القفزات الهيدروليكية

ملاحظة: تستخدم هذه التجربة مضخة غاطسة قوية نسبيا. يجب توصيل المضخة بمأخذ GFCI فقط لتقليل المخاطر الكهربائية. تأكد من عدم وجود أجهزة أخرى تعمل بنظام مكيف الهواء بالقرب من التجربة.

1. تصنيع مرفق التدفق والخزان مفتوح القناة (انظر الرسم البياني والصورة ، الشكل 3)

1. أطوال قطع بسمك ~ 6.0 مم × لوح أكريليك شفاف بعرض 9.5 سم بأطوال التالية: 2×15 سم ، 2×25 سم ، 1×34 سم ، 1×41 سم (الشكل 3 أ). يوصى باستخدام منشار طاولة أو قاطع ليزر للتأكد من أن الحواف مسطحة نسبيا وأن الألواح لها سمك متساو.
2. قم بقطع الثقوب في الزوايا اليمنى السفلية من لوحي الأكريليك مقاس 60 × 45 سم لتركيب مقياس التدفق (الشكل 3 أ). قم بقطع ثقب في الجانب الأيمن العلوي من الورقة الأمامية لتثبيت صمام التحكم في التدفق.
3. استخدم الأسمنت الأكريليكي ( على سبيل المثال ، SCIGRIP 16) لربط ألواح الأكريليك كما هو موضح في الشكل 3 أ. تأكد من التهوية الكافية وارتداء القفازات عند التعامل مع الأسمنت الأكريليك. من المفيد تطبيق الأسمنت بحقنة إبرة واستخدام شريط لاصق لوضع الألواح أثناء المعالجة. اترك الأسمنت يشفى لمدة 24-48 ساعة.
4. قم بتثبيت مقياس التدفق على اللوحة الأمامية وقم بتثبيته بالبراغي المتوفرة. قم بتثبيت 1 NPT إلى 1/2 NPT لتقليل التركيبات على منافذ مدخل ومخرج مقياس التدفق. قم بتثبيت 1/2 NPT إلى 0.5 بوصة. محولات تركيب شائكة ذات قطر داخلي لتلك التركيبات.
5. قم بتثبيت 0.5 بوصة. معرف و 0.75 بوصة. التركيب الشائك على صمام البوابة (التحكم في معدل التدفق). قم بتوصيل التركيب الشائك بالمضخة الغاطسة بطول ~ 20 سم من الأنبوب بحيث يصطف مقبض الصمام مع الفتحة الموجودة في الجزء العلوي الأيمن من حاوية الأكريليك (الشكل 3 ب - ج).
6. أدخل المضخة في الخزان السفلي ، وقم بتثبيت الصمام بحيث يمر جذع الصمام عبر فتحة التثبيت ويكون المقبض خارج العلبة (الشكل 3 ج).
7. أدخل لوحة أكريليك عمودية بالقرب من جزء المدخل من مرفق التدفق بحيث يكون هناك فتحة 5.0 مم تقريبا تحتها (الشكل 3 ب - ج). سيعمل هذا المكون كبوابة سد ، ويمكن رفعه وخفضه للتحكم في التدفق من الخزان العلوي إلى القناة.
8. املأ الخزان العلوي بشكل غير محكم بوسادة تنظيف من الصوف المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ. يساعد ذلك في توزيع تدفق المياه الداخلة بالتساوي عبر القناة.
9. قم بتوصيل مخرج الصمام بمدخل مقياس التدفق بطول الأنابيب البلاستيكية الناعمة. قم بتوصيل مخرج مقياس التدفق بالخزان العلوي بأنابيب بلاستيكية. تأكد من أن مدخل الأنبوب إلى الخزان العلوي مثبت جيدا حتى لا يتأرجح عند تشغيل المضخة.
10. املأ الخزان السفلي بالماء.

2. إجراء التجربة

1. قم بقياس ارتفاع الفجوة أسفل البوابة باستخدام مسطرة، وقم بالإشارة إلى القيمة ك H₁.
2. قم بتشغيل المضخة ، واضبط معدل التدفق باستخدام الصمام على معدلات تدفق مختلفة (5 - 15 لترا دقيقة ^-1 ). استخدم مسطرة لقياس عمق السائل في اتجاه مجرى النهر من البوابة (H₂) لكل حالة.
3. راقب نوعيا أشكال القفزات الهيدروليكية التي تتشكل بمعدلات تدفق مختلفة. راقب الحد الأدنى لمعدل تدفق العتبة لتشكيل قفزة هيدروليكية. أكثر حدة وسعة أكبر (H₂ -H₁}) ، يجب أن تحدث القفزات بمعدلات تدفق أعلى.

3. تحليل البيانات

1. لكل حالة معدل تدفق، احسب سرعة المدخل، V₁، من معدل التدفق الحجمي. حيث هو معدل تدفق الحجم و W هو عرض القناة.
2. تقييم رقم فرود المدخل () وعمق السائل النظري لكل حالة (المعادلة 4). قارن هذه القيم بأعماق القفز المقاسة.

الشكل 3: أ. التخطيطي والأبعاد لهيكل المنشأة. b. مخطط تدفق منشأة القفز الهيدروليكي. ج. صورة موصوفة للمنشأة التجريبية.