جريان و

38

ميباشد . 11.برا كانالها رو باز در حدود eRحد پايين مقدار بحراني تدد

ربوط به كانالها باز جريان آشفته مي باشد . ل مهندسي مئاما توجه داشته باشيد كه در اكثر مسا

usmبررا مقررادير معلرروم eRبرررا محاسرربه ترردد hRmو )/( )( )/(را برابررر wمقرردار 5.0 3mkg 5111

را متناسب با درجه حرارت آب از جدول ذيل استخراج نماييد . بكار ببريد و مقدار

temperture )( c Viscosity of Water ).

(sm

kg

0 5.878310

10 4.292310

20 3.286310

30 2.627310

d جريان آشفته ممكن است شبيه جريان ورقه ا ، زير بحراني باشد البته اگر سرتتش بحد كم باشد كه )

آشفتگيها سطحي همانطور كه به سمت پايين دست حركت مي كند به سمت باال دست نيز حركت نمايد .

ست . اين نسبت به نام فاكتور كنترل در اين خصوص ، نسبت سرتت متوسط جريان به سرتت توزيع امواج ثقلي ا

تدد فرود خوانده مي شود و بي بعد است :

rFgh

u

بطوريكه :

uA

Q

hsb

A

sb

39

بنابر اين اگر :

ghu 1يعنيrF و جريان زير بحراني مي باشد

ghu 1يعنيrF . و جريان فوق بحراني خوانده مي شود

جريان بحراني نام دارد . 1rFتدد

، زبر و ... تعيين ل الزم است كه دبي جريان در كانالي با مشخصات فيزيكي معلوم نظير شكل ،شيبئدر اكثر مسا

گردد .

تئور و آزمايشگاهي اين پارامترها با هم مقايسه خواهد شد رابطهدر اين آزمايش ،

( 5در نظر بگيريد . ) شكل 2و 5حجمي از سيال بين مقاطع

ذيل تعيين مي گردد: رابطهمي دانيد كه انرژ كل در هر نقطه از سيال طبق

g

uhZ

2)(

2

بصوزت زير نوشته مي شود: 2و 5انرژ بين مقاطع رابطهبنابر اين

fhg

uhZ

g

uhZ

2)(

2)(

2

222

2

111

41

مي باشد . 2تا مقطع 5ميزان اتالف انرژ از مقطع fhكه در اين رابطه

21اشد خواهيم داشت و يكنواخت ب دائمحال اگر جريان ، uu 21و hh

بنابراين :

fhZZ 21

sin21از آنجايكه

l

ZZsinlhبنابراين f

كسان مي يكسان هستند بنابراين فشارها هيدرو استاتيكي نيز در اين مقطع ي 2و 5و چون تمق جريان در مقاطع

باشند .

لفه نيرو وزن سيال محصور برين دو مقطرع و نيررو بازدارنرده جريران ، ؤدر اين مسئله ، نيرو محر جريان ، م

نيرو برشي است كه رو سطح تماس جريان با بدنه كانال تمل مي نمايد . يعني

PlS و wAlW داریم

در اين روابط :

W وزن مخصوص آب :

A سطح مقطع جريان :

l : بين دو مقطع فاصله

SW 0sin

41

P پيرامون مرطوب :

0 تنش برشي رو جداره كانال :

رابطه را مي توان بصورت زير نوشت :

(a)

= شيب خط انرژ iو

كامل فرض نماييم مي توانيم از اثرات لزجت صرف نظر كرده و بنابر اين تنش برشي با فشار اگر جريان را آشفته

ناشي از سرتت جريان متناسب خواهد شد

يعني :

(b)

f . ضريب تناسب كه همان ضريب اصطكا مي باشد :

خواهيم داشت . bو aبا توجه به روابط

با توجه به اينكه g

W وhR

P

A : شعاع هيدروليكي ( بنابراين (

PlWAl 0sin

2

0 .2

1uf

iWP

AW

P

A.sin.0

2.2

1. ufiW

P

A

iRf

gu h .

22

)(l

hf

42

در نظر بگيريد f

gc

2 : ضريب شز ( لذا (iRcu h .

مي باشد . يكنواخت دائمشز برا كانالها با جريان رابطهاخير ، رابطه

c وf ضرايب ثابتي هستند كه تابع زبر سطح كانال مي باشند . هر چند كه شكل و اندازه مقطع جريران نيرز

در آنها موثرند.

درسري روابط متعدد در تعيين اين ضرايب با مطالعات آزمايشگاهي توسعه داده شده اسرت كره در اكثرر كتابهرا

وط به جريان آبروها رو باز مشاهده ميگردد .بمر

پيشنهاد مانينگ برا مقايسه با نتايجي كه از آزمايش بدست مي آوريرم اسرتفاده مري رابطهدر اين آزمايش ما از

نماييم .

پيشنهاد مانينگ تبارتست از : رابطه

611

hRn

C

در اين رابطه :

n ضريب زبر مانينگ =

hR شعاع هيدروليكي =

برا استخراج ضريب زبر مانينگ مي توانيم از جدول زير استفاده نماييم .

43

n نوع مصالح

چوب مسطح ,سیمان صاف

کرباس)پارچه کتانی( ,چوب زبر

نچد ,مصالح بنایی خوب

بتن خوب ,آسفالت ,رس کاماًل صاف شده

مصالح سنگی

شن زبر و محکم

کانالها و رودخانه ها با مقاطع منظم

کانالها و رودخانه ها با مقاطع نا منظم

را ميتوان برا استفاده در معادله شز Cدر فرمول مانينگ ، مقدار hRو nبا بكار بردن مقادير مناسب برا

بدست آورد .

كشويي خروجي را ببنديد تا تقريبا نصف تمق كانال پر از آب شود . قبل از خراموش كرردن پمري شرير دريچهابتدا

ب در كانال بماند در حاليكه به آب اجازه مي دهيد كه آرام شده و حالت سكون به خرود گيررد برا جريان را بسته تا آ

44

استفاده از تمق سنجها ريلها هدايت كننده وسايل اندازه گير را مواز كف آبرو گردانيد .حاال ،تمرق سرنجها را

نماييد و با استفاده از فلكه تنظيم دستي شريب كرف آبررو ، و در وسط طول آبرو نصب m 24/2بطور مجزا در

باالتر از تمق سنج پايين دسرت قررار دهيرد . حراال كرف كانرال ./mm 32تمق آب را در تمق سنج باال دست

دارا شيب 400

1 مي باشد .

يد . دريچه كشويي و دبي جريان ورود را طور تنظريم كنيرد كره كشويي را باز كن دريچهپمي را روشن نموده و

گردد . با دقت در تنظيم مي توان خطا در تمرق انردازه گيرر شرده را ترا mm 52تمق آب در وسط آبرو

%پايين آورد..2

ست برا اسرتفاده از روش وزنري و شرير تنظريم ، به خود گرفته ا دائموقتيكه مطمين شديم جريان يكنواخت و حالت

جريان دبي جريان را اندازه گير مي نماييم .

مراحل باال را برا يك سر از دبي ها جريان تا حداكثر مقدار پمپاژ پمي تكرار نماييد .

جتنراب ناپرذير مقدار آشفتگي در مدخل جريان وجود دارد بويژه در جريانها براال كره بخراطر انقبراض ا توجه :

يك متر وجود دارد لذا اندازه گيريها تمق جريران بايسرتي بعرد از ايرن فاصرله فاصله و اثرات آن حدودا تا است

باشد .

ترض كانال را با استفاده از كوليسها دماغه ا شكل چك كنيد دقت داشته باشيد سطح كانال را خراش نيندازيد .

ماييدهمچنين دما آب را اندازه گير ن

45

mm 52 ترض كانال =

c18 درجه حرارت آب =

مقادير تمق ، وزن ، زمان و شيب استفاده شده در آزمايش را نشان مي دهد مقادير محاسبه شده با روش 5جدول

زير بدست آمده اند .

1000

WQ )(

3

sm

31075 ( d)( 2m

31075 2d+)(m

P

Qu )(

sm

P

ARh )( 2

1

m

iR

uC

h

Depth

310d

W

)(kg

t

)(s

i

Q 310

)(3

sm

A 310

)( 2m

u

)(s

m

hR 310

)( 2

1

m

C

13.5 30 108 1/400 0.2778 1.01 0.2747 9.9 55

19.1 60 125 1/400 0.4786 1.43 0.3347 12.66 59

31.2 60 60 1/400 0.9997 2.34 0.4272 17.08 65

38.9 60 45 1/400 1.3225 2.92 0.4529 19.09 69

45.5 60 35 1/400 1.7275 3.41 0.5066 20.54 70

46

را محاسبه نماييم Cمقادير nحاال ما مي توانيم با استفاده از فرمول مانينگ و با فرض مقادير برا ضريب زبر

) ضريب Cمقايسه ا بين 2جدول 075.0nو008.0nو 009.0nو 010.0n. فرض مي كنيم

( hRمانينگ را به ازا مقادير مختلف شعاع هيدروليكي ) رابطهشز ( حاصل از كار آزمايشگاهي و محاسبه شده از

نشان مي دهد .

hR

Chezy C from

expt.

MANING C USING

010.0n 009.0n 008.0n 075.0n

0.0328 98 46 51 58 62

0.0415 106 48 54 60 64

0.0563 116 50 56 63 68

0.0631 117 52 57 64 69

0.0683 125 52 58 65 70

C

باشد: محدوده تغييرات مقادير تدد رينولدز در آزمايش بشرح ذيل مي

mean

e

WudR

برا آبc18 ميانيابي از جدول داده شده برابر وسيله بsm

kg.

10515.3 3 . بدست مي آيد

7.77310515.3

1090.92747.010003

3

eR حداقل

3.296010515.3

105.205066.010003

3

eR حداكثر

47

اشته باشيد كه با افزايش تمق جريان ، سرتت متوسط و نتيجتا تدد رينولدز افزايش مي يابد كه مستقيما برا دتوجه

يان متناسب مي باشد .مقادير تمق و سرتت جر

متناسب با مقادير مذكور افزايش خواهد يافت اين موضوع نيز دور از انتظار نمي باشرد Cبعالوه ، مقدار آزمايشگاهي

، كه از لحاظ هيدروليكي در يرك 29.163و 55365زيرا در خصوص كانال صاف و با تغييرات تدد رينولدز بين

ف اتفاق خواهد افتاد . يعني آشفتگي كامل نخواهد شد . كانال صا

محاسربه شرده برا Cهمچنين ما الگويي از صافي كانال بدست مي آوريم كه اين تمل از طريق در نظر گرفتن مقدار

ت صرورت مانيينگ در مقايسره برا آنهرايي كره از آزمرايش بدسرت آمرده اسر استفاده از مقادير مختلف ضريب زبر

مي گيرد .

برا سيمان صاف يا الستيك صيقلي مي باشد . و اينكه بهترين تقريب برا 010.0nتوجه داشته باشيد كه مقدار

گرفته مي شود . اين نشان مي دهد كه پرس پكس بطور قابرل مالحظره ا صرافتر از 008.0nاستفاده از مقدار

باشد . سيمان صاف مي

مانينرگ رابطره از نتايج آزمايشگاهي بزرگتر از آنهرايي اسرت كره از Cاين موضوع پر واضح است كه انحراف مقادير

بدست آمد و اين تاكيد است بر اينكه چگونه هنوز ما نسبت به كامل نبودن آشفتگي معتقديم .008.0nبا

48

بعنوان يك ابزار اندازه گير دبي جريان مورد استفاده قرار مري گيررد . جريران در ،وانتور ، شبيه سر ريز لبه پهن

ميزان اتالف انرژ در وانتور كمتر از سرريز لبه پهن مي باشد . و گلوگاه وانتور بحراني است

و آزمايشگاهي است ، همچنين در ايرن آزمرايش تئور ين آزمايش مقايسه پروفيلها سطح آب از نظر هدف ما در ا

ضريب تخليه برا وانتور را بدست مي آوريم

زم است فرضي را در نظر بگيريم و آن صرف نظر از اتالفرات انررژ المنظور استحصال معادله پرو فيل سطح آب ه ب

انرژ مخصوص در هر نقطه از كانال تبارتست از : رابطهوگاه وانتور مي باشد در اين صورت در گل

gdb

Qd

g

udE

2

1.

2 22

22

در اين رابطه :

49

E ص = انرژ مخصو

d تمق جريان =

u سرتت متوسط =

b ترض كف مقطع جريان =

Q دبي جريان =

ان دارا شرايط بحراني باشد خواهيم داشت بعالوه ، اگر در گلوگاه ، جري

در اين رابطه :

Td مي باشد . = تمق جريان در گلوگاه

يكه اختالف زياد بين سطح مقطع جريان در مقطع باال دست و گلوگاه وانتور داريم لذا از بلندا سرتت ئاز آنجا

شكل زير در مي آيد .ه ( ب 2) معادله . بنابر اين نمائيمدر باال دست صرف نظر مي

03

2ddT

در اين رابطه

0d . تمق جريان در باال دست مي باشد =

را با هم 3و 5يا 2و 5اگر فرض كنيم كه توزيع سرتت در تمام مقاطع يكنواخت مي باشد آنوقت مي توان روابط

: تركيب نمود بطوريكه

22

2

22

2

)3

2(

1.

23

2

2

1.

Eb

g

QE

gdb

QdE

TTT

EdT3

2

51

ترض گلوگاه مي باشد . Tbدر اين رابطه

يا

22

2

)3

2(.

3

2

Ebg

QE

T

يا

322 )3

2.(.

EgbQ T

0dEبا قرار دادن : خواهيم داشت

بمنظور استفاده از اين روابط برا محاسبه دبي جريان در وانتور بايستي ضريبي بعنوان ضريب تخليه جهت

جريان اتالفات انرژ بكار ببريم بطوريكه تمال خواهيم داشت :

ضريب تخليه مي باشد . dCدر اين رابطه

2

3

2

1

)3

2.(.

EbgQ T

2

3

02

1

)3

2.(.

dbgQ T

2

3

2

1

)3

2.(..

ECgbQ dT

51

شيب كف كانال را در مقدار كمي ) مثال500

1ودا در يك متر خروجري ( تنظيم نماييد و قطعات وانتور را حد

كانال قرار دهيد . در قرار دادن قطعات وانتور دقت نمايد بطوريكه دقيقرا در مقابرل يكرديگر قررار گرفتره و تررض

گلوگاه در طول آن يكسان باشد . پمي را روشن كرده و برا حداكثر مقردار دبري شرير را تنظريم نماييرد .بطوريكره

. ) يعني تمق جريان در نقطه ا از گلوگاه شرايط بحراني در گلوگاه ايجاد گردد3

2تمرق جريران در براال دسرت

. (گلوگاه گردد ، برا اين تمل از تمق سنجها استفاده نماييد

هنگاميكه دبي جريان تثبيت شد آن را اندازه گير و پروفيل سطح جريان را ترسيم نماييد .

در طول وانتور انجام دهيد .mm25تفاده از تمق سنجها و در فاصله ها اين تمل را مي توانيد با اس

بمنظور استفاده از نتايج ، برا تعيين ضريب تخليره وانترور بايسرتي بررا محردوده ا از دبري هرا ، آزمرايش را

ار باشد. به تمق جريران در ابتردا و تكرارنماييد. توجه داشته باشيد كه در همه حاالت در گلوگاه شرايط بحراني برقر

انتها و هر نقطه در گلوگاه وانتور توجه داشته باشيد . همچنين برا محاسربه دبري جريران از كرونرومتر و وزن اب

تخليه شده در مخزن استفاده نماييد .

25m

m b

efo

re

flum

e

Positio

n

(A)=

0

25m

m fro

m A

50m

m fro

m A

75m

m fro

m A

100m

m fro

m A

125m

m fro

m A

150m

m fro

m A

175m

m fro

m A

200m

m fro

m A

225m

m fro

m A

250m

m fro

m A

275m

m fro

m A

300m

m fro

m A

325m

m fro

m A

350m

m fro

m A

71 70 69 68 67 65 61 56 51 48 43 38 33 30 29 28

Table1. Practical Profile Through the Venturi. Depth of Flow in mm against Position

in Channel, for a Flow Rate of 1.80 (Kg/s)

52

( مقادير تمق جريان ، در نقاط مختلف وانتور يا بعبارت ديگر پروفيل جريان را نشان مي دهد .5جدول )

ورت زير محاسبه مي گردد . بص تئور با داشتن مقدار دبي جريان و ابعاد مشخص وانتور پروفيل

=0018

حال g

udE

2

2

بطوريكه تمق آب در باال دست وانتورmm71 است و

gdb

Q

g

u

22 22

22

يا

81.92)1071()1075(

0018.0

2 2323

22

g

u

333 108.76)108.5()1071( E

بطوريكه

( خواهيم داشت: 5) رابطهبا استفاده از

81.92

10018.0108.76

22

23

dbd

22

33 10165.0

)108.76(db

d

2

332 10165.0

)108.76(b

dd

( را نگاه كنيد ( محاسبه مي نماييم و 2)جدول ) d( را برا مقادير مختلف5حال تبارت سمت چي معادله )

( 5ترسيم مي نماييم )شكل dمقادير محاسبه شده را در مقابل

اال دست وانتور و دبي ها مربوطه نشان داده شده ( نتايج حاصله از اندازه گير تمق جريان در ب2در جدول)

است.

smQ

3

1000

18

53

mmbT( با در نظر گرفتن 2( و ) 4دبي جريان نيز از روابط ) 50 281.9وs

mg

محاسبه شده است . بطوريكه :

3

0

3 256.0256.0 dEQ

مي گردد . زير محاسبه رابطهاز نيز ضريب تخليه

23

256.0 E

QC

p

d

= دبي جريان كه بطور تملي اندازه گير شده است ( pQ( ترسيم شده است . )3و مقادير در شكل )

d

)10( 3m

)108.76( 32 dd

)10( 6m

70 32.3

65 49.9

60 60.4

55 65.9

50 67

45 64.4

40 58.9

35 51.2

30 42.1

25 32.4

20 22.7

( dدر مقابل تمق جريان ) 5 معادله محاسبه طرف چي -( 2جدول )

( 3. ) جدول محاسبه نماييم b( را به ازا مقادير مختلف 5در يك زمان ما مي توانيم طرف راست معادله )

( ما مي توانيم اتماق مزدوج در اينجا با مقادير مختلف ترض آبرو 5با استفاده از اين مقادير و ترسيم آنها در شكل )

را پيدا نماييم .

را نگاه كنيد ( 2اين مقادير تمق را ما مي توانيم در ترسيم تئور پروفيل جريان در گلوگاه استفاده نماييم . ) شكل

54

b

)10( 3m

2

165

b

)10( 6m

80 25.7

75 29.3

70 33.7

65 39.1

60 45.8

55 54.5

50 66

(b( در مقابل ترض كف ) 5) معادله محاسبه طرف راست -(3جدول )

مي توان مقايسه ا بين پروفيلها تئور و تجربي بعمل آورد بديهي است كه آب بعنوان يك 2فاده از شكل با است

سيال واقعي دارا تغييرات سريعي در پروفيل سطح خود نمي با شد كه بهتر است تغييرات در شيب منحنري بررا

تطبيق با منحني تئور توسط اثرات و اتالفات اصطكاكي اصالح شود .

استفاده از وانتور بعنوان يك ابزار اندازه گير جريان زماني مفيد واقع مري گرردد كره بتروان بهمران صرورتيكه در

روشرن شرده 3قسمت دوم آزمايش تشريح شد يك ضريب ثابت تخليه برا وانتور يافت . ) اين موضوع در شركل

است (

ير جريان كه از دو رابطه محاسبه مري شرود وجرود دارد . توجه داشته باشيد كه اختالفات قابل مالحظه ا بين مقاد

است . Eو ديگری شامل dيكي از اين روابط شامل

55

اين نشان مي دهد كه در وانتور و در كانال با اين ابعاد نمي توان از سرتت تقرب صرف نظر نمرود . ايرن اختالفرات

نال است كه نمي توان تمال تفاوت سطوح قابل مالحظه ا بين باال دست و گلوگاه وانترور بخاطر كوچكي اندازه كا

ابراين سرتت جريان در باال دست گلوگاه نسبت به سرتت در گلوگاه قابل صرف نظرنمي باشد. بنايجاد كرد و

THEORETICAL AGAINST PRACTICAL FLOW RATES

FOR A VENTURI FLOUME

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

THEORETICAL QUANTITY Q (10^-3 m^3/s)

PR

AC

TIC

AL

QU

AN

TIT

Y Q

(10^

-3 m

/s)

56

PRCTICIAL WATER SURFACE PROFILE THROUGH A

VENTURI FLUME

0

10

20

30

40

50

60

70

80

-25 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350

DISTANCE ALONGE CHANNEL (MM)

DE

PT

H O

F F

LO

W (

MM

)

57

COMPUTATION OF DEPTHS OF FLOW FOR

CHANNEL OF VARYNG WIDTH

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70

DEPTH (M*10^3 )

d (

76.8

*10 ^

-3d

) (m

*10^-6

)

58

Depth

upstream

0d

Ddepth

into

throat

d

Depth

out of

throat

d

Depth

downstream

d

03

2

d

Flow

skg

Practical quantity

)10(3

3

sm

pQ

2

3

0d 2

3

0256.0 dQ

32

102

g

um

g

udE m

2

2

0 2

3

E

2

3

256.0 EQ

)10( 3 2

3

256.0 E

QC

p

d

59

Table: Computation of Discharge Coefficient for Varying Flow Rates

0.0724 0.0635 0.0432 0.0279 1.90 1.80 1.80 4.811 1.23 5.62 0.078 0.022 5.58 0.323

0.0673 0.0597 0.0406 0.0254 1.76 1.60 1.60 4.314 1.10 5.13 0.072 0.019 4.99 0.321

0.0622 0.0559 0.381 0.0241 1.63 1.42 1.42 3.835 0.98 4.75 0.067 0.017 4.44 0.321

0.0572 0.0508 0.033 0.0216 1.50 1.21 1.21 3.376 0.86 4.09 0.061 0.015 3.88 0.313

0.0453 0.0406 0.0267 0.0178 1.20 0.89 0.89 2.415 0.62 3.50 0.049 0.011 2.80 0.321

94

باشد. سرريزها مي نوع در اين تخليه و دبي آب تيغة ضخامت بين روابط بررسي آزمايش اين از انجام هدف

باشد. مي استحصال قابل ذيل از رابطة جريان ، دبي شكل مستطيلي در سرريزها

2

3

2)3

2( HgBCQ d

: شكل مثلثي و در سرريزها

2

5

)2

tan(2)15

8( HgCQ d

باشد. مي تخليه ضريب dCفوق طدر رواب

05

كنيرد نمائيرد. دقرت نصرب آن هنگهدارنرد صفحة ( را رو يا مثلثي )سرريز مستطيلي سرريز مورد آزمايش صفحه

وارد دهيرد آب شير، اجازه باز كردنو با كرده را روشن قرار گيرد. پمي نگهدارنده صفحة باال دست سرريز در قسمت صافی كه

و صربر نمائيرد ترا را بسته شيركنترل هنگام شود در اين سرريز تخليه باال بيايد و از رو آب شود. صبر كنيد تا سطح كانال

بررا كره نمائيررد. )در صرورتي كراليبره آب را بررا سرطح گيرر انردازه كرش خررط سررريز برسرد.حال پررائيني لبرة بره آب سرطح

سرررريز و بررين فاصررله باشرريد در وسررط داشررته بپرسرريد( توجرره آزمايشررگاه نداريررد ازمتصررد اييآشررن تمررل ايررن

H معرادل آبري و ارتفراع شرده وارد كانرال را براز نمائيرد ترا آب شير كنترل باشد. سپس قرار داشته جريان كننده آرام صفحه

گيرر انردازه از مخزن را با استفاده جريان دبي همچنينو گير رااندازه ارتفاع اين كش از خط سريز ايجاد شود. با استفاده رو

نمائيد. گير رااندازه و ارتفاع جريان دبي حالت 51نمائيد و مجموتًا در باز يا بسته بگيريد. شير را كمي اندازه و زمان حجمي

دهيد. هر دو سرريز انجام را برا شده بيان مراحل

05

a بنويسيد. جدول و در يك زير را محاسبه ر كميتها

3

2

QdCHlogQlogHQ

b 3 ها ر منحني

2

Q در مقابل H Log Q در مقابل Log H ،dC در مقابل H نمائيد. را رسم

c ر مقدار متوسط dC نمائيد محاسبه از آزمايش ازاء مقادير حاصله را به

d بين رابطة بخواهيم ر در صورتيكه HQ فرمول را بوسيلة nKHQ مقادير بزنيم تقريبn k نمائيد. را محاسبه

a بنويسيد. زير را در جدولي ر كميتها

dC5و

2

QوHوQ

b ها ر منحني Q در مقابل H وdC در مقابل H نمائيد. را ترسيم

c رdC منحني از شيب را با استفادة (QH.پيدا كنيد )

d بين رابطة بخواهيم ر در صورتيكه HQ فرمول را بوسيلة nKHQ مقادير بزنيم تقريبnk نمائيد. را محاسبه

05

05

ها در لوله اصطكاكي افت بررسي

باشد. مي جريان متوسط شدت درمقابل لوله در طول از اصطكا ناشي افت تغييرات بررسي آزمايش اين از انجام هدف

باشد. مي ذيل بصورت رابطه زنند شكل مي تخمين يسباخاو دارسي از رابطة ها را معمواًل با استفاده در لوله اصطكاكي افت

g

V

D

Lfh f

2

2

f: اصطكا ضريب ،Lلوله : طول ،Dقطر لوله V:صاف ها در لوله متوسط سرتت f از تابعيNR باشد بطوريكه مي :

صاف ها در لولهnR

f16

و

DvRh

..

( را براز كنيرد. c) جريران و شرير كنتررل نموده را روشن نمائيد. پمي وصل پمي خروجي ( را مستقيمًا بهA) د ورو هر لول5

برا مررتبط پالسرتيكي لوله شوند. كليپس مجاور پر از آب ها و لوله موردآزمايش تا لوله ( را باز نموهI) شير كنترل همچنين

را را براز وديگرر يكي كه طريق اين كنيد به را باز و بسته ا جيوه مانومتر تخليه را ببنديد. پيچها مانومنتر آبي

شود. خارج هوا ازسيستم كار را تكرار كنيد تا تمام دهيد و اين انجام تكس و بعد تمل بسته

از هرر يرك فشرار را رو باشيد. ارقرام داشته لوله را از داخل ( را كاماًل باز كنيد تا حداكثر دبيI) ر شير كنترل 2

نمائيد. گير و كرونومتر انداه ازاستوانه را با استفاده بخوانيد و دبي ا مانومتر جيوه ها اخهش

نمائيد. گير دبي را اندازه هر بار كاهش كمتر شود برا تا مقدار دبي بسته ( را كميI) ر شير كنترل 3

برسد تكرار نمائيد. mm32مانومتر به ها در شاخه جيوه سطوح اختالف را تا هنگاميكه ر مرحله 4

09

برا براز تمرل نمائيرد. ايرن اسرتفاده لذا از مرانومتر آبري است شده كم ا مانومتر جيوه دقت چون مرحله ر در اين 2

را در مررانومتر آبرري مررايع سررتونها گيرررد. سررطوح مرري انجررام مرررتبط پالسررتيكي هررا لولرره كليررپس كررردن

فشررار قرررار بگيرنررد. وقترري كررش خررط ارقررام لكرررد تررا مقابرر ( تنظرريمL) شررير هرروا وسرريلة برره ترروان مرري

( Lشرير ) بره پمري لولره ( برا اتصرال Mهروا ) باشرد از پمري الزم دلخواه اندازة به تغيير سطوح برا بيشتر هوا

كرد. استفاده توان مي

برسرد تكررار mm521 مرانومتر بره ها در شاخه سيال سطوح اختالف كه نمائيد و تا زماني تمل مرحله ر شبيه .

ائيد.نم

(I) شرير كنتررل تمرل ايرن پرذيرد بررا صرورت از مخرزن بايسرتي مرورد آزمرايش لولره تغذيه مرحله ر در اين 5

در مخررزن خروجرري و برره جرردا كرررده پمرري ( را از خروجرريA) ورود ( را ببنيديررد. لولررهCشررير ) و سررپس

كنيد. صلو پمي خروجي ( رابهB) ورود لولة نمائيد. سپس وصل مخزن قاتده

نمائيرد را تنظريم پمي اصلي شير خروجي طور مخزن از پر كردن و پس ( را باز كردهc) شير كنترل ر با احتياط 8

شود. ( خارجN) خروجي از لولة آب مقدار كمي ( كاماًل بازستIشير ) در حاليكه كه

تكرار نمائيد. مرحله از ر 9

فشرار برا مرانومتر گيرر وانردازه شرود مري تغذيره تقيمًا از پمري مسر لوله زمانيكه يعني حاالت در تمامي

از لولره كره زمراني يعنري شرود مري خوانرده مرانومتر آبري فشرار توسرط ايكره گيررد و مرحلره مي صورت ا جيوه

دهيد. انجام قرائت ، حداقل حالت دو هر ، در گردد مي تغذيه مخزن

00

گزارش تهيه -ج

مرايع ارتفراع را برر حسرب fhو مقادير نموده ثبت را در جدولي شده گير اندازه جشها و دبيفشار سن شده قرائت ر ارقام 5

را متوسرط سررتت لولره مقطرع سرطح با محاسربه نمائيد. همچنين مذكوريادداشت و در جريان كرده حساب آب يعني سيستم

نمائيد. اضافه جدول و به كرده حساب بنويسيد. مقادير زير را و در جدول محاسبه هر رديف برا

nLogRوnRوLogfوLogvوfLogh2وv

كنيد. زير را رسم ها ر منحني 2

fLogh در مقابل Logv ( هشمار )منحني

Logf در مقابل nLogR ( شمارة )منحني

cV ( با قرار دادن است آرام جريان كمتر از آن )كه =nR آوريد. بدست

cVV برا ( شماره نيكنيد )منح را رسم V در مقابل fh منحني

cVV برا منحني fh در مقابل V ( شماره كنيد )منحني را رسم

n را در رابطه nk شماره از منحني ر با استفاده 3

f KVh آوريد. بدست

n را در رابطة k , nمقادير شماره از منحني ر با استفاده 4

nKRf آوريد. بدست

آوريد. بدست در لوله اغتشاشي جريان را برا f مقدار متوسط شماره ر از منحني 2

آوريد. بدست آب را برا مقدار شماره ر از منحني .

كند؟ زير را تاييد مي روابط ر آيا نتايج 5

آرام جريان در

25.0079.0 مغشوش جريانبرای nRf

باشند؟ مي جريان رژيم دو نوع دهندة نشان آزمايش آيا نتايج -8

nR

f16

05

05

. اسرت شده پمپها گريز از مركزطراحي مشخصات منظور بررسي به پمي آزمايشگاهي دستگاه شرح دستگاه: –الف

باشرد. حرداكثر مي دور دقيقه 521از صفر تا سنج سرتت و دارا كنترل متغير و قابل با سرتت دو تدد پمي شامل دستگاه

. اسرت شرده داده نشران در صفحة گاهدست كلي باشد شكل بار مي در فشار يك ليتر در دققيه هر دوپمي پمپاژ توسط قابل دبي

مرورد نيراز پمپهرا نيرز از شرود. آب مري گيرر انردازه كيلروگرم 52حرداكثر با ظرفيت مخزن از يك با استفاده جريان دبي

شود مي ليتر تأمين با ظرفيت مخزن يك

و ، سرر تكري لرت هرا در حا پمري مشخصره ها حنينم و ترسيم تعيين آزمايش از انجام هدف : آزمايش تئور -ب

باشررد و مرري مشرركل تملرري از نظراسررتفاده رياضرري معررادالت توسررط پمرري يررك كررار شرررايط دادن نشرران اسررت مررواز

دهنرد ترا اسرتفاده نشران مشخصره ها منحني بنام هائي منحني را رو الزمه مشخصات كليه كه است شده سعي جهت بهمين

( H-Q) مشخصرة منحنري برخروردار اسرت خاصري از معروفيرت هرا كره منحني از اين تر گردد. يكي تر وتملي راحت از آن

اسررت شررده داده زيرنشرران در شرركل مختلررف سرررتتها برررا پمرري يررك مشخصررة هررا از منحنرري ا دارد.نمونرره نررام

دارند. در تفاوت و...( با هم ر )سانتريفوژ،محو مختلف ها پمي ( برا H-Q) جريان بده در مقابل ارتفاع منحني فرم

محور رو آن ماكزيمم باشد. و معمواًل نقطه مي سهمي شكل به ارتفاع مشخصة سانتريفوژ منحني ی، در پمپها کلي حالت

H.ها قرار دارد

H

Q

05

- A

قرار گيرند در طور مواز به چند پمي كه هنگامي

گردد. در مي مرتبط مشتر رانش مجرا يك پمپهابه خروجي مجرا حالت اين

در مثال خواهد بود بعنوان هر پمي ها دبي پمپها برابر جمع مجموتة (دبیH) معلوم ارتفاع يك برا نتيجه

. است شده داده نشان شبكه يك در رو يكسان دو پمي زيراتصال شكل

. بزرگترر اسرت ترکیرب هرر دو پمري (Q) دبري ( از نصرف Q) تنهرائي بره پمري شود دبري يرك مي مشاهده كه بطور

(2

QQ )

نيرز حالرت ديگرر در ايرن باشرد. بعبرارت مري يكسران ها پمي اتصال شبيه متفاوت ها مشخصه با منحني چند پمي اتصال

زير كرد در شكل جمع ، دبي پمپها را با همHهر مقدار برا . است پمپها كافي تركيب مشخصة منحني آوردن بدست برا

دهد. مي را نشان كار دو پمي نقطة آوردن بدست و نحوه متفاوت ها با مشخصه دو پمي مواز اتصال

04

EF ( را درقسرررمتQ,Hپمپهرررا ) مجموتررره مشخصرررة منحنررري C سرررتميس اگرررر منحنررري كررره اسرررت برررديهي

كار خواهد كرد. نمايد. تنهاپمي پمپها(قطع تركيب مشخصه و منحني Q پمي مشخصه منحني مشتر حيه)نا

- B

قرررررررار گيرنررررررد در شرررررربكه يررررررك رو بطررررررور سررررررر چنررررررد پمرررررري كرررررره هنگررررررامي

و آب أمينتر مخرزن بره اولري پمري مكرش گرردد. لولره مري مررتبط بعرد پمري مكرش لولره بره پمري يك رانش لوله حالت اين

اگرر مثال كند. بعنوان پمپها تبور مي ( از كليهQ) دبي يك حالت گردد در اين مي متصل فوقاني منبع به پمي آخرين رانش لوله

n دبي باشند و اگر برا مرتبط بهم بطور سر هم مشابه پمي (Q پمي يك پمپاژ( توسط )ارتفاع ايجاد شده ارتفاع H ،باشد

nدبري توانند بررا مي پمي Q ارتفراع n.H سرازند مري مررتبط را بطورسرر چنرد پمري وقتري را ايجراد كنرد بنرابراين

دهند. پمپاژ را افزايش ( ارتفاعQ) دبي يك باشند برا خواسته كه

. است شده داده كار نشان و نقطة يكسان با سرتت يكسان دو پمي زير ارتباط در شكل

1,2

55

پمپهاي مجموعه مشخصه منحني

QHهر مقدار ( برا پمپها )بطور سر تركيب مشخصة منحني آوردن بدست شود برا مي مشاهده در شكل ر كههمانطو

ياد نيز نظير مطلب بطور سر متفاوت ها مشخصه با منحني چند پمي تركيب مشخصة منحني . تعيين ايم را دو برابر كرده

. نمائيم مي جمع ها را با هم QHمقدار هر ديگر برا باشد بعبارت مي يكسان چند پمي برا شده

4ترا بوسيله فشارسرنجها هر پمي برا و رانش مكش . فشارها است شده داده نشان 2و5 مدار پمپها در شكل چگونگي

شود. مي گير اندازه

فشرار و همچنرين P1 و رو كنترلV1شير توسط را ببنديد. فشار مكش V2را باز و شير V1شير پمي انداز راه برا

( دور در ثانيره 51)مرثاًل مقردار براالئي يرك را بره پمي شود. سرتت مي داده نشانP2 و رو كنترل V6شير توسط رانش

نمائيرد. اشرت را يادد و رانرش مكرش باشريد. فشرارها راداشرته راكاماًل براز كنيرد ترا حرداكثر دبري V6برسانيد. شير

ديگر شرير تكرار نمائيد يا بعبارت ديگر دبي فوق را برا مراحل نمائيد. حال و يادداشت گرفته را اندازه مقدار دبي همچنين

دهيررد، را انجررام جريرران دبرري گيررر و انرردازه و رانررش فشررارهای مكررش وقرائررت بسررته كمرري را در هررر مرحلرره خروجرري

بماند. باقي ثابت شده در مقدار انتخاب پمي وق، سرتتف مراحل باشيد در تمام داشته توجه

( تكرارنمائيد. دور در ثانيه1.)مثال كمتر سرتت را برا ياد شده مراحل تمام حال

1,2

1,2

55

شود. ضمنًا مي انجام مخزن داخل به آب مقدار مشخصي ريزش زمان گرفتن با اندازه جريان گير دبی گردد اندازه مي يادآور

مخزن برگردد. داخل مجددًا به باز شود تا آب بايستي مخزن ، شير تخلية جريان دبي گير بعد از هر اندازه

: مذكور شامل جدول بنوسيد ستونها مخصوص رهر دو برا جدول يك را بصورت حاصله ها قرائت

dPفشار سنج : فشار رانش( P2)

sPفشار سنج : فشار مكش( P1)

Vشده گير اندازه آب : حجم (liter)

tگير شده اندازه : زمان (s)

sP-dPارتفاع : ( پمپاژH)

Qجريان : دبي (V/t)

و فشرار P3 و رو كنتررل V2شرير توسرط را باز كنيرد. فشرار مكرش V2و شير را بسته V1شير پمي انداز راه برا

شرررررررررود.بطور مرررررررري داده نشرررررررران P4 و رو كنتررررررررررل V6شررررررررير توسررررررررط رانررررررررش

هرر دور را بررا حاصرله هرا قرائرت دهيرد.همچنين نيرز انجرام پمري اين برا شده تشريح پمي برا كه مراحلي كليه مشابه

نمائيد. تهيه جدول يك بصورت مخصوص

و P3,P1 ورو كنتررل V1,V2شرير توسرط مكرش را باز كنيد. فشرارها V3,V2,V1 و شيرها را بسته V4شير

مقردار را بره هر دوپمي نمائيد. سرتت كنترل V6شير رابوسليه شود فشار رانش مي داده نشان P4,P2 رو رانش فشارها

( دور در ثانيه 51يا داشتيد برسانيد )يعني 65 هر دو پمي برا كه و مشتركي مشخص

نمائيرد. را ثبرت و مقدار دبي و مكش رانش باشيد فشارها را داشته تا حداكثر دبي را كاماًل باز نموده V6يا شير خروجي

را شرير خروجري تدريجي يا بستن جريان دبي ميزان فوق را تكرار نمائيد. كاهش ها و قرائت بسته را كمي شير خروجي حال

55

هررررر دو سرررررتت باشرررريد در هررررر مرحلرررره داشررررته تكرررررار نمائيررررد. توجرررره همرحلرررر چنرررردين برررررا

بماند. باقي ثابت اوليه شده مقدارانتخاب رو پمي

: شامل جدول نمائيد. ستونها تنظيم جدول يك را بصورت حاصله نتايج

T, V, Q , P4-P3 , P2-P1, P4,P3,P2,P1

را برا حاصرله د. منحنري ير م نمائيرسر تپمپهارا مرواز اتصرال مشخصرة ش منحنييمازج حاصل از آينتا آنچه به با توجه حال

نمائيد. مقايسه مواز پمپها درتركيب تئور از قوانين حاصل منحني

اند. درآمده سر بحالت ها اكنون را ببنديد. پمي V3,V1 با باز و شيرها V4,V2 شيرها

كار كنند فشار تا هر دو با هم نموده شود.پمپها را روشن مي انجام هر دو پمي توسط و رانش كيدهم پمي توسط مخزن آب

و كنترل V6شير توسط يك شماره پمي شود. فشار رانش مي خوانده P3 و رو كنترلV2شير دو توسط شماره پمي مكش

دهيد. نيز انجام خصوص شد دراين انبي دو پمي مواز اتصال برا كه مراحلي شود. تمام مي داده نشان P2 رو

: مورد نظر شامل جدول نمائيد. ستونها تنظيم جدول يك را بصورت حاصله نتايج

Q,T,V, P2-P3 , P2,P3

نمائيد و در ترسيم شد.نمودار پمپها بيان سر اتصال به مربوط آزمايش تئور در قسمت آنچه به با توجه حال

را با آنها سر اتصال مشخصة ( و منحني قبلي از آزمايشات حاصله )نتايج تكي و دو بصورت يك شماره پمي مشخصة منحني آن

از حاصله را با منحني حاصله دهيد. منحني نشان آزمايشگاهي ازنتايج استفاده

.نمائيد مقايسه سر ها پمي درتركيب تئور قوانين

55

59

50

دهيمنمايش ehاگر افت انرژی رابا ديگرافت انرژی در اتصاالت تابعی از ارتفاع نظير سرتت می باشد بعبارت

خواهيم داشت :

g

VKhe

2

2

رابطه : اين در

ehاتالفات موضعی در محل اتصاالت :

V( سرتت متوسط آب در داخل لوله :s

m)

K: افت انرژی ضريب

با استفاده از فشار سنج جيوه ای يا فشار سنج آبری )هرر کردام مناسرب آزمايشطرفين اتصاالت مورد افت انرژی در

را انجام دهيد( آزمايش. )حداقل با پنج دبی مختلف نمائيداست( برای دبی های متفاوتی اندازه گيری

55

نيز مشرخص مری باشرد لردا آزمايشو قطر لوله مورد ار آنجا که در هر مرحله دبی جريان را اندازه گيری می نمائيد

( در هرر ehمحاسبه می گردد بنابراين با استفاده از رابطه اصلی مذکور و با توجه بره اينكره اتالفرات ) جريانسرتت

(را محاسبه نمود.Kافت ) ضريبمرحله با قرائت اختالف ارتفاع فشارسنج های مورد نظر بدست می آيد می توان

و برای کليه دبی ها قرائت شده انجام ميگيرد. آزمايشمراحل فوق برای تمام اتصاالت مورد

حال برای هر کدام از اتصاالت جدولی که ستون های آن کليه موارد قرائت شده و نتايج محاسبات را نشان مری دهرد

محور افقی( Vمحور قائم وK.) نمائيد را ترسيم Vدر مقابل K تغييراتتشکيل دهيد و منحنی

تغييررات )متوسط( را محاسبه و بنويسريد و در خصروص Kدر نهايت در مجاورت تمام منحنی ترسيم شده مقدار

.نمائيد آن بحث