Velocity Distribution: Nature and It's Measurement

Leggi questo articolo per conoscere la natura della distribuzione della velocità e la sua misurazione mediante galleggianti.

Distribuzione della natura della velocità:

Nei canali il flusso è per lo più turbolento e quindi diventa leggermente difficile misurare una velocità media in un punto particolare. Ma tre o quattro osservazioni nello stesso punto danno un risultato abbastanza medio. Per qualsiasi tipo di flusso, laminare o turbolento, la distribuzione della velocità sulla sezione trasversale del canale presenta alcune caratteristiche generali. Quindi per arrivare alla velocità media del flusso è molto essenziale capire la natura del diagramma di distribuzione della velocità. La distribuzione della velocità sulla sezione trasversale di un canale rettangolare è mostrata in Fig. 15.1, (a), (b) e (c).

Danno:

io. Isoveli in una sezione.

ii. Profilo di velocità in sezioni verticali.

iii. Profilo di velocità in sezioni orizzontali.

Dalla Fig. 15.1 la natura della distribuzione della velocità è molto chiara. Il metodo di tracciare il diagramma di distribuzione della velocità consiste nel misurare le velocità nei centri dei piccoli quadrati formati da linee verticali e orizzontali immaginarie. Quindi i punti di uguale velocità possono essere uniti con una curva liscia per ottenere vari isovels. Quindi isovel è una curva ottenuta unendo i punti di velocità uguali. Gli isovel interni sono per velocità più elevate.

È stato sperimentato che la velocità massima si verifica a 0, 15. D a 0, 20 D sotto la superficie dell'acqua sulla linea centrale del canale. La velocità media sulla sezione verticale si verifica a 0, 6 D sotto la superficie dell'acqua. È stato anche dimostrato che il rapporto tra velocità massima e velocità media è di solito 1, 2. La Figura 15.2 mostra la distribuzione verticale della velocità in qualsiasi sezione.

Misurazione della velocità per galleggianti:

Questo metodo è molto semplice e dà risultati abbastanza precisi. Questo metodo consiste nel notare il tempo impiegato dai galleggianti per percorrere una distanza misurata.

Poi:

Distanza percorsa da un galleggiante in m / Tempo impiegato in sec. = Velocità in m / sec.

I galleggianti possono essere classificati nelle seguenti categorie:

io. Galleggianti di superficie

ii. Galleggianti sottosuolo o Galleggianti doppi

iii. Galleggianti gemellati

iv. Aste di velocità o galleggianti asta

io. Galleggianti di superficie:

Sono fatti di materiale leggero, ad esempio il sughero. Per renderli facilmente distinguibili sono dipinti sopra. I galleggianti leggeri sono ponderati per tenerli galleggianti appena sopra la superficie dell'acqua. I galleggianti devono essere di dimensioni sufficientemente piccole in modo che possano essere trasportati ulteriormente dalla velocità del filamento superficiale. Generalmente il diametro del galleggiante varia da 8 a 16 cm. È certamente vero che i galleggianti non dovrebbero essere troppo leggeri in quanto il vento potrebbe influenzare il movimento dei galleggianti. La misurazione della velocità viene eseguita come indicato di seguito (fare riferimento alla figura 15.3).

Due funi o cavi metallici sono allungati attraverso il canale perpendicolarmente al flusso. Le corde sono contrassegnate per dividere la larghezza del canale in vari percorsi o tracce per i galleggianti. Le due funi sono separate da una distanza nota. La distanza tra le corde è chiamata portata o corsa.

Questa distanza dovrebbe essere sufficientemente lunga. Per i fiumi e i grandi canali di irrigazione dovrebbe essere più di 50 metri. Solitamente si trova che 75 metri di lunghezza sono sufficienti. Per i canali di irrigazione rivestiti e per i piccoli canali non rivestiti la lunghezza minima della corsa dovrebbe essere di 15 metri.

Una terza corda contrassegnata viene allungata attraverso il canale a monte della portata di circa 15-20 metri. I galleggianti vengono rilasciati a questo punto. Nel momento in cui i float entrano nella corsa acquisiscono velocità uniforme. I galleggianti che seguono le loro rispettive tracce sono considerati solo.

I galleggianti possono essere osservati attraverso i teodoliti per annotare con precisione il tempo impiegato dai galleggianti per attraversare la corsa. Poiché la velocità dei galleggianti è influenzata dal vento, si dovrebbe scegliere un giorno calmo per prendere le osservazioni. Con questo metodo si ottiene la velocità superficiale che non è la velocità media del flusso. Quindi, questo valore dovrebbe essere moltiplicato per una costante adatta per arrivare a una velocità media del flusso.

ii. Float Subsurface o Double Float:

Consiste in un galleggiante di superficie più leggero attaccato da una corda a una sfera metallica vuota o un cilindro che è un altro galleggiante sottosuolo (Fig. 15.4).

Il galleggiante sotto la superficie è leggermente più pesante dell'acqua. La profondità a cui deve essere limitato il galleggiamento sotto la superficie può essere aumentata o diminuita regolando la lunghezza del cavo. La superficie galleggiante in questo tipo può essere presa di dimensioni molto più ridotte per ridurre la resistenza al movimento in superficie.

Quando il galleggiante del sottosuolo viene regolato con precisione (circa 0, 2 D al di sopra del fondo) la velocità ottenuta calcolando il galleggiamento superficiale è quasi uguale alla velocità media. Questo metodo è superiore al galleggiamento superficiale. Tuttavia, lo svantaggio di questo metodo è che è impossibile determinare la posizione esatta del galleggiante del sottosuolo.

iii. Twin Float:

Consiste di due sfere di metallo cave di dimensioni uguali attaccate da una corda. Uno di questi è talmente ponderato che rimane verticalmente al di sotto di quello che galleggia in superficie. La velocità ottenuta con questo metodo è la media delle velocità in superficie e alla profondità del galleggiante. Se il galleggiante inferiore è regolato in modo tale da cancellare solo il fondo, la velocità ottenuta sarà approssimativamente la velocità media per quella sezione verticale.

iv. Velocity Rod o Rod Float:

Una barra di velocità o un galleggiante asta è costituito da un tubo metallico cavo o una barra di legno. Il diametro dell'asta galleggiante è di circa 3 a 5 cm. L'asta è ponderata in basso per mantenere l'asta fluttuante verticalmente con la sua cima appena sopra la superficie dell'acqua. L'asta deve essere di lunghezza sufficiente a coprire l'intera profondità.

Per adattarsi a diverse profondità, l'asta è realizzata in lunghezze regolabili cioè, è realizzata telescopica. Per i grandi fiumi i galleggianti a stelo possono essere fatti di tronchi di legno di circa 30 cm di diametro ponderati. In fondo per tenerli verticali. Poiché le infestanti interferiscono con l'uso delle barre, la porzione di canale selezionata come corsa dovrebbe essere libera dalle erbe infestanti. La Figura 15.5 mostra i galleggianti di aste.

La velocità con cui l'asta viaggia nel canale è quasi uguale alla velocità media sulla sua profondità. Se la lunghezza dell'asta è uguale alla profondità del flusso, l'estremità inferiore del galleggiante potrebbe trascinarsi sul letto. Quindi la velocità del flusso sarà accurata. Per evitare questo problema, l'estremità inferiore dell'asta viene generalmente mantenuta leggermente sopra il letto del canale, ad esempio di D ₁ metri. Quindi la velocità media della sezione può essere calcolata dal

Dove V è la velocità osservata di una barra galleggiante.

D è la profondità di flusso in un canale.

D ₁ è la distanza tra l'estremità inferiore dell'asta e il letto del canale.

Il galleggiante asta è adatto per canali di grandi dimensioni ed è migliore di qualsiasi altro tipo di galleggiante. Si può qui ricordare che la procedura di misurazione della velocità mediante galleggianti in tutti i casi è simile a quella descritta nel metodo del galleggiante superficiale.