آزمایشگاه مکانیک سیالات - آزمايش چهارم : ونتوری فلوم
آزمايش چهارم : ونتوری فلوم
مقدمه :
ونتوري فلوم يك انقباض تدريجي در كانال ايجاد مي‌كند كه در گلوگاه آن آب شتاب مي‌گيرد و سپس با يك گشادگي تدريجي به عرض اوليه مقطع (عرض قبل از قرار دادن ونتوري فلوم) برمي‌گردد. در مقطع گشاد شده آب ممكن است همچنان داراي شتاب بوده و جريان فوق بحراني باشد و يا ممكن است از شتاب آن كاسته شود و جريان در گلوگاه بايد بحراني باشد. همين خاصيت است كه ممكن مي‌سازد تا از فلوم‌ها براي اندازه گيري جريان استفاده گردد. براي اندازه‌گيري دبي جريان تنها لازم است ارتفاع آب در بالا دست اندازه‌گيري شود. در مقايسه با سرريزها نصب و احداث آن سختتر و هزينه بردار تر است ولي داراي دو مزيت است اول اينكه داراي اتلاف انرژي بسيار كمتري از سرريزها مي باشد و همچنين آب ضمن عبور از گلوگاه ذرات جامد و رسوبات معلق را با خود مي شورد و مانع ته نشيني آنها در كانال مي شود را در كانال ته نشين نمايد.
شرح آزمايش:
ابتدا قبل از قرار دادن ونتوري فلوم جريان را در كانال اندازه‌گيري مي كنيم و با استفاده از معادله مانينگ و مقادير اندازه‌گيري شده دبي، شعاع هيدروليكي، مساحت مقطع و بدست آوردن ضريب مانينگ شيب طولي كانال را محاسبه مي‌نماييم.
تئوري آزمايش :
در تئوري ساده جريان در پروفيل جريان گسستگي رخ مي‌دهد ولي در عمل آب به نرمي در طول فلوم پايين مي‌افتد.
روابطي كه از آن براي بدست آوردن دبي در مقطع بحراني استفاده مي‌نماييم به اين شرح است.
به دليل وجود شرايط بحراني در گلوگاه داريم:
عدد فرود نيز در گلوگاه برابر واحد است:
جريان از ميان فلوم بر حسب سرعت و سطح مقطع جريان برابر
با استفاده از معادله‌هاي فوق داريم
سرانجام براي احتساب كاهش در Q بدليل افت اصطكاكي ضريب جريان C را وارد معادله كرده و خواهيم داشت:
حال با استفاده از فرمولهاي فوق و مقادير بدست آمده از آزمايش مقادير ضريب افت اصطكاكي را براي دبي‌هاي مختلف بدست مي‌آوريم.
سپس با قرار دادن دريچه در پايين دست مشخصات لازم براي رسم پروفيل سطح آب را در سه مرحله مي خوانيم و به كمك آنهاپروفيل سطح آب را رسم مي كنيم.
ضرايب افت براي دبي‌هاي مختلف نشانگر آن است كه هرچه دبي بيشتر شود دقت رابطه تئوري بيشتر خواهد شد. حال نمودار دبي عملي را بر حسب دبي تئوري رسم مي‌نماييم.
نتايج حاصل از آزمايش :
تعيين ضريب تخليه ونتوری
|
E (m) |
Weight (Kg) |
T (s) |
Test No | ||
|
9.13 |
7.16 |
0.0718 |
12 |
16.67 |
1 |
|
7.90 |
5.88 |
0.0652 |
12 |
20.40 |
2 |
|
6.79 |
4.88 |
0.0589 |
12 |
24.56 |
3 |
|
5.47 |
3.91 |
0.051 |
12 |
30.65 |
4 |
|
4.20 |
2.97 |
0.0428 |
12 |
40.39 |
5 |
|
3.60 |
2.40 |
0.0386 |
12 |
49.92 |
6 |
|
1.21 |
1.68 |
0.0314 |
12 |
71.36 |
7 |
ضخامت ونتوری – عرض کانال = عرض وسط ونتوری
mm 53.85 = عرض کانال
mm 26 = ضخامت ونتوری
mm 27.85 = 26 – 53.85 = عرض وسط ونتوری
تعيين عدد فرود و نوع جريان
|
500 |
450 |
400 |
350 |
320 |
300 |
270 |
250 |
200 |
100 |
0 |
X |
|
22.25 |
22.5 |
20.6 |
21.4 |
26.15 |
32.15 |
28.3 |
42 |
54.4 |
58.5 |
57.75 |
y |
|
نوع جريان |
Fr |
| ||
|
زير بحرانی |
0.56 |
_ |
1.5 |
قبل ونتوری |
|
فوق بحرانی |
1.13 |
49 |
_ |
بعد ونتوری |
قسمت دوم :
|
Weight of tank (Kg) |
T (s) |
Vave No | |
|
4.19 |
12 |
28.59 |
1 |
|
4.69 |
12 |
25.59 |
2 |
|
4.26 |
12 |
28.17 |
3 |
پروفيل سطح آب برای موج 1
|
400 |
300 |
250 |
200 |
190 |
180 |
170 |
160 |
140 |
120 |
100 |
0 |
X |
|
20.2 |
21.7 |
20.3 |
21.4 |
23 |
27.8 |
30.1 |
34.2 |
35 |
36.6 |
38.75 |
39.5 |
Y |
پروفيل سطح آب برای موج 2
|
660 |
650 |
640 |
620 |
610 |
600 |
580 |
550 |
500 |
300 |
X |
|
36.8 |
31.8 |
33.7 |
36.8 |
37.8 |
38.9 |
41.5 |
43.8 |
44.6 |
45.5 |
Y |
|
950 |
850 |
830 |
800 |
770 |
750 |
720 |
700 |
680 |
670 |
X |
|
53.9 |
53.3 |
52.7 |
49.5 |
43.2 |
38.7 |
33.7 |
22.6 |
24.8 |
25.6 |
Y |
پروفيل سطح آب برای موج 3
|
900 |
850 |
800 |
770 |
750 |
720 |
700 |
680 |
660 |
650 |
600 |
500 |
X |
|
55.3 |
54.9 |
51.5 |
45.5 |
41.5 |
52.8 |
45.5 |
57.1 |
47.9 |
49.8 |
51.6 |
54.2 |
y |