水力學工程流體力學

1、水力學工程流體力學實驗指導(dǎo)書及實驗報告專業(yè)農(nóng)田水利 班級學號姓名河北農(nóng)業(yè)大學城鄉(xiāng)建設(shè)學院水力學教研室目錄一）不可壓縮流體恒定流能量方程（伯諾里方程）實驗 . 1二）不可壓縮流體恒定流動量定律實驗. 4三）雷諾實驗 8四）文丘里實驗 10五）局部水頭損失實驗 . 14六）孔口與管嘴出流實驗 18（一）不可壓縮流體恒定流能量方程（伯諾里方程）實驗一實驗?zāi)康囊螅?. 掌握流速、流量、壓強等動水力學水力要素的實驗兩側(cè)技術(shù)；2. 驗證恒定總流的能量方程；3. 通過對動水力學諸多水力現(xiàn)象的實驗分析研究，進一步掌握有壓管流中動水力學的能 量轉(zhuǎn)換特性。二.實驗裝置：t 1自循環(huán)伯諾里方程實驗裝置圖本實驗的裝

2、置如圖1.1所示，圖中：1自循環(huán)供水器；2.實驗臺；3.可控硅無級調(diào)速器；4.溢流板；5.穩(wěn)水孔板；6.恒壓水箱；7.測壓計；8.滑動測量尺；9.測壓管；10.實驗管道；11.測壓點；12.畢托管；13.實驗 流量調(diào)節(jié)閥。三.實驗原理：在實驗管路中沿管內(nèi)水流方向取 n個過水斷面，可以列出進口斷面（1）至斷面（i ）的1 / 222 2Z1+P+學=Zi+B+學+mi-ig 2gg2g取ai a2an 1，選好基準面，從已設(shè)置的各斷面的測壓管中讀出 z+P值，測出通過g2管路的流量，即可計算出斷面平均流速 v及笙，從而即可得到各斷面測管水頭和總水頭。2g四實驗方法與步驟：1. 熟悉實驗設(shè)備，分清

3、各測壓管與各測壓點，畢托管測點的對應(yīng)關(guān)系。2. 打開開關(guān)供水，使水箱充水，待水箱溢流后，檢查泄水閥關(guān)閉時所有測壓管水面是否齊平，若不平則進行排氣調(diào)平（開關(guān)幾次）。3. 打開閥13,觀察測壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢及位置水頭、壓強水頭之間的相互關(guān)系，觀察當流量增加或減少時測管水頭的變化情況。4. 調(diào)節(jié)閥13開度，待流量穩(wěn)定后，側(cè)記各測壓管液面讀數(shù)，同時測記實驗流量（與畢托管相連通的是演示用，不必測記讀數(shù)）。5. 再調(diào)節(jié)閥13開度12次，其中一次使閥門開度最大（以液面降到標尺最低點為限），按第4步重復(fù)測量。五.實驗成果及要求：實驗臺號No1.把有關(guān)常數(shù)記入表1.1表1.1有關(guān)常數(shù)記錄表水箱液面

4、高程 0 cm,上管道軸線高程 s cm。測點編號*12345*67*891011*1213*1415*1617*1819管徑cm兩點間距cm4466413.5610291616注：（1 ）打“*”者為畢托管測點（測點編號見圖1.2）（2） 2、3為直管均勻流段同一斷面上的二個測壓點，10、11為彎管非均勻流段同一斷面上的二個測點2.量測（z+P ）并記入表1.2。g表1.2 測記（z+）數(shù)值表（基準面選在標尺的零點上）g測點編號Q(cH7s)實驗次數(shù)123表1.3計算數(shù)值表（1）流速水頭管徑d(cm)Q=(cm計算流速水頭和總水頭。 繪制上述成果中最大流量下的總水頭線和測壓管水頭線（軸向尺寸

5、參見圖1.2，總水頭線和測壓管水頭線可以繪在圖1.2上）。/s)Q=(cm3/s)Q=(cm3/s)A(cm2)V(cm/s)2v(cm) 2gA(cm2)V(cm/s)2v(cm)2gA(cm2)V(cm/s)2v(cm)2g2（2）總水頭（z -）2g測點編號Q( cmf/s)實驗次數(shù)123MO - fe f'K 孜圖1.2六成果分析與討論：1. 測壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢有何不同？為什么？2. 流量增加，測壓管水頭線有何變化？為什么？3. 測點2、3和測點10、11的測壓管讀數(shù)分別說明了什么問題？4. 試問避免喉管（測點7）處形成真空有哪幾種技術(shù)措施？分析改變作用水頭（如抬

6、高 或降低水箱的水位）對喉管壓強的影響情況。5. 由畢托管測量顯示的總水頭線與實測繪制的總水頭線一般都有差異，試分析其原因。（二）不可壓縮流體恒定流動量定律實驗一實驗?zāi)康囊螅?. 驗證不可壓縮流體恒定流的動量方程；2. 通過對動量與流速、流量、出射角度、動量矩等因素間相關(guān)性的分析研究，進一步掌 握流體動力學的動量守恒特性；3. 了解活塞式動量定律實驗儀原理、構(gòu)造，進一步啟發(fā)與培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力。.實驗裝置:1P06LE圖乙1動量定實驗裝置圖本實驗的裝置如圖2.1所示，圖中：1.自循環(huán)供水器；2.實驗臺；3.可控硅無級調(diào)速器；4.水位調(diào)節(jié)閥；5.恒壓水箱；6.管 嘴；7.集水箱；8帶活塞的測

7、壓管；9.帶活塞和翼片的抗沖平板；10.上回水管。三.實驗原理：1.儀器工作原理自循環(huán)供水裝置1由離心式水泵和蓄水箱組合而成。水本的開啟、流量大小的調(diào)節(jié)由帶 開關(guān)的流量調(diào)節(jié)器3控制。水流經(jīng)供水管供給恒壓水箱 5,溢流水經(jīng)回水管流回蓄水箱。工 作水流經(jīng)管嘴6形成射流，射流沖擊到帶活塞和翼片的抗沖平板9上，并以與入射角成90。的方向離開沖擊平板。帶活塞的抗沖平板在射流沖力和測壓管8中的水壓力作用下處于平衡狀態(tài)?；钊涡乃?入可由測壓管8測出，由此可求得射流的沖力，即動量為 F。沖擊后的 棄水經(jīng)集水箱7匯集后，再經(jīng)上水水管10流出，出口處用體積法或重量法測定流量。水流最 后經(jīng)漏斗和下回水管流回蓄水

8、箱。為了自動調(diào)節(jié)測壓管內(nèi)的水位，以使帶活塞的平板受力平衡以及減小摩擦阻力對活塞的 作用，本實驗裝置應(yīng)用了自動控制的反饋原理和動摩擦減阻技術(shù)，具有如下的結(jié)構(gòu)：帶活塞和翼片的抗沖平板 9和帶活塞套的測壓管8如圖2.2所示，該圖是活塞退出活塞 套時的分部件示意圖?；钊行脑O(shè)有一細導(dǎo)水管 a，進口端位于平板中心，出口端伸出活塞5 / 22b，在活塞套上設(shè)有窄槽c工作時，在射流沖擊力作用下，水流經(jīng)導(dǎo)水管圖2” 3a向測壓管內(nèi)加水。當射流沖擊力大于測 壓管內(nèi)水柱對活塞的壓力時，活塞內(nèi)移，窄槽 c關(guān)小，水流外溢減少，使測壓管內(nèi)水位升高， 水壓力增大。反之，活塞外移，窄槽開大，水流外溢增多，測管內(nèi)水位降低，水

9、壓力減小。 在恒定射流沖擊下，經(jīng)短時段的自動調(diào)整，即可達到射流沖擊力和水壓力的平衡狀態(tài)、這時 活塞處在半進半出、窄槽部分開啟的位置上，過 a流進測壓管的水量和過c外溢的水量相等。 由于平板上設(shè)有翼片b，在水流沖擊下，平板帶動活塞旋轉(zhuǎn)，因而客服了活塞在沿軸向滑移 時的靜摩擦力。為驗證本裝置的靈敏度，只要在實驗中的恒定流受力平衡狀態(tài)下，認為地增減測壓管中 液位高度，可發(fā)現(xiàn)即使該變量不足總液柱高度的土5% (約0.51mrh,活塞在旋轉(zhuǎn)下亦能有效的客服動摩擦力而作軸向位移，開打或減小窄槽 c，使過高的水位降低或過低的水位提高， 恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。這表明該裝置的靈敏度高達0.5%，亦即活塞軸向動摩擦力不足