Geschwindigkeitsverteilung: Natur und ihre Messung
In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die Art der Geschwindigkeitsverteilung und deren Messung durch Schwimmer.
Art der Geschwindigkeitsverteilung:
In den Kanälen ist die Strömung meistens turbulent und daher wird es etwas schwierig, eine Durchschnittsgeschwindigkeit an einem bestimmten Punkt zu messen. Drei bis vier Beobachtungen an derselben Stelle ergeben jedoch ein ziemlich durchschnittliches Ergebnis. Für jede Art von Strömung, laminar oder turbulent, hat die Geschwindigkeitsverteilung über den Kanalquerschnitt einige allgemeine Eigenschaften. Um zu einer mittleren Strömungsgeschwindigkeit zu gelangen, ist es daher sehr wichtig, die Art des Geschwindigkeitsverteilungsdiagramms zu verstehen. Die Geschwindigkeitsverteilung über den Querschnitt eines rechteckigen Kanals ist in Abb. 15.1 (a), (b) und (c) dargestellt.
Sie geben:
ich. Isovels in einem Abschnitt.
ii. Geschwindigkeitsprofil in vertikalen Abschnitten.
iii. Geschwindigkeitsprofil in horizontalen Abschnitten.
Aus Abb. 15.1 ist die Art der Geschwindigkeitsverteilung sehr klar. Die Methode zur Aufzeichnung des Geschwindigkeitsverteilungsdiagramms besteht darin, die Geschwindigkeiten in den Mittelpunkten der kleinen Quadrate zu messen, die durch imaginäre vertikale und horizontale Linien gebildet werden. Dann können die Punkte gleicher Geschwindigkeiten mit einer glatten Kurve verbunden werden, um verschiedene Isovels zu erhalten. Somit ist Isovel eine Kurve, die durch Verbinden der Punkte gleicher Geschwindigkeiten erhalten wird. Die inneren Isovels sind für höhere Geschwindigkeiten.
Es wurde festgestellt, dass die maximale Geschwindigkeit bei 0, 15 liegt. D bis 0, 20 D unter der Wasseroberfläche auf der Mittellinie des Kanals. Die mittlere Geschwindigkeit im vertikalen Abschnitt liegt bei 0, 6 D unter der Wasseroberfläche. Es wurde auch bewiesen, dass das Verhältnis von maximaler Geschwindigkeit zu mittlerer Geschwindigkeit normalerweise 1, 2 beträgt. Abbildung 15.2 zeigt die vertikale Geschwindigkeitsverteilung in jedem Abschnitt.
Messung der Geschwindigkeit durch Schwimmer:
Diese Methode ist sehr einfach und liefert ziemlich genaue Ergebnisse. Diese Methode besteht darin, die Zeit zu notieren, die die Schwimmkörper benötigen, um eine gemessene Entfernung zu durchlaufen.
Dann:
Zurückgelegte Strecke eines Schwimmers in m / Zeit in Sekunden = Geschwindigkeit in m / sec
Die Posen können in folgende Kategorien eingeteilt werden:
ich. Oberfläche schwimmt
ii. Untergrund- oder Doppelschwimmer
iii. Twin Schwimmer
iv. Geschwindigkeitsstangen oder Rutenschwimmer
ich. Oberflächenschwimmer:
Sie bestehen aus leichtem Material, beispielsweise Kork. Um sie leicht unterscheidbar zu machen, sind sie oben aufgemalt. Die leichten Schwimmer sind gewichtet, damit sie knapp über der Wasseroberfläche schweben. Die Schwimmkörper sollten ausreichend klein sein, damit sie durch die Geschwindigkeit des Oberflächenfilaments weitergetragen werden können. Der Durchmesser des Schwimmers variiert im Allgemeinen zwischen 8 und 16 cm. Es ist natürlich richtig, dass die Schwimmer nicht zu leicht sein sollten, da der Wind die Bewegung der Schwimmer beeinflussen kann. Die Geschwindigkeitsmessung erfolgt wie nachstehend beschrieben (siehe Abb. 15.3).
Zwei Drahtseile oder Kabel werden im rechten Winkel zur Strömung über den Kanal gespannt. Die Seile sind markiert, um die Kanalbreite in verschiedene Pfade oder Spuren für Schwimmkörper zu unterteilen. Die beiden Seile sind durch eine bekannte Entfernung voneinander getrennt. Die Entfernung zwischen den Seilen wird als Reichweite oder Lauf bezeichnet.
Dieser Abstand sollte ausreichend lang sein. Für Flüsse und große Bewässerungskanäle sollte sie mehr als 50 Meter betragen. In der Regel wird eine Länge von 75 Metern als ausreichend befunden. Für gefütterte Bewässerungskanäle und für kleine ungefütterte Kanäle sollte die minimale Lauflänge 15 Meter betragen.
Ein drittes markiertes Seil wird stromaufwärts der Reichweite um etwa 15 bis 20 Meter über den Kanal gespannt. Die Schwimmer werden an dieser Stelle freigegeben. Wenn die Schwimmer den Lauf betreten, erhalten sie eine einheitliche Geschwindigkeit. Es werden nur die Floats berücksichtigt, die ihren jeweiligen Spuren folgen.
Die Schwimmer können durch Theodoliten beobachtet werden, um die Zeit zu messen, die die Schwimmer benötigen, um den Lauf zu überqueren. Da die Geschwindigkeit der Schwimmer vom Wind beeinflusst wird, sollte ein ruhiger Tag gewählt werden, um Beobachtungen zu machen. Durch § erhält man dieses Verfahren die Oberflächengeschwindigkeit, die nicht die mittlere Strömungsgeschwindigkeit ist. Daher sollte dieser Wert mit einer geeigneten Konstante multipliziert werden, um eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen.
ii. Untergrund-Floats oder Double Float:
Es besteht aus einem leichteren Oberflächenschwimmer, der durch eine Schnur an einer hohlen Metallkugel oder einem Zylinder befestigt ist, der ein weiterer unterirdischer Schwimmer ist (Abb. 15.4).
Unterwasseroberfläche ist etwas schwerer als Wasser. Die Tiefe, auf die der Untergrund-Schwimmkörper begrenzt werden soll, kann durch Einstellen der Länge der Schnur vergrößert oder verkleinert werden. Der Oberflächenschwimmer dieser Art kann viel kleiner sein, um den Bewegungswiderstand an der Oberfläche zu verringern.
Wenn der unterirdische Schwimmkörper genau eingestellt wird (etwa 0, 2 D über dem Boden), ist die Geschwindigkeit, die durch zeitliche Abstimmung des Oberflächenschwimmwerts erhalten wird, nahezu gleich der mittleren Geschwindigkeit. Diese Methode ist besser als Oberflächenschwimmer. Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, dass es unmöglich ist, die genaue Position des Untergrund-Schwimmers zu bestimmen.
iii. Twin Float:
Es besteht aus zwei hohlen Metallkugeln gleicher Größe, die durch eine Schnur befestigt sind. Einer von ihnen ist so gewichtet, dass er vertikal unter demjenigen bleibt, der an der Oberfläche schwimmt. Die Geschwindigkeit, die bei diesem Verfahren erhalten wird, ist der Mittelwert der Geschwindigkeiten an der Oberfläche und in der Tiefe des Schwimmers. Wenn der untere Schwimmer so eingestellt wird, dass er gerade den Boden frei macht, ist die erhaltene Geschwindigkeit ungefähr die mittlere Geschwindigkeit für diesen vertikalen Abschnitt.
iv. Geschwindigkeits-Rod oder Rod Float:
Eine Geschwindigkeitsstange oder ein Stabschwimmer besteht aus einem hohlen Metallrohr oder einer Holzstange. Der Durchmesser der Schwimmstange beträgt etwa 3 bis 5 cm. Die Stange ist an der Unterseite beschwert, um die Stange senkrecht mit ihrer Oberseite knapp über der Wasseroberfläche schweben zu lassen. Die Stange sollte ausreichend lang sein, um die gesamte Tiefe abzudecken.
Um sich an unterschiedliche Tiefen anzupassen, ist die Stange in einstellbaren Längen hergestellt, dh sie ist teleskopierbar. Für große Flüsse können die Stabschwimmer aus Holzstämmen von ca. 30 cm Durchmesser hergestellt werden. Es unten, um sie vertikal zu halten. Da das Unkraut die Verwendung von Stäben stört, sollte der als Lauf ausgewählte Kanalabschnitt frei von Unkraut sein. Abbildung 15.5 zeigt Stabschwimmer.
Die Geschwindigkeit, mit der sich der Stab im Kanal bewegt, ist nahezu gleich der mittleren Geschwindigkeit über seine Tiefe. Wenn die Länge des Stabschwimmers gerade gleich der Flusstiefe ist, kann das untere Ende des Schwimmers über das Bett ziehen. Dann ist die Strömungsgeschwindigkeit genau. Um dieses Problem zu vermeiden, wird das untere Ende der Stange im Allgemeinen etwas über dem Bett des Kanals gehalten, beispielsweise um 1 Meter. Dann kann die mittlere Geschwindigkeit des Abschnitts aus der berechnet werden
Wobei V die beobachtete Geschwindigkeit eines Stabschwebekörpers ist.
D ist die Flusstiefe in einem Kanal.
D 1 ist ein Spiel zwischen dem unteren Ende der Stange und dem Kanalbett.
Der Stabschwimmer eignet sich für große Kanäle und ist besser als jede andere Art von Schwimmer. Es kann hier erwähnt werden, dass das Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit durch Schwimmer in allen Fällen demjenigen ähnlich ist, das im Oberflächenschwimmerverfahren beschrieben wird.
