Е.И. Шемякин - Распространение и отражение гидравлического прыжка (1132372), страница 4
Текст из файла (страница 4)
рис. 8). 7) Перевести интерфейс системы в режим обработки эксперимента. На экране монитора появится осциллограмма зарегистрированного процесса (примерный внд показан на рис. 12). 8) С помощью встроенных средств обработки графиков найти координаты характерных точек осциллограммы: значения характерных моментов времени ! (сек) и глубины Ь (мм), рис. 12.
9) Распечатать осциллограмму для дальнейшего анализа. Выключить измерительную систему. Рис. !2 При 1 < 1с (до снятия перегородки) имеем базовый сигнал Ьи соответствующий начальному уровню воды Йо=- Ь„р,, в кювете справа. В момент 1 = 1а на этот сигнал накладывается пик от импульсного броска напряжения возникающего при срабатывании концевого датчика "0" и паразитные возмущения от упругих вибраций корпуса установки из-за срабатывания пружинного механизма при подъеме перегородки. В момент 1 = 1~ первый гцлравлнческий прыжок достигает входного отверстия датчика н при 1з < 1 < 11 постоянный сигнал Ь = 61 соответствует повышенному уровню воды за фронтом распространяющейся боры. В момент 1 = 11 к Датчику ПрИХодит втОРой гидРавлический прыжок, отраженный от правого борта кюветы, и постоянный сигнал Ь = 61 в интервале времени 1з < 1 < 1з соответствует повышенному уровню воды между правым бортом кюветы н фронтом отраженного гидравлического прыжка, распространяющегося влево.
Последующее при 1 > гз уменьшение уровня воды связано с волной рлзрезкения (понижения уровня), которая приходит к входу в датчик, отразившись от левого борта кюветы. Далее начинается сложный затухающий волновой процесс постепенного выравнивания общего уровня воды в кювете. Для анализа полученных результатов потребуется знать расстояние Е~ от створа "плотины" до входа в датчик (оно составляет 500 мм) и расстояние Ез от входа в датчик до отражающей вертикальной стенки кюветы (оно сосгавляет 190 мм), см.
рис.7. Эти величины, а также Ь„„, Йч, с( 6'~, И'и ..., измеряются непосредственно, остальные — при помощи осциллограмм . ' В ]8] дополнительно рассмотрены примеры болев слоииых задач: взаимодей- ствие боры с наклонной прервдой и с уголяовым преатшвивза 28 1У. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ Протокол оформляется в виде заполненных таблиц 1-з начальных данных и результатов эксперимента. Таблн па11 Тыэнрсвка датчика ! Рс ' ~2: оэ,' ~с; 115 ММ ~ МЛ ~ МЛ ', МЛ . 'МЛ ~ Ма ЛьиссВ Таблнна 2. Параметры эксперимента Т.
'~2 Ъ ~Н )25 Ф Таблнна 3. Резтдьтаты экспеоннента мм, мм сел, сек: сек 1, -1, (1, -1,)В, — 1 На рис.13 построена теоретическая кривая 12 = Щ по формуле (24) и нанесены точки экспериментальных результатов, которые были получены в разное время студентами при выполнении данной лабораторной работы практикума: ' Э эпсп М,,— 2 сп по лпрсэ ° 55 эпсп )т, э„„— )Ь '1. 5 Е. 5 1 ° 5 1'''' Л 5 Рнс. 13. 32 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ Задание 1. Используя экспериментальные данные, сравните скорости падаюшего и отраженного разрывов .02, Р2, полученные двумя спосо- бами: — при непосредственном измерении времвн прохождения волн 231 221 ОО2О 222 = 2-~2ΠΠ— с помощью теоретических формул (13), (24), (25) при 11 = 11, „.' 121 = СО)й11), 222 = СО Г(11 12(11) ). Дайте свою интерпретацию результата сравнений. Зайанниие 2.
Оцените погрешность теоретического предсказания поль- ема жидкости на отражающей стенке, сравнивая измеренную величину )22---.)22„с результатом расчета по формулам (24), (25) при 12 = 11„,~ . СРавиите )2„„и )22~,. Зйааиие е3. Используя полученные экспериментальные данные, проверьте соблюдение условий эволюционности разрыва для падающего и отраженного гидравлических прыжков. Зйвание 4. Объясните, почему отрицательные корни уравнения (23а) не имеют физического смысла. ЛИТЕРАТУРА 1. Седов Л.И.
Механика сплошной среды. Т.1. Мс Наука, 1973. 2, Стокер Дж. Волны на воде. Мз ИЛ, 1959. 3. Лайтхилл Дж. Волны в жидкостях. Мс Мнр, 198!. 4. Гилинский М,М., Лебедев М.Г., Якубов И.Р. Моделирование течений газа с ударными волнами. Мс Машиностроение, 1984. 5.
Куликовский А.Г., Любимов Г.А. Магнитная гидродннамика. Мл Логос, 2005. б. Гувернюк С.В. Распространение и отражение гидравлического прыжка. Сильные разрывы в сплошной среде. Учебное пособие. Мс НИИ механики МГУ„1988. 7. Букреев В,И., Гусев А.В., Малышева А,А. и др. Экспериментальная проверка газогидравлической аналогии на примере задачи о разрушении плотины. Изв. АН, МЖГ., 2005, №5. 8. Задачи физико-механического практикума по газовой и волновой динамике: Учебное пособие под ред.
В.П. Козлова и Е.А. Сагомонян. Мс Изд-во МГУ, 1993. 31 ПРИЛОЖЕНИЕ Цунами это морская волна, возникающая в результате сдвига вверх или вниз протяженных участков морского дна при подводных и прибрежных землетрясениях. Подвижка океанского дна при землетрясениях обычно порядка 50 см в высоту на плошади в десятки и сотни квадратных километров, поэтому в глубоком океане масса колонны воды, сместившейся над областью землетрясения, огромна.
Возбуждаемые волны цунами имеют маленькую высоту при очень большой длине и несут колоссальный запас энергии. Скорость распространения цунами от 100 до 1000 км в час. Являясь глубокими волнами, цунами захватывают всю толщу воды от самого дна и до поверхности в отличие от ветровых волн, которые развиваются лишь на поверхности моря и неглубоко от нее 1см. формулы (2б)-~27) в разделе 3.2). В таблице П1 сравниваются параметры цунами и самых сильных ветровых волн. и ветровых еопн Цунами Длина волны Период доп,бкм до 20 секунд до 300 м до 30 м до40м Глубина проникно- вения ;Высота волны в от- 'крытом море Высота волны у по- бережья Японский термин "цунами" образован из двух иероглифов, читакь шихся как "цу", что означает "гавань", и "вами" — "большая волна". Этот Таблива Ш.
Основные характеристики цунами Параметры Ветровые волны СкоРость Распро- странения до 1000 км1час до 1000 км до 2,5 часов до самого дна до2м до 70 м термин отвечает сути явления, поскольку волны цунами именно при приближении к берегу сильно увеличивают свою высоту. В открытом оксане цунами не может принести никакого вреда, волны цунами столь длинны, что даже как волны не воспринимаются: длина их составляет ат 150 до 400 км, иногда ! 000 км, высота — несколько десятков сантиметров или максима!вне несколько метров. Цунами становится разрушительными вблизи береговой линии, поскольку прн подходе цунами к берегу энергия волны приходится на все более тонкий слой воды, Если цунами входит в воронкообразные устья рек, то волна становится еще выше.
Поэтому так опасно двигаться по полинам рек в случае приближения цунами. Рнс П! Кануснка Хокусая "Бсяыаая волна" Дазеко в море моряки не замечают цунами. Однако вблизи берега та- кис волны увеличивают свою высоту до цграшных размеров, рис.П1, разрушая все в прибрежной полосе, выбрасывая на берег огромные суда, стояШие на якоре. Подобно тому, как имеется шкала интенсивности землетрясений, сушествует и шкала интенсивности цунами в магнитудах, см. таблицу П2. твблнлз И2. Шкала интенсивности цунами Максимальная Магнитуда высота подъема Характеристика последствий воздействия воды на берегу 1 д б 3 [ Цунамн очень слабое, волна отмечается лишь мареографами Слабое цунами, может затопить плоское побере- жье. Его отмечают лишь те, кто знает море цунами средней силы, отмечается всеми.
Ппоакие побережья затоплены, легкие суда выбрасываютая на берег, портовые сооружения подверга. ются небольшому ущербу 1П 2м Сильное цунами, побережье затоплено, прибрежные постройки и сооружения повреждены. Крупные суда выброшены на сушу, берега засорены обломками и мусором. Отдельные смертельные случаи !Ч ' 3 — 8м Ч '. 8-23 м Очень сильное цунами, существенные разрушения квк в глубине суши, твк и вдоль побережья по фронту до 400 км. Все кругом усеяно обломками, человечеакие жертвы Катастрофическое цунами, полное опустошение побережья и примогюкнк территорий по фронту более 500 км.
Суша затоплена на значительное пространство в глубь от берега моря. Самые крупные суда повреждены. Весьма многочисленнье жертвы Ч! ~ более 23 м Оповещение о подходе цунами осуществляется при помощи мпрео- граг;[гае, установленных вдали от побережий. Мареоодгаф (от латинского шме — "море" и греческого игарка — "пи- 34 шу "[- прибор для определения характеристик волн, основной частью которого является поплавок, установленный в трубке, сообщающейся с океаном, см. рис. П2.
Трубка располагается таким образом, что один нз ее открытых концов находится чуть выше дна бухты, второй поднимается высоко нвд уровнем моря. По принципу сообщающихся сосудов изменение уровня моря повторяется в трубке, вызывая смещение поплав- ка. Когда вода в трубке, а вместе с ней и поплавок, поднимается и опускается, несложный самописец регистрирует згн смещения, прочерчивая высоту волн. С целью регисграции не любых, в только длинвьгя волн, нижний конец трубки закрывают крышкой, в которой оставляют лишь маленькое отверстие.
Рвс. Ц2г Благодаря давлению, которое создается проходящими гребнями волн, вода проникает сквозь это отверстие, и уровень волы в трубке слегка поднимается. Однако волны коротких периодов (от ветра)„даже очень высокие, проходят слишком быстро, и поэтому вода„успевающая чуть- чуть проникнуть через отверстие, туг же выливается — уровень воды в трубке почти не меняется.
Если же проходит длинная волна, с болыцим периодом, то она создает давление, достаточно длительное для того, чтобы изменить уровень воды в трубке. Таким образом, несмотря на то, что волны цунами имеют высоту, измеряемую немногими сантиметрами, прибор регистрирует только эти волны длинных периодов и никак не реагирует на короткие ветровые волны, даже в зоне, где волны от ветра достигшот больших высот. пцр:Вггпп.гпми.еииги/вь сшгеласииеягйвпащгиырпгаисип2 2.пвп Учебное издание РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ОТРАЖЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЫЖКА Задача практикума по механике Под редакцией академика РАН Е.И.
Шемякина Текинческий релюмигр И.В. Томгрьмяга Ордена «Знак Почета» Издательство Московского уннверсигета 125009, Москва, ул. Б. Никитская, 5/7 Подписано в печать 23.06.2005 г. Печать офсетная Формат бох90 1/!б Усапеч,л. 2,2 пзь Уч.изд. л. 2,1 Отпечатано ООО «Инсайт полиграфик», 117192, Москва, Мичуринский пр., 1 Бумага офсегнзя №1 Т рвж !00 з. .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
