קפיצות הידראוליות

הערה: ניסוי זה משתמש במשאבה צוללת חזקה יחסית. המשאבה צריכה להיות מחוברת לשקע GFCI רק כדי למזער סיכונים חשמליים. ודא שאין התקנים אחרים המופעלים באמצעות מיזוג אוויר הפועלים בסמוך לניסוי.

1. ייצור מתקן זרימה ומיכל פתוחים (ראו תרשים וצילום, איור 3)

1. אורכים חתוכים בעובי של כ-6.0 מ"מ × יריעת אקריליק בהירה ברוחב 9.5 ס"מ באורכים הבאים: 2×15 ס"מ, 2×25 ס"מ, 1×34 ס"מ, 1×41 ס"מ (איור 3a). מומלץ להשתמש במסור שולחן או בחותך לייזר כדי להבטיח שהקצוות שטוחים יחסית ולסדינים יש עובי שווה.
2. חותכים חורים בפינות הימניות התחתונות של שתי יריעות אקריל 60 × 45 ס"מ להרכבה במד הזרימה (איור 3א). לחתוך חור בצד הימני העליון של הסדין הקדמי כדי להתקין את שסתום בקרת הזרימה.
3. השתמש במלט אקריליק(למשל,SCIGRIP 16) כדי לקשר את לוחות האקריליק כפי שצוין בתאנה. 3a. יש להקפיד על אוורור נאות וללבוש כפפות בעת הטיפול במלט האקריליק. זה מועיל ליישם מלט עם מזרק מחט ולהשתמש סרט מיסוך כדי למקם לוחות במהלך הריפוי. אפשר למלט לרפא במשך 24 - 48 שעות.
4. התקן את מד הזרימה בלוח הקדמי והדבק עם הברגים שסופקו. התקן אביזרי הפחתת NPT עד 1/2 NPT 1 ביציאות הכניסה והשקע של מד הזרימה. התקן 1/2 NPT עד 0.5 אינץ'. מתאמי תיל בקוטר פנימי לאביזריות אלה.
5. התקן 0.5 ב. תעודת זהות ו-0.75 ב. זיהוי תיל מתאים על שסתום השער (בקרת קצב זרימה). חבר את התאמת התיל למשאבה הצוללת עם אורך ~ 20 ס"מ של צינורות, כך ידית שסתום קווים עם החור בצד ימין העליון של מארז אקריליק (איור 3b-c).
6. הכנס את המשאבה למאגר התחתון, והתקן את השסתום כך שגזע השסתום יעבור דרך חור ההרכבה והידית נמצאת מחוץ למתחם (איור 3c).
7. הכנס לוח אקרילי אנכי ליד החלק הכניסה של מתקן הזרימה, כך שיש כ 5.0 מ"מ פתח מתחתיו (איור 3b-c). רכיב זה ישמש כשער הסכר, וניתן להעלות ולהוריד אותו כדי לשלוט בזרימה מהמאגר העליון לערוץ.
8. מלאו את המאגר העליון באופן רופף עם כרית סורק צמר נירוסטה. זה עוזר להפיץ זרימת מים נכנס באופן שווה על פני התעלה.
9. חבר את שקע השסתום למפרצון מד הזרימה עם אורך של צינורות פלסטיק רכים. חבר את שקע מד הזרימה למאגר העליון עם צינורות פלסטיק. ודא כי צינור הצינורות למאגר העליון מעוגן היטב, כך שהוא לא להתנדנד החוצה כאשר המשאבה מופעלת.
10. ממלאים את המאגר התחתון במים.

2. ביצוע ניסוי

1. מדוד את גובה הרווח מתחת לשער באמצעות סרגל וציין את הערך כ- H₁.
2. הפעל את המשאבה, ולהתאים את קצב הזרימה באמצעות השסתום לשיעורי זרימה שונים (5 - 15 l min^-1). השתמש בסרגל כדי למדוד את העומק הנוזלי במורד הזרם מהשער (H₂) עבור כל מקרה.
3. התבוננות איכותית בצורות הקפיצות ההידראוליות שנוצרות בקצבי זרימה שונים. שים לב לקצב זרימת הסף המינימלי להיווצרות קפיצה הידראולית. משרעת חדה יותר, גדולה יותר (H₂ -H₁), קפיצות צריכות להתרחש בקצבי זרימה גבוהים יותר.

3. ניתוח נתונים

1. עבור כל מקרה קצב זרימה, חשב את מהירות המפרצון, V₁, מקצב זרימת נפח. כאשר קצב זרימת עוצמת הקול ו- W הוא רוחב הערוץ.
2. הערך את מספר פרויד ( ) ואת העומק הנוזלי התיאורטי במורד הזרם עבור כל מקרה (Eqn. 4). השווה ערכים אלה עם מעמקי קפיצה במורד הזרם.

איור 3: א. תרשים סכמטי וממדים של מבנה המתקן.b. תרשים זרימה של מתקן קפיצה הידראולי.c. תמונה מסומנת של מתקן ניסוי.