水力學(xué)實(shí)驗(yàn)集合課件

1、武漢大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)院：水利水電學(xué)院 專業(yè)：水利水電工程 2013年6月6日實(shí)驗(yàn)名稱動(dòng)量方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師楊小亭姓名趙志勇年級(jí)11級(jí)學(xué)號(hào)2011301580282成績一：預(yù)習(xí)部分 1：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2:實(shí)驗(yàn)基本原理 3：主要儀器設(shè)備（含必要的元器件，工具）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定管嘴噴射水流對(duì)平板或曲面板所施加的沖擊力。2將測(cè)出的沖擊力與用動(dòng)量方程計(jì)算出的沖擊力進(jìn)行比較，加深對(duì)動(dòng)量方程的理解。二、實(shí)驗(yàn)原理應(yīng)用力矩平均原理如圖一所示：求射流對(duì)平板和曲面板的沖擊力。力矩平衡方程：，式中：F射流作用力；L作用力力臂；G砝碼重量；L1砝碼力臂。圖一 力矩平衡原理示意圖恒定總流的動(dòng)量方程為若令，且只考慮其中

2、水平方向作用力，則可求得射流對(duì)平板和曲面的作用力公式為：式中：Q管嘴的流量；V管嘴流速；射流射向平板或曲面板后的偏轉(zhuǎn)角度。=90°時(shí)，。F平：水流對(duì)平板的沖擊力。=135°時(shí)，=180°時(shí)，二：實(shí)驗(yàn)操作部分 1：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，表格及數(shù)據(jù)處理 2：實(shí)驗(yàn)操作過程（可用圖表示） 3結(jié)論三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備及各部分名稱見圖二，實(shí)驗(yàn)中配有=90°平面板和=135°及=180°的曲面板，另備大小量筒及秒表各一只。四、實(shí)驗(yàn)步驟1記錄管嘴直徑和作用力力臂。2安裝平面板，調(diào)節(jié)平衡錘位置，使杠桿處于水平狀態(tài)（杠桿支點(diǎn)上的氣泡居中）。3啟動(dòng)抽水機(jī)，使水箱充水并

3、保持溢流。此時(shí)水流從管嘴射出，沖擊平板中心，標(biāo)尺傾斜。加砝碼并調(diào)節(jié)砝碼位置，使杠桿處于水平狀態(tài)，達(dá)到力矩平衡。記錄砝碼質(zhì)量和力臂L1。4用體積法測(cè)量流量Q用以計(jì)算F理。5將平面板更換為曲面板（=135°及=180°），測(cè)量水流對(duì)曲面板的沖擊力并重新用體積法測(cè)量流量。6關(guān)閉抽水機(jī)，將水箱中水排空，砝碼從杠桿上取下，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。五、注意事項(xiàng)1量測(cè)流量后，量筒內(nèi)的水必須倒進(jìn)接水器，以保證水箱循環(huán)水充足。2測(cè)流量時(shí)，計(jì)時(shí)與量筒接水一定要同步進(jìn)行，以減小流量的量測(cè)誤差。3測(cè)流量一般測(cè)兩次取平均值，以消除誤差。六、實(shí)驗(yàn)成果及要求1有關(guān)常數(shù)噴管直徑d=0.98cm， 作用力力臂L=8cm，

4、 實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)號(hào)2：2記錄及計(jì)算（見表一）表一：記錄及計(jì)算表測(cè)次體積cm3時(shí)間s流量cm3/s平均流量cm3/s流速cm/s沖擊板角度°砝碼重量N×10-5力臂L1 cm實(shí)測(cè)沖擊力F實(shí)N×10-5理論計(jì)算沖擊力F理N×10-519507.90120.3124.2195.290490004.1240002500029957.79127.738957.31122.4124.6195.9135490007.5420004600049707.65126.859206.94132.6132.4208.2180490008.1550005000069807.41132

5、.3 3成果分析：將實(shí)測(cè)的水流對(duì)板的沖擊力與由動(dòng)量方程計(jì)算出的水流對(duì)板的沖擊力進(jìn)行比較，計(jì)算出其相對(duì)誤差，并分析產(chǎn)生誤差的原因。=90°時(shí)，相對(duì)誤差=0.04=135°時(shí)，相對(duì)誤差=0.087=180°時(shí)，相對(duì)誤差=0.10三： 實(shí)驗(yàn)效果分析（包括儀器設(shè)備等使用效果）七、誤差分析1、水流可能并不是垂直射向擋水板2、力臂的測(cè)量精度不夠，而且用量筒配合計(jì)時(shí)器測(cè)流量的測(cè)定誤差較大八、思考題1F實(shí)與F理有差異，除實(shí)驗(yàn)誤差外還有什么原因？ 答：砝碼的重量、重力加速度g，水的密度等都可能與給定值相差較大。2、實(shí)驗(yàn)中，平衡錘產(chǎn)生的力矩沒有加以考慮，為什么？ 答：放水前，平衡錘用

6、來克服杠桿級(jí)擋板自重產(chǎn)生的力矩，使桿處于水平狀態(tài)，所以沒有加以考慮。、教師評(píng)語指導(dǎo)教師 年 月 日 武漢大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)院：水利水電學(xué)院 專業(yè)：水電工程 2013年5月27日實(shí)驗(yàn)名稱管道局部水頭損失實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師楊小亭姓名趙志勇年級(jí)11級(jí)學(xué)號(hào)2011301580282成績一：預(yù)習(xí)部分 1：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2:實(shí)驗(yàn)基本原理 3：主要儀器設(shè)備（含必要的元器件，工具）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握測(cè)定管道局部水頭損失系數(shù)的方法。2、將管道局部水頭損失系數(shù)的實(shí)測(cè)值與理論值進(jìn)行比較。3、觀測(cè)管經(jīng)突然擴(kuò)大時(shí)旋渦區(qū)測(cè)壓管水頭線的變化情況和水流情況，以及其他各種邊界突變情況下的測(cè)壓管水頭線的變化情況。二、實(shí)驗(yàn)原理由于邊界形

7、狀的急劇改變，水流就會(huì)與邊界分離出現(xiàn)旋渦以及水流流速分布的改組，從而消耗一部分機(jī)械能。單位重量液體的能量損失就是水頭損失。邊界形狀的改變有水流斷面的突然擴(kuò)大或突然縮小、彎道及管路上安裝閥門等。局部水頭損失常用流速水頭與與系列的乘積表示。式中：局部水頭損失系數(shù)。系數(shù)是流動(dòng)形狀與邊界形狀的函數(shù)，即= f（Re，邊界形狀）。一般水流Re數(shù)足夠大時(shí)，可認(rèn)為系數(shù)不再隨Re數(shù)而變化，而看作常數(shù)。管道局部水頭損失目前僅有突然擴(kuò)大可采用理論分析，并可得出足夠精確的結(jié)果。其他情況則需要用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定值。突然擴(kuò)大的局部水頭損失可應(yīng)用動(dòng)量方程與能量方程及連續(xù)方程聯(lián)合求解得到如下公式：式中，A1和v1分別為突然擴(kuò)大上

8、游管段的斷面面積和平均流速；A2和v2分別為突然擴(kuò)大下游管段的斷面面積和平均流速。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備及各部分名稱如圖一所示。二：實(shí)驗(yàn)操作部分 1：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，表格及數(shù)據(jù)處理 2：實(shí)驗(yàn)操作過程（可用圖表示） 3結(jié)論圖一 局部水頭損失實(shí)驗(yàn)儀四、實(shí)驗(yàn)步驟1、熟悉儀器，記錄管道直徑D和d。2、檢查各測(cè)壓管的橡皮管接頭是否接緊。3、啟動(dòng)抽水機(jī)，打開進(jìn)水閥門，使水箱充水，并保持溢流，使水位恒定。4、檢查尾閥K全關(guān)時(shí)測(cè)壓管的液面是否齊平，并保持溢流，使水位恒定。5、慢慢打開尾閥K，使流量在測(cè)壓管量程范圍內(nèi)最大，待流動(dòng)穩(wěn)定后，記錄測(cè)壓管液面標(biāo)高，用體積法測(cè)量管道流量。6、調(diào)節(jié)尾閥改變流量，重復(fù)測(cè)量5次。五、注

9、意事項(xiàng)1、實(shí)驗(yàn)必須在水流穩(wěn)定后方可進(jìn)行。2、計(jì)算局部水頭損失系數(shù)時(shí)，應(yīng)注意選擇相應(yīng)流速水頭；所選量測(cè)斷面應(yīng)選在漸變流上，尤其下游斷面應(yīng)選在旋渦區(qū)的末端，即主流恢復(fù)并充滿全管的斷面上。六、實(shí)驗(yàn)成果及要求1、有關(guān)常數(shù)。圓管直徑D=2.81 cm，圓管直徑d=1.39 cm2、記錄及計(jì)算（見表一）。 3、成果分析：將實(shí)測(cè)的局部水頭損失數(shù)與理論計(jì)算值進(jìn)行比較，試分析產(chǎn)生誤差的原因。 測(cè)次123456體積w (cm3)850940870880890880時(shí)間T (s)6.127.228.0912.3515.6929.09流量Q (cm3/s)138.89130.19107.5471.2656.7230.

10、25流速v1 (cm/s)88.9983.4268.9145.6636.3419.38流速v2 (cm/s)24.2722.7518.7912.459.915.29測(cè)壓管高度h1 (cm)25.426.228.430.931.632.7測(cè)壓管高度h2 (cm)26.827.529.231.231.832.8斷面1總水頭H1(cm)4.043.552.421.060.670.19斷面2總水頭H2(cm)0.300.260.180.080.050.01實(shí)測(cè)的局部水頭損失hj (cm)2.341.991.440.680.420.08實(shí)測(cè)的局部水頭損失系數(shù)0.580.560.600.640.630.4

11、2理論的局部水頭損失系數(shù)0.530.530.530.530.530.53實(shí)測(cè)的局部水頭損失系數(shù)平均值0.573、結(jié)論： 流量的大小對(duì)流量系數(shù)的測(cè)定影響較大，當(dāng)流量較小時(shí)，沿程水頭損失可以忽略。三： 實(shí)驗(yàn)效果分析（包括儀器設(shè)備等使用效果）七、誤差來源分析 誤差主要來源于流量測(cè)定時(shí)產(chǎn)生的誤差以及讀數(shù)誤差，另外，改變流量時(shí)，沒有等流量穩(wěn)定就開始讀數(shù)也會(huì)產(chǎn)生較大誤差。八、思考題1、試分析實(shí)測(cè)hj與理論計(jì)算hj有什么不同？原因何在？答：實(shí)測(cè)值受測(cè)量流量誤差的影響，流量較小時(shí)候誤差與理論值相差比較大。2、如不忽略管段的沿程水頭損失hj，所測(cè)出的值比實(shí)際的值偏大還是偏??？在使用此值是否可靠？答：偏大，使用此

12、值仍然可靠，3、在相同管徑變化條件下，相應(yīng)于同一流量，其突然擴(kuò)大的值是否一定大于突然縮小的值？答：一定，漩渦的阻力作用較管壁作用顯著，水頭損失更加明顯。4、不同的Re數(shù)時(shí)，局部水頭損失系數(shù)值是否相同？通常值是否為一常數(shù)？答：流量較小時(shí)候，即Re較小，此時(shí)系數(shù)主要受流態(tài)影響，所以系數(shù)不同；當(dāng)Re較大時(shí)候，系數(shù)主要受邊界條件影響，此時(shí)為常數(shù)。通常時(shí)，值為常數(shù)。教師評(píng)語指導(dǎo)教師 年 月 日 武漢大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)院：水利水電學(xué)院 專業(yè)：水利水電工程 2013年5月27日實(shí)驗(yàn)名稱管流流態(tài)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師楊小亭姓名趙志勇年級(jí)11級(jí)學(xué)號(hào)2011301580282成績一：預(yù)習(xí)部分 1：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2:實(shí)驗(yàn)基本原

13、理 3：主要儀器設(shè)備（含必要的元器件，工具）一：目的要求1.測(cè)定沿程水頭損失與斷面平均流速的關(guān)系，并確定臨界雷諾數(shù)。2.加深對(duì)不同流態(tài)的阻力和損失規(guī)律的認(rèn)識(shí)。二: 實(shí)驗(yàn)原理 1. 列量測(cè)段1-1與2-2斷面的能量方程： 由于是等直徑管道恒定均勻流，所以 v1=v2，a1=a2，hw(1-2)=hf(1-2)，即沿程水頭損失等于流段的測(cè)壓管水頭差:hf=(z1+p2/a)-(z2+p2/a) 斷面1-1與2-2的測(cè)壓管接讀數(shù)為 h1 及h2 ，量測(cè)長度為L，則水力坡度 J=(h1-h2)sina/L 2.用體積法測(cè)定流量. 利用量筒與秒表，得到量筒盛水的時(shí)間T及T時(shí)間內(nèi)盛水的體積V。則流量Q=V

14、/T，相應(yīng)的斷面平均流速v=Q/A。3量測(cè)水溫，查相關(guān)曲線得運(yùn)動(dòng)粘滯性系數(shù)或用下式計(jì)算：V=0.01775/(1=0.0337t+0.000221t2（cm2/s）式中t單位： 則可得到相應(yīng)于不同流速時(shí)的雷諾數(shù)：Re=ud/v三：實(shí)驗(yàn)儀器 設(shè)備如圖213所示。另備打氣筒一個(gè)，量筒一個(gè)，秒表一只，溫度計(jì)一只（由實(shí)驗(yàn)小組向?qū)嶒?yàn)室借用）。圖2-13 管流流態(tài)試驗(yàn)簡(jiǎn)圖二：實(shí)驗(yàn)操作部分 1：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，表格及數(shù)據(jù)處理 2：實(shí)驗(yàn)操作過程（可用圖表示） 3結(jié)論四：實(shí)驗(yàn)步驟1.打開水箱下的進(jìn)水閥向水箱充水，使水箱稍有溢水。再全開管道上的前閥與尾閥，以沖洗管道。2.反復(fù)開關(guān)尾閥，排出管道中空氣。3.從紊流做到層流

15、，將尾閥開到一定的開度，開始實(shí)驗(yàn)，待水流穩(wěn)定后，測(cè)讀 h1 ,h1、W, T 便完成了第一個(gè)測(cè)次。爾后逐次關(guān)小尾閥，重復(fù)上述操作與測(cè)讀，一直做到管道出流幾乎成滴淋狀，方才做完了從紊流到層流的實(shí)驗(yàn)過程。4.再從層流做到紊流，逐次開大尾閥，逐次測(cè)讀（若時(shí)間有限，可不做此步驟）。5.實(shí)驗(yàn)過程中，每半小時(shí)量測(cè)一次水溫，取用水溫平均值。6.對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，以logJ為縱座標(biāo)，以logv為橫坐標(biāo)，在方格紙上點(diǎn)繪其關(guān)系曲線，再從該圖上確定出臨界流速值vk，從而計(jì)算出臨界雷諾數(shù)Rek的值，并標(biāo)明實(shí)驗(yàn)成果線段的坡度，即為本次實(shí)驗(yàn)的成果。五:注意事項(xiàng) 1.應(yīng)盡可能減少外界對(duì)水流的干擾，在實(shí)驗(yàn)過程中，要保持

16、環(huán)境安靜，不要碰撞管道以及與管道有聯(lián)系的器件，要仔細(xì)輕巧地操作，尾閥開度的改變對(duì)水流也是一個(gè)干擾，因而操作閥門要輕微緩慢，而且切忌在關(guān)小的過程中有開大，或在開大的過程中有關(guān)小的現(xiàn)象發(fā)生。2.尾閥開度的變化不宜過大。當(dāng)接近臨界區(qū)Rek=(23002000)，更要細(xì)心操作，一個(gè)單程的量測(cè)（從紊流到層流；或從層流到紊流），應(yīng)做1520個(gè)以上的測(cè)次，預(yù)計(jì)全部實(shí)測(cè)的雷諾數(shù)約在5008000之間，但在雷諾數(shù)小于2500以下時(shí)約需10個(gè)測(cè)次才能保證實(shí)驗(yàn)成果比較完滿。3.每調(diào)節(jié)一次尾閥，必須等待3分鐘，使水流穩(wěn)定后，方可施測(cè)。4.量測(cè)水溫時(shí)，要把溫度計(jì)放在量筒的水中來讀數(shù)，不可將它拿出水面之外讀數(shù)。六：量測(cè)與

17、計(jì)算 1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 管徑d= 2 cm； 管道過水面積A= 3.14 cm2； 量測(cè)段長度L= 500 cm； 水溫t= 19.5 ； 運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)v= 0.010194 cm2/s，比壓計(jì)傾斜率sina=0.5 ;。 2. 數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算表測(cè)次比壓計(jì)讀數(shù)水頭損失hf cm 水力坡度J體積Vcm3 時(shí)間T（s）流量Qcm3/s 流速Vcm/s Re logJlogv 1cm2cm1-2cm119.304.115.27.60.012678106.84118.43137.697305.2-1.89731.5763217.75.911.85.90.009838458.32101.56332.33626

18、5-2.23411.58315.68.918.034.020.008048899.1597.230.936067-2.101.49415.110.006.303.150.006307959.4084.626.925282-2.201.43514.211.084.442.220.0044485412.2969.522.124339-2.351.34613.812.112.771.380.0027689617.0752.516.713278-2.561.22713.712.342.481.240.0024883916.9349.615.773095-2.601.20813.512.482.361.

19、180.0023677516.6646.514.812906-2.631.17913.412.851.900.950.0019080619.0642.313.462640-2.721.131013.313.101.700.850.0017077019.6039.312.502452-2.771.101113.213.261.560.780.0015077120.1238.312.202394-2.811.091213.113.371.430.720.0014482022.6336.211.532262-2.871.061313.113.601.200.600.0012079022.1635.6

20、11.352227-2.921.051413.113.711.080.540.0010882924.4432.910.802119-2.971.031513.113.900.880.440.0008878024.1232.310.292019-3.061.011613.314.050.750.380.0007678026.6229.39.331830-3.120.971713.314.150.700.350.0007078427.5928.49.051776-3.150.961813.314.340.610.300.0006087834.4425.58.121593-3.220.91 3. 由

21、表格做出logJ與logv關(guān)系曲線。三： 實(shí)驗(yàn)效果分析（包括儀器設(shè)備等使用效果）七、思考題1、實(shí)驗(yàn)成果評(píng)價(jià)答：當(dāng)Re大于上臨界值時(shí)，處于紊流區(qū)，Re小于下臨界值時(shí)，處于層流區(qū)，Re在二者之間時(shí)，處于過渡區(qū)2、為什么上下臨界雷諾數(shù)不一樣？ 答：因?yàn)閷恿鲄^(qū)和紊流區(qū)之間存在過渡區(qū)，此時(shí)兩種流動(dòng)都可能發(fā)生。3、若將管道傾斜放置，對(duì)臨界雷諾數(shù)是否有影響？為什么？ 答：有影響，若將管道傾斜，使水頭損失發(fā)生變化，水力坡度改變，圖像也將變成曲線，不容易確定臨界值。、教師評(píng)語指導(dǎo)教師 年 月 日 武漢大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)院：水利水電學(xué)院 專業(yè)：水電工程 2013年5月27日實(shí)驗(yàn)名稱靜水壓強(qiáng)量測(cè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師楊小亭

22、姓名趙志勇年級(jí)11級(jí)學(xué)號(hào)2011301580282成績一：預(yù)習(xí)部分 1：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2:實(shí)驗(yàn)基本原理 3：主要儀器設(shè)備（含必要的元器件，工具）一、目的要求1、量測(cè)靜水中任一點(diǎn)的壓強(qiáng)；2、測(cè)定另一種液體的重率；3、要求掌握U形管和連通管的測(cè)壓原理以及運(yùn)用等壓面概念分析問題的能力。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備如下圖所示。二：實(shí)驗(yàn)操作部分 1：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，表格及數(shù)據(jù)處理 2：實(shí)驗(yàn)操作過程（可用圖表示） 3結(jié)論三、實(shí)驗(yàn)步驟及原理1、打開通氣孔，使密封水箱與大氣相通，則密封箱中表面壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)。那么開口筒水面、密封箱水面及連通管水面均應(yīng)齊平。2、關(guān)閉通氣孔，將開口筒向上提升到一定高度。水由開口筒流向密封箱，并影

23、響其它測(cè)壓管。密封箱中空氣的體積減小而壓強(qiáng)增大。待穩(wěn)定后，開口筒與密封箱兩液面的高差即為壓強(qiáng)差，這個(gè)水柱高度h也等于及，而U形管兩液面的壓差也應(yīng)等于。3、如果將開口筒向下降到一定高度，使其水面低于密封箱中的水面，則密封箱中的水流向開口筒。因此，密封箱中的空氣的體積增大而增強(qiáng)減小，此時(shí)，待穩(wěn)定后，其壓強(qiáng)差稱為真空，以水柱高度表示即為真空度：4、按照以上原理，可以求得密封箱液體中任一點(diǎn)A的絕對(duì)壓強(qiáng)。設(shè)A點(diǎn)在密封箱水面以下的深度為，1號(hào)管和3號(hào)管水面以下的深度為和，則：5、由于連通管和U形管反映著同一的壓差，故有：由此可以求得另一種深信體的容重：四、注意事項(xiàng)1、首先檢查密封箱是否漏氣（檢查方法自己考

24、慮）。2、開口筒向上提升時(shí)不宜過高，在升降開口筒后，一定要用手?jǐn)Q緊左邊的固定螺絲，以免開口筒向下滑動(dòng)。五、量測(cè)與計(jì)算實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算（表1、表2）。 名 稱測(cè)壓管液面高程讀數(shù)液面高程1234567單 位厘米厘米厘米厘米厘米厘米厘米p0>pa121.1017.7021.1119.4523.2014.0017.30224.9517.7524.9417.1025.3012.1019.20p0<pa113.3517.5013.3023.7018.6017.6013.3028.2017.508.2026.6016.0020.3511.00表2 計(jì)算算序項(xiàng) 目p0>pap0<pa單位

25、121213.377.16-4.22-9.08厘米298323.498695.897578.697152.33431.2803.6-308.7-813.4498431.298803.697691.397186.55323.4695.8-421.4-847.768624.08485.48262.77997.2注：設(shè)A點(diǎn)在水箱水面下的深度h0A = 1厘米。六、結(jié)論 壓強(qiáng)差與高度差成正比三： 實(shí)驗(yàn)效果分析（包括儀器設(shè)備等使用效果）七、誤差來源分析 1、實(shí)驗(yàn)儀器不精確，如通氣管氣密性不好等。 2、操作規(guī)范引起誤差。如鋼尺不垂直，桌面振動(dòng)，液面未穩(wěn)定就讀數(shù)等。八、思考題 1、第1、2、3和第4、6號(hào)管

26、，可否取等壓面？為什么？ 答：第1、2、3號(hào)管可取等壓面，因?yàn)樗鼈兎系葔好娼橘|(zhì)連續(xù)條件，第4、6號(hào)管不能取等壓面，因?yàn)樗鼈儾环系葔好娼橘|(zhì) 2、第1、4、6和第1、3號(hào)中液面是否為等壓面，為什么？ 答：1、4、6號(hào)管中液面不為等壓面，因?yàn)镻1=Pa，P4=P6=P0, PaP0, 1、3號(hào)管中液面為等壓面，因?yàn)镻1=P3=Pa。、教師評(píng)語指導(dǎo)教師 年 月 日 武漢大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)院：水利水電學(xué)院 專業(yè)：水利水電工程 2013年5月27日實(shí)驗(yàn)名稱流速量測(cè)（畢托管）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師楊小亭姓名趙志勇年級(jí)11級(jí)學(xué)號(hào)2011301580282成績一：預(yù)習(xí)部分 1：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2:實(shí)驗(yàn)基本原理 3：主要儀

27、器設(shè)備（含必要的元器件，工具）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、通過本次實(shí)驗(yàn)，掌握基本的測(cè)速工具（畢托管）的性能和使用方法。2、繪制各垂線上的流速分布圖，點(diǎn)繪斷面上的等流速分布曲線，以加深對(duì)明槽水流流速分布的認(rèn)識(shí)。3、根據(jù)實(shí)測(cè)的流速分布圖，計(jì)算斷面上的平均流速v和流量Q測(cè)，并與實(shí)驗(yàn)流量Q實(shí)相比較。二、主要儀器設(shè)備畢托管、比壓計(jì)及水槽。簡(jiǎn)圖如下：畢托管測(cè)速示意圖三、實(shí)驗(yàn)原理畢托管是由兩根同心圓的小管所組成。A管通頭部頂端小孔，B管與離頭部頂端為3d的斷面上的環(huán)形孔相通。環(huán)形孔與畢托管的圓柱表面垂直，因此它所測(cè)得的是水流的勢(shì)能，在測(cè)壓牌上所反映的水面差即為測(cè)點(diǎn)的流速水頭。二：實(shí)驗(yàn)操作部分 1：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，表格及數(shù)

28、據(jù)處理 2：實(shí)驗(yàn)操作過程（可用圖表示） 3結(jié)論為了提高量測(cè)的精度，將比壓計(jì)斜放成角，若兩測(cè)壓管水面之間的讀數(shù)差為，則有，從而可以求得測(cè)點(diǎn)的流速表達(dá)式：式中 C流速修正系數(shù)，對(duì)不同結(jié)構(gòu)的畢托管，其值由率定得之。本實(shí)驗(yàn)使用的畢托管，經(jīng)率定C=1。1、垂線流速分布圖的畫法，垂線平均流速的計(jì)算將所測(cè)得的同一垂線各點(diǎn)流速，按選定的比例尺畫在坐標(biāo)紙上。槽底的底流為零，水面的流速矢端為水面以下各點(diǎn)流速矢端向上順延與水面相交的那一點(diǎn)。由水深線及各點(diǎn)流速矢端所圍成的矢量圖，即為垂線流速分布圖。顯然，流速分布圖的面積除以水深h，就是垂線的平均流速。垂線平均流速：式中 垂線平均流速（cm/s）；w垂線流速分布圖的面

29、積（cm2）；h水深（cm）。2、斷面平均流速的計(jì)算斷面平均流速：式中 v斷面平均流速（cm/s）；第i根垂線上的平均流速（cm/s）；n垂線個(gè)數(shù)。量測(cè)斷面垂線及測(cè)點(diǎn)布置圖垂線流速分布圖3、流量的計(jì)算實(shí)測(cè)的流量：式中 Q測(cè)實(shí)測(cè)流量（cm3/s）；v斷面平均流速（cm/s）；A過水?dāng)嗝婷娣e（c）。實(shí)驗(yàn)流量從電磁流量計(jì)中讀出。四、方法步驟1、打開水槽的進(jìn)水閥門，調(diào)節(jié)尾門，將水深控制在20厘米左右。2、用測(cè)針測(cè)得水深h。如圖所示，在斷面上布置5條垂線，每條垂線布置5個(gè)測(cè)點(diǎn)。畢托管最高點(diǎn)宜在水面以下2厘米，最低點(diǎn)為畢托管的半徑（0.4厘米），其余各點(diǎn)均布其中。3、按所布置的垂線及測(cè)點(diǎn)位置逐步進(jìn)行測(cè)量。

30、例如：把畢托管首先放在第一條垂線上，即畢托管中心到槽邊壁的距離（B/10）厘米。接著把畢托管放到槽底，同時(shí)測(cè)讀固定畢托管測(cè)桿標(biāo)尺上的讀數(shù)，稍待穩(wěn)定后，再測(cè)讀比壓計(jì)上的讀數(shù)、，這就完成了第1個(gè)測(cè)點(diǎn)的工作。然后將畢托管依次提升，直至水面下2厘米那一點(diǎn)為止。其它各條垂線的測(cè)量方法同上述步驟一樣，并把各條垂線各測(cè)點(diǎn)相應(yīng)的距離和高度記錄在垂線流速分布測(cè)點(diǎn)表中。4、將測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理，并采用坐標(biāo)紙按一定的比例：（a）點(diǎn)繪各垂線上的流速分布圖。（b）點(diǎn)繪斷面上各等流速點(diǎn)的分布曲線。5、分析比較實(shí)測(cè)流量與實(shí)驗(yàn)流量有何差別。五、注意事項(xiàng)1、測(cè)速之前，首先要對(duì)畢托管、比壓計(jì)進(jìn)行排氣。排氣方法：從比壓計(jì)三通

31、管注入有一定壓力的水流，使水和空氣由畢托管噴出，沖水約3分鐘左右將畢托管浸入防氣盒靜水中。然后打開三通管，在大氣壓強(qiáng)作用下比壓計(jì)測(cè)管中的水面下降，待降不便于測(cè)讀的位置時(shí)，用止水夾夾緊三通管。此時(shí)比壓計(jì)兩測(cè)管中的水面應(yīng)該齊平，否則要重新沖水排氣，直至兩管水面齊平后方能進(jìn)行測(cè)速工作。2、實(shí)驗(yàn)過程中，為防止進(jìn)氣，畢托管不得露出水面。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將畢托管放入防氣盒靜水中，檢查是否進(jìn)氣，若比壓計(jì)兩管水面不平，說明所測(cè)數(shù)據(jù)有誤差，應(yīng)重新沖水排氣，重新施測(cè)。3、畢托管嘴必須正對(duì)流向。4、測(cè)讀時(shí)，視線應(yīng)垂直于比壓計(jì)的傾斜面，讀取彎液面的最低點(diǎn)讀數(shù)，當(dāng)測(cè)管中的水面上下脈動(dòng)時(shí)，讀取平均值。六、量測(cè)與計(jì)算1、已知數(shù)

32、據(jù)由電磁流量計(jì)讀出實(shí)驗(yàn)流量Q實(shí)水槽寬度B=60（cm）。畢托管直徑d=0.8（cm）。水壓計(jì)傾斜角=30°。重力加速度g=980（cm/s2）。2、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算槽底測(cè)針讀數(shù) -3.64 厘米；測(cè)針尖接觸水面時(shí)的讀數(shù) 19.37 厘米；測(cè)針量得水深h= 23.01 厘米。垂線流速分布測(cè)定表垂線編號(hào)測(cè)點(diǎn)編號(hào)測(cè)點(diǎn)到槽底高度（cm）畢托管測(cè)桿讀數(shù)cm斜比壓讀數(shù)-cmcm測(cè)流流速ucm/s垂線平均流速cm/scmcm中垂線L=B/210.4000.4421.3519.302.051.02544.8267.2323.853.8922.1518.453.701.8560.2237.307.342

33、2.4618.114.352.17565.29410.7510.7922.4518.054.402.2065.67514.2014.2422.6117.904.712.35567.94617.6517.6922.6917.854.842.4268.87水面72.603、繪制垂線上的速度分布圖即z-u圖像圖像見本報(bào)告所附坐標(biāo)紙4、計(jì)算 三： 實(shí)驗(yàn)效果分析（包括儀器設(shè)備等使用效果）七、思考題：1. 畢托管、比壓計(jì)排氣不凈，為什么會(huì)影響測(cè)量精度？答：畢托管、比壓計(jì)極其連通管道只有充滿被測(cè)液體才能滿足連續(xù)條件，才有可能測(cè)得真值；否則若有氣泡夾雜，會(huì)使測(cè)壓存在誤差。誤差值與氣柱高度和位置有關(guān)。對(duì)于非堵塞

34、性氣泡，雖不產(chǎn)生誤差，但若不將它排除，實(shí)驗(yàn)過程中可能變成堵塞性氣柱而影響精度。2. 為什么必須將畢托管正對(duì)來流方向？如何判斷畢托管是否正對(duì)了流向？答：因?yàn)楫呁泄軠y(cè)流速是將來流的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化成勢(shì)能，因此必須將畢托管正對(duì)來流方向。轉(zhuǎn)動(dòng)畢托管，當(dāng)兩液柱高度差最大時(shí)的位置，就可判斷畢托管已正對(duì)了流向。3. 比壓計(jì)安放位置的高低，是否影響測(cè)量數(shù)據(jù)？為什么？答：不影響。因?yàn)楸葔河?jì)測(cè)量的是兩個(gè)位置的壓強(qiáng)差，而與安放高度無關(guān)，所以，比壓計(jì)安放高度的高低，不影響測(cè)得的壓強(qiáng)差數(shù)據(jù)。八、誤差來源分析1、水槽內(nèi)水流未穩(wěn)定就開始測(cè)量，導(dǎo)致誤差偏大。2、畢托管嘴未正對(duì)水流，測(cè)得流速有誤差。、教師評(píng)語指導(dǎo)教師 年 月 日

35、大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：水利水電學(xué)院 專業(yè)：水利水電工程 2013年 5月 27日 實(shí)驗(yàn)名稱文丘里流量計(jì)及孔板流量計(jì)率定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師楊小亭姓名趙志勇年級(jí)2011級(jí)學(xué)號(hào)2011301580282成績一、預(yù)習(xí)部分1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 實(shí)驗(yàn)基本原理3 主要儀器設(shè)備（含必要的元器件、工具）1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1) 了解文丘里流量計(jì)和孔板流量計(jì)的原理及其實(shí)驗(yàn)裝置。(2) 繪出壓差與流量的關(guān)系曲線，確定文丘里流量計(jì)和孔板流量計(jì)的流量系數(shù)值。2、 實(shí)驗(yàn)基本原理： 文丘里流量計(jì)是在管道中常用的流量計(jì)，它包括收縮段、喉管、擴(kuò)散段三部分。由于喉管過水?dāng)嗝娴氖湛s，該斷面水流動(dòng)能加大，勢(shì)能減小，造成收縮段前后斷面壓強(qiáng)不同而產(chǎn)生

36、的勢(shì)能差。此勢(shì)能差可由壓差計(jì)測(cè)得?？装辶髁坑?jì)原理與文丘里流量計(jì)相同，根據(jù)能量方程以及等壓面原理可得出不計(jì)阻力作用時(shí)的文丘里流量計(jì)（孔板流量計(jì)）的流量計(jì)算公式：其中： 對(duì)于文丘里流量計(jì)：對(duì)于孔板流量計(jì)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備條件，管道的實(shí)測(cè)流量Q實(shí)由體積法測(cè)出。在實(shí)際液體中，由于阻力的存在，水流通過文丘里流量計(jì)（或孔板流量計(jì)）時(shí)有能量損失，故實(shí)際通過的流量Q實(shí)一般比Q理稍小，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，上式應(yīng)予以修正，實(shí)測(cè)流量與理想液體情況下的流量之比稱為流量系數(shù)，即3、主要儀器：量筒、秒表溫度計(jì)各一個(gè)，其他設(shè)備如下圖所示：二、實(shí)驗(yàn)操作部分 4. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、表格及數(shù)據(jù)處理5. 實(shí)驗(yàn)操作過程（可用圖表示）6. 結(jié)論

37、1. 實(shí)驗(yàn)步驟（1） 熟悉儀器，記錄管道直徑D和d。（2） 啟動(dòng)抽水機(jī)，打開進(jìn)水開關(guān)，使水進(jìn)入水箱，并使水箱保持溢流，使水位恒定。（3） 檢查尾閥K，壓差計(jì)液面是否齊平，若不平，則需排氣調(diào)平。（4） 調(diào)節(jié)尾閥K，依次增大流量和依次減小流量。量測(cè)各次流量相應(yīng)的壓差值。共做10次。用體積法測(cè)量流量。實(shí)驗(yàn)過程注意事項(xiàng)（1） 改變流量時(shí)，需待開關(guān)改變后，水流穩(wěn)定（至少35分鐘），方可記錄。（2） 當(dāng)管內(nèi)流量較大時(shí)，測(cè)壓管內(nèi)水面會(huì)有波動(dòng)現(xiàn)象。應(yīng)讀取波動(dòng)水面的最高與最低讀數(shù)的平均值作為該次讀數(shù)。2. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，表格及數(shù)據(jù)處理（1） 有關(guān)常數(shù)圓管直徑D= 1.87cm，圓管直徑d= 1 cm 。（2） 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)