Distribution de vélocité: la nature et sa mesure

Lisez cet article pour en savoir plus sur la nature de la distribution de vitesse et sa mesure par flotteurs.

Nature de la distribution de vitesse:

Dans les canaux, l'écoulement est principalement turbulent et il devient donc légèrement difficile de mesurer une vitesse moyenne en un point particulier. Mais trois à quatre observations au même point donnent un résultat assez moyen. Pour tout type d'écoulement, laminaire ou turbulent, la distribution des vitesses sur la section du canal présente certaines caractéristiques générales. Par conséquent, pour arriver à la vitesse moyenne du flux, il est essentiel de comprendre la nature du diagramme de distribution des vitesses. La distribution des vitesses sur la section transversale d'un canal rectangulaire est illustrée aux Fig. 15.1, (a), (b) et (c).

Ils donnent:

je. Isovels dans une section.

ii. Profil de vélocité en sections verticales.

iii. Profil de vélocité en sections horizontales.

La figure 15.1 montre clairement la nature de la distribution des vitesses. La méthode de tracé du diagramme de distribution des vitesses consiste à mesurer les vitesses au centre des petits carrés formés de lignes verticales et horizontales imaginaires. Ensuite, les points de vitesses égales peuvent être joints avec une courbe lisse pour obtenir divers isovels. Ainsi, isovel est une courbe obtenue en joignant les points de vitesses égales. Les isovels intérieurs sont pour des vitesses plus élevées.

Il a été constaté que la vitesse maximale est de 0, 15. D à 0, 20 D sous la surface de l'eau sur la ligne médiane du chenal. La vitesse moyenne sur la section verticale se produit à 0, 6 D sous la surface de l'eau. Il a également été prouvé que le rapport entre la vitesse maximale et la vitesse moyenne est généralement de 1, 2. La figure 15.2 montre la distribution de vitesse verticale à n’importe quelle section.

Mesure de la vitesse par flotteurs:

Cette méthode est très simple et donne des résultats assez précis. Cette méthode consiste à noter le temps mis par les flotteurs pour parcourir une distance mesurée.

Ensuite:

Distance parcourue par un flotteur en m / Temps pris en sec. = Vitesse en m / sec.

Les flotteurs peuvent être classés dans les catégories suivantes:

je. Flotteurs de surface

ii. Flotteurs souterrains ou flotteurs doubles

iii. Flotteurs jumeaux

iv. Tiges de vélocité ou flotteurs

je. Flotteurs de surface:

Ils sont fabriqués dans un matériau léger, comme le liège. Pour les distinguer facilement, ils sont peints sur le dessus. Les flotteurs légers sont pondérés pour les maintenir flottants juste au-dessus de la surface de l'eau. Les flotteurs doivent être de taille suffisamment petite pour pouvoir être entraînés plus loin par la vitesse du filament de surface. Généralement le diamètre du flotteur varie de 8 à 16 cm. Il est bien sûr que les flotteurs ne doivent pas être trop légers, car le vent peut affecter le mouvement des flotteurs. La mesure de la vitesse est effectuée comme indiqué ci-dessous (voir fig. 15.3).

Deux câbles ou câbles sont tendus dans le canal perpendiculairement au flux. Les cordes sont marquées pour diviser la largeur du canal dans divers chemins ou pistes pour les flotteurs. Les deux cordes sont séparées par une distance connue. La distance entre les cordes s'appelle une portée ou une course.

Cette distance doit être suffisamment longue. Pour les rivières et les grands canaux d'irrigation, il devrait dépasser 50 mètres. Habituellement, une longueur de 75 mètres est jugée suffisante. Pour les canaux d'irrigation doublés et pour les petits canaux non doublés, la longueur minimale du parcours doit être de 15 mètres.

Une troisième corde marquée est tendue sur le chenal en amont du bief d'environ 15 à 20 mètres. Les flotteurs sont libérés à ce stade. Au moment où les flotteurs entrent dans la course, ils acquièrent une vitesse uniforme. Les flotteurs qui suivent leurs traces respectives ne sont considérés que.

Vous pouvez observer les flotteurs à travers des théodolites pour noter avec précision le temps pris par les flotteurs pour traverser la course. Comme la vitesse des flotteurs est affectée par le vent, vous devez choisir un jour calme pour prendre des observations. Cette méthode permet d’obtenir la vitesse de surface qui n’est pas la vitesse moyenne de l’écoulement. Par conséquent, cette valeur doit être multipliée par une constante appropriée pour arriver à une vitesse moyenne d'écoulement.

ii. Flotteurs souterrains ou flotteurs doubles:

Il s'agit d'un flotteur de surface plus léger, fixé par un cordon, à une sphère métallique creuse ou à un cylindre qui constitue un autre flotteur sous la surface (Fig. 15.4).

Le flotteur sous la surface est légèrement plus lourd que l'eau. La profondeur à laquelle le flotteur sous-marin doit être confiné peut être augmentée ou diminuée en ajustant la longueur du cordon. Le flotteur de surface de ce type peut être de taille beaucoup plus petite pour réduire la résistance au mouvement à la surface.

Lorsque le flottement de la subsurface est ajusté avec précision (environ 0, 2 D au-dessus du fond), la vitesse obtenue en chronométrant le flottement de la surface est presque égale à la vitesse moyenne. Cette méthode est supérieure au float de surface. Cependant, l’inconvénient de cette méthode est qu’il est impossible de déterminer la position exacte du flotteur sous la surface.

iii. Flotteur double:

Il se compose de deux sphères métalliques creuses de taille égale attachées par un cordon. L'un d'eux est tellement pesant qu'il reste verticalement en dessous de celui qui flotte à la surface. La vitesse obtenue dans cette méthode est la moyenne des vitesses à la surface et à la profondeur du flotteur. Si le flotteur inférieur est réglé de manière à effacer le fond, la vitesse obtenue sera approximativement égale à la vitesse moyenne de cette section verticale.

iv. Velocity Rod ou Rod Float:

Une tige de vélocité ou un flotteur de tige est constitué d'un tube métallique creux ou d'une tige de bois. Le diamètre de la tige du flotteur est d'environ 3 à 5 cm. La tige est lestée en bas pour la maintenir en suspension verticale, son sommet se trouvant juste au-dessus de la surface de l'eau. La tige doit être suffisamment longue pour couvrir toute la profondeur.

Pour s'adapter à différentes profondeurs, la canne est fabriquée en longueurs ajustables, c'est-à-dire télescopique. Pour les grandes rivières, les flotteurs à tiges peuvent être constitués de billes de bois pesant environ 30 cm de diamètre. C'est en bas pour les garder verticales. Étant donné que les mauvaises herbes interfèrent avec l'utilisation de tiges, la portion de chenal choisie comme piste devrait être exempte de mauvaises herbes. La figure 15.5 montre les flotteurs de canne.

La vitesse avec laquelle la tige se déplace dans le canal est presque égale à la vitesse moyenne sur sa profondeur. Si la longueur du flotteur de la tige est juste égale à la profondeur de l'écoulement, l'extrémité inférieure du flotteur peut glisser sur le lit. Ensuite, la vitesse d'écoulement sera précise. Pour éviter ce problème, l'extrémité inférieure de la tige est généralement maintenue légèrement au-dessus du fond du canal, par exemple à environ ₁ mètre. Ensuite, la vitesse moyenne de la section peut être calculée à partir de

Où V est la vitesse observée d'un flotteur de tige.

D est la profondeur de l'écoulement dans un canal.

D ₁ est le jeu entre l’extrémité inférieure de la tige et le lit du canal.

Le flotteur de tige convient aux grands canaux et est meilleur que tout autre type de flotteur. On peut mentionner ici que la procédure de mesure de la vitesse par les flotteurs est dans tous les cas similaire à celle décrite dans le procédé de surface.