Что такое калькулятор расхода через V-образный водослив?
Треугольный (V-образный) водослив — это тонкая пластина с вырезом в форме буквы V, установленная поперёк открытого русла для измерения расхода воды. Измерив напор — высоту уровня воды над вершиной выреза, — можно определить расход. Этот калькулятор использует стандартную формулу треугольного водослива, чтобы перевести напор, угол выреза и коэффициент расхода в значения расхода в м³/с, л/с и м³/ч. Это универсальный гидравлический инструмент, не привязанный к нормам какой-либо конкретной страны.
Как пользоваться калькулятором
Введите напор H (вертикальную высоту поверхности воды над вершиной выреза) в метрах, угол выреза θ в градусах (чаще всего применяется 90°), коэффициент расхода Cd (обычно 0,58–0,62 для острокромочного выреза) и ускорение свободного падения g (9,81 м/с²). Калькулятор выдаст расход сразу в трёх единицах измерения.
Разбор формулы
Основное уравнение выглядит так: $$Q = \frac{8}{15} \, \text{C}_d \, \tan\!\left(\frac{\theta}{2}\right) \sqrt{2 \, \text{g}} \; \text{H}^{\,2.5}$$ Множитель \(\tan(\theta/2)\) учитывает расширяющееся треугольное сечение, а показатель степени \(\text{H}^{2{,}5}\) отражает то, что в расход вносят вклад одновременно и глубина потока, и возрастающая ширина выреза. Константа \(\frac{8}{15}\) получается при интегрировании скорости по площади треугольника в предположении идеального распределения скоростей.
Пример расчёта
Для выреза 90° при \(\text{H} = 0{,}3\) м, \(\text{C}_d = 0{,}6\) и \(\text{g} = 9{,}81\): \(\tan(45°) = 1\), \(\sqrt{2 \cdot 9{,}81} = 4{,}429\), \(0{,}3^{2{,}5} = 0{,}04930\). Тогда $$Q = 0{,}5333 \cdot 0{,}6 \cdot 1 \cdot 4{,}429 \cdot 0{,}04930 \approx 0{,}06987 \ \text{м}^3/\text{с}$$ то есть около 69,9 л/с.
Частые вопросы
Почему выбирают V-образный водослив, а не прямоугольный? Треугольные водосливы точнее при малых расходах: сужающаяся форма сохраняет чувствительность показаний напора даже тогда, когда расход совсем небольшой.
Какое значение Cd выбрать? Для полностью сжатого острокромочного выреза 90° типичное значение \(\text{C}_d \approx 0{,}58\text{–}0{,}60\); для точных расчётов опирайтесь на данные калибровки именно вашего водослива.
Учитывает ли напор скорость подхода в русле? Базовая формула предполагает, что скорость подхода пренебрежимо мала; при высоких скоростях может потребоваться поправка на скоростной напор.
