2022年《水力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告》思考題答案解析

1、水力學(xué)試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)一 流體靜力學(xué)試驗(yàn)試驗(yàn)二 不行壓縮流體恒定流能量方程（伯諾利方程）試驗(yàn)試驗(yàn)三 不行壓縮流體恒定流淌量定律試驗(yàn)試驗(yàn)四 畢托管測(cè)速試驗(yàn)試驗(yàn)五 雷諾試驗(yàn)試驗(yàn)六 文丘里流量計(jì)試驗(yàn)試驗(yàn)七 沿 程 水 頭 損 失 實(shí) 驗(yàn)試驗(yàn)八 局部阻力試驗(yàn)試驗(yàn)一 流體靜力學(xué)試驗(yàn)試驗(yàn)原理在重力作用下不行壓縮流體靜力學(xué)基本方程或 1.1 式中：z 被測(cè)點(diǎn)在基準(zhǔn)面的相對(duì)位置高度；p 被測(cè)點(diǎn)的靜水壓強(qiáng),用相對(duì)壓強(qiáng)表示,以下同；p0水箱中液面的表面壓強(qiáng)； 液體容重；h 被測(cè)點(diǎn)的液體深度；另對(duì)裝有水油（圖1.2 及圖 1.3）U 型測(cè)管,應(yīng)用等壓面可得油的比重S0 有以下關(guān)系：1.2 據(jù)此可用儀器（不用另外尺）直接

2、測(cè)得 S0；試驗(yàn)分析與爭(zhēng)論1. 同一靜止液體內(nèi)的測(cè)管水頭線是根什么線？測(cè)壓管水頭指,即靜水力學(xué)試驗(yàn)儀顯示的測(cè)管液面至基準(zhǔn)面的垂直高度；測(cè)壓管水頭線指測(cè)壓管液面的連線；試驗(yàn)直接觀看可知,同一靜止液面的測(cè)壓管水頭線是一根水平線；2. 當(dāng) PB0；這是由于水在流淌過(guò)程中,依據(jù)肯定邊界條件,動(dòng)能和勢(shì)能可相互轉(zhuǎn)換；測(cè)點(diǎn) 5 至測(cè)點(diǎn) 7,管收縮,部分勢(shì)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能,測(cè)壓管水頭線降低,Jp0；測(cè)點(diǎn) 7 至測(cè)點(diǎn) 9,管漸擴(kuò),部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)換成勢(shì)能,測(cè)壓管水頭線上升,JP0,故 E2恒小于 E1,（E-E）線不行能回升； E-E 線下降的坡度越大,即 J 越大,說(shuō)明單位流程上的水頭缺失越大,如圖2.3 的漸擴(kuò)段和

3、閥門等處,說(shuō)明有較大的局部水頭缺失存在；2. 流量增加,測(cè)壓管水頭線有何變化？為什么？有 如 下 二 個(gè) 變 化 ：（ 1）流量 增加,測(cè) 壓管水 頭線（ P-P）總降 落趨勢(shì) 更顯 著；這 是由于測(cè) 壓管水 頭,任一斷面起始時(shí)的總水頭 E及管道過(guò)流斷面面積 A 為定值時(shí),Q 增大,就增大,就 必減小；而且隨流量的增加阻力缺失亦增大,管道任一過(guò)水?dāng)嗝嫔系目偹^ E 相應(yīng)減小,故 的減小更加顯著；（2）測(cè)壓管水頭線（ P-P）的起落變化更為顯著；由于對(duì)于兩個(gè)不同直徑的相應(yīng)過(guò)水?dāng)嗝嬗惺街袨閮蓚€(gè)斷面之間的缺失系數(shù)；管中水流為紊流時(shí),接近于常數(shù),又管道斷面為定值,故 Q 增大, H 亦增大,（P-P）

4、線的起落變化就更為顯著；3. 測(cè)點(diǎn) 2、3 和測(cè)點(diǎn) 10、11 的測(cè)壓管讀數(shù)分別說(shuō)明白什么問(wèn)題？測(cè)點(diǎn) 2、3 位于勻稱流斷面（圖 2.2）,測(cè)點(diǎn)高差 0.7cm,HP= 均為 37.1cm（偶有毛細(xì)影響相差 0.1mm）,說(shuō)明勻稱流同斷面上,其動(dòng)水壓強(qiáng)按靜水壓強(qiáng)規(guī)律分布；測(cè)點(diǎn) 10、11 在彎管的急變流斷面上,測(cè)壓管水頭差為7.3cm,說(shuō)明急變流斷面上離心慣性力對(duì)測(cè)壓管水頭影響很大；由于能量方程推導(dǎo)時(shí)的限制條件之一是“ 質(zhì)量力只有重力”,而在急變流斷面上其質(zhì)量力,除重力外,尚有離心慣性力,故急變流斷面不能選作能量方程的運(yùn)算斷面；在繪制總水頭線時(shí),測(cè)點(diǎn) 10、11 應(yīng)舍棄；4. 試問(wèn)防止喉管（測(cè)

5、點(diǎn) 7）處形成真空有哪幾種技術(shù)措施？分析轉(zhuǎn)變作用水頭（如抬高或降低水箱的水位）對(duì)喉管壓強(qiáng)的影響情形；下述幾點(diǎn)措施有利于防止喉管（測(cè)點(diǎn)7）處真空的形成：（1）減小流量,（2）增大喉管管徑,（3）降低相應(yīng)管線的安裝高程, （4）轉(zhuǎn)變水箱中的液 位高度；明顯（1）、（2）、（3）都有利于阻擋喉管真空的顯現(xiàn),特別（3）更具有工程有用意義；由于如管系落差不變,單單降低管線位置往往就可完全防止真空；例如可在水箱出口接一下垂 90 彎管,后接水平段,將喉管的高程降至基準(zhǔn)高程00,比位能降至零,比壓能p/ 得以增大（ Z）,從而可能防止點(diǎn) 分析如下：7 處的真空；至于措施（ 4）其增壓成效是有條件的,現(xiàn)當(dāng)作用

6、水頭增大 h 時(shí),測(cè)點(diǎn) 7 斷面上值可用能量方程求得；取基準(zhǔn)面及運(yùn)算斷面1、2、3,運(yùn)算點(diǎn)選在管軸線上（以下水柱單位均為cm）；于是由斷面 1、2 的能量方程（取 a2=a3=1）有1 因 hw1-2 可表示成此處 c1.2 是管段 1-2 總水頭缺失系數(shù), 式中 e、s 分別為進(jìn)口和漸縮局部損失系數(shù)；又由連續(xù)性方程有故式（ 1）可變?yōu)? 式中 可由斷面 1、3 能量方程求得,即3 由此得4 代入式 2有Z2+P2/ 隨 h 遞增仍是遞減,可由 Z2+P2/ 加以判別；因5 如 1-d3/d24+c1.2/1+c1.30,就斷面 2 上的Z+p/ 隨 h 同步遞增；反之,就遞減；文丘里試驗(yàn)為遞

7、減情形,可供空化管設(shè)計(jì)參考；在試驗(yàn)報(bào)告解答中,d3/d2=1.37/1,Z1=50,Z3=-10,而當(dāng)h=0 時(shí),試驗(yàn)的 Z2+P2/ =6,將各值代入式 2、3,可得該管道阻力系數(shù)分別為 c1.2=1.5,c1.3=5.37；再將其代入式 5得說(shuō)明本試驗(yàn)管道喉管的測(cè)壓管水頭隨水箱水位同步上升；但因Z2+P2/ 接近于零,故水箱水位的上升對(duì)提高喉管的壓強(qiáng)（減小負(fù)壓）成效不顯著；變水頭試驗(yàn)可證明該結(jié)論正確；5. 由畢托管測(cè)量顯示的總水頭線與實(shí)測(cè)繪制的總水頭線一般都有差異,試分析其緣由；與畢托管相連通的測(cè)壓管有1、6、8、12、14、16 和 18 管,稱總壓管；總壓管液面的連續(xù)即為畢托管測(cè)量顯示

8、的總水頭線,其中包含點(diǎn)流速水頭；而實(shí)際測(cè)繪的總水頭是以實(shí)測(cè)的值加斷面平均流速水頭v2/2g 繪制的；據(jù)體會(huì)資料,對(duì)于園管紊流,只有在離管壁約 0.12d 的位置,其點(diǎn)流速方能代表該斷面的平均流速；由于本試驗(yàn)畢托管的探頭通常 布設(shè)在管軸鄰近,其點(diǎn)流速水頭大于斷面平均流速水頭,所以由畢托管測(cè)量顯示的總水頭 線,一般比實(shí)際測(cè)繪的總水線偏高；因此,本試驗(yàn)由 1、6、8、12、14、16 和 18 管所顯示的總水頭線一般僅供定性分析與 爭(zhēng)論,只有按試驗(yàn)原理與方法測(cè)繪總水頭線才更精確；試驗(yàn)三 不行壓縮流體恒定流淌量定律試驗(yàn) 試驗(yàn)原理 恒定總流淌量方程為取脫離體,因滑動(dòng)摩擦阻力水平分別,可忽視不計(jì),故x 方

9、向的動(dòng)量方程化為即式中：hc作用在活塞形心處的水深；D活塞的直徑；Q射流流量；V 1x射流的速度； 1動(dòng)量修正系數(shù)；試驗(yàn)中,在平穩(wěn)狀態(tài)下,只要測(cè)得 Q 流量和活塞形心水深 hc,由給定的管嘴直徑 d 和活塞直徑 D,代入上式,便可驗(yàn)證動(dòng)量方程,并率定射流的動(dòng)量修正系數(shù) 1值；其中,測(cè)壓管的標(biāo)尺零點(diǎn)已固定在活塞的園心處,因此液面標(biāo)尺讀數(shù),即為作用在活塞園心處的水深；試驗(yàn)分析與爭(zhēng)論1、實(shí)測(cè) 與公認(rèn)值 =1.02 1.05 符合與否？如不符合,試分析緣由；實(shí)測(cè) =1.035 與公認(rèn)值符合良好； 如不符合,其最大可能緣由之一是翼輪不轉(zhuǎn)所致；為排除此故障,可用 4B 鉛筆芯涂抹活塞及活塞套表面； 2、帶

10、翼片的平板在射流作用下獲得力矩,這對(duì)分析射流沖擊無(wú)翼片的平板沿 x 方向的動(dòng)量力有無(wú)影響？為什么？無(wú)影響；因帶翼片的平板垂直于x 軸,作用在軸心上的力矩T,是由射流沖擊平板是,沿yz 平面通過(guò)翼片造成動(dòng)量矩的差所致；即式中 Q射流的流量；V yz1入流速度在 yz 平面上的分速；V yz2出流速度在 yz 平面上的分速；1入流速度與圓周切線方向的夾角,接近90 ； 2出流速度與圓周切線方向的夾角；r1,2分別為內(nèi)、外圓半徑；該式說(shuō)明力矩 T 恒與 x 方向垂直, 動(dòng)量矩僅與 yz 平面上的流速重量有關(guān)； 也就是說(shuō)平板上附加翼片后,盡管在射流作用下可獲得力矩,但并不會(huì)產(chǎn)生 x 方向的附加力,也不

11、會(huì)影響 x 方向的流速重量；所以 x 方向的動(dòng)量方程與平板上設(shè)不設(shè)翼片無(wú)關(guān)；3、通過(guò)細(xì)導(dǎo)水管的分流,其出流角度與 無(wú)影響；當(dāng)計(jì)及該分流影響時(shí),動(dòng)量方程為即V2 相同,試問(wèn)對(duì)以上受力分析有無(wú)影響？該式說(shuō)明只要出流角度與 V 1垂直,就 x 方向的動(dòng)量方程與設(shè)置導(dǎo)水管與否無(wú)關(guān)；4、滑動(dòng)摩擦力 為什么可以忽視不記？試用試驗(yàn)來(lái)分析驗(yàn)證 的大小,記錄觀看結(jié)果； 提示：平穩(wěn)時(shí),向測(cè)壓管內(nèi)加入或取出 1mm左右深的水,觀看活塞及液位的變化 因滑動(dòng)摩擦力 hc；實(shí)際上, hc隨 V 2 及 的變化又受總能頭的約束,這是由于由能量方程得2 而所以從式2知,能量轉(zhuǎn)換的缺失較小時(shí),畢托管測(cè)速試驗(yàn)試驗(yàn)四試驗(yàn)原理（4.

12、1）式中： u畢托管測(cè)點(diǎn)處的點(diǎn)流速；c畢托管的校正系數(shù)；畢托管全壓水頭與靜水壓頭差；4.2 聯(lián)解上兩式可得 4.3 式中： u 測(cè)點(diǎn)處流速,由畢托管測(cè)定； 測(cè)點(diǎn)流速系數(shù)； H管嘴的作用水頭；試驗(yàn)分析與爭(zhēng)論 1. 利用測(cè)壓管測(cè)量點(diǎn)壓強(qiáng)時(shí),為什么要排氣？怎樣檢驗(yàn)排凈與否？畢托管、測(cè)壓管及其連通管只有布滿被測(cè)液體,即滿意連續(xù)條件, 才有可能測(cè)得真值,否就假如其中夾有氣柱,就會(huì)使測(cè)壓失真,從而造成誤差；誤差值與氣柱高度和其位置有 關(guān)；對(duì)于非堵塞性氣泡,雖不產(chǎn)生誤差,但如不排除,試驗(yàn)過(guò)程中很可能變成堵塞性氣柱 而影響量測(cè)精度；檢驗(yàn)的方法是畢托管置于靜水中,檢查分別與畢托管全壓孔及靜壓孔相 連通的兩根測(cè)壓

13、管液面是否齊平；假如氣體已排凈,不管怎樣抖動(dòng)塑料連通管,兩測(cè)管液 面恒齊平；2. 畢托管的動(dòng)壓頭h 和管嘴上、下游水位差H之間的大關(guān)系怎樣？為什么？由于 且 即 一般畢托管校正系數(shù) c=11.（與儀器制作精度有關(guān)）；喇叭型進(jìn)口的管嘴出流,其中心點(diǎn) 的點(diǎn)流速系數(shù) =0.9961.；所以 h10,就6. 為什么在光、聲、電技術(shù)高度進(jìn)展的今日,仍舊常用畢托管這一傳統(tǒng)的流體測(cè)速儀器？畢托管測(cè)速原理是能量守恒定律,簡(jiǎn)潔懂得；而畢托管經(jīng)長(zhǎng)期應(yīng)用,不斷改進(jìn),已十分完善；具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔, 使用便利,測(cè)量精度高,穩(wěn)固性好等優(yōu)點(diǎn)； 因而被廣泛應(yīng)用于液、氣流的測(cè)量（其測(cè)量氣體的流速可達(dá)60m/s）；光、聲、電的測(cè)速技

14、術(shù)及其相關(guān)儀器,雖具有瞬時(shí)性,靈敏、精度高以及自動(dòng)化記錄等諸多優(yōu)點(diǎn),有些優(yōu)點(diǎn)畢托管是無(wú)法達(dá)到的；但 往往因其機(jī)構(gòu)復(fù)雜,使用約束條件多及價(jià)格昂貴等因素,從而在應(yīng)用上受到限制；特別是 傳感器與電器在信號(hào)接收與放大處理過(guò)程中,有否失真,或者隨使用時(shí)間的長(zhǎng)短,環(huán)境溫 度的轉(zhuǎn)變是否飄移等,難以直觀判定；致使牢靠度難以把握,因而全部光、聲、電測(cè)速儀 器,包括激光測(cè)速儀都不得不用特地裝置定期率定（有時(shí)是利用畢托管作率定）；可以認(rèn)為 至今畢托管測(cè)速仍舊是最可信,最經(jīng)濟(jì)牢靠而簡(jiǎn)便的測(cè)速方法；試驗(yàn)五 雷諾試驗(yàn) 試驗(yàn)原理試驗(yàn)分析與爭(zhēng)論 流態(tài)判據(jù)為何采納無(wú)量綱參數(shù),而不采納臨界流速？雷諾在 1883 年以前的試驗(yàn)中,

15、 發(fā)覺(jué)園管流淌存在兩種流態(tài)層流和紊流,并且存在 著層流轉(zhuǎn)化為紊流的臨界流速 V,V 與流體的粘性 及園管的直徑 d 有關(guān),即（1）因此從廣義上看, V 不能作為流態(tài)轉(zhuǎn)變的判據(jù)；為了判別流態(tài),雷諾對(duì)不同管徑、不同粘性液體作了大量的試驗(yàn),得出了用無(wú)量綱參 數(shù)（vd/ ）作為管流流態(tài)的判據(jù)；他不但深刻揭示了流態(tài)轉(zhuǎn)變的規(guī)律,而且仍為后人用無(wú) 量綱化的方法進(jìn)行試驗(yàn)爭(zhēng)論樹(shù)立了典范；用無(wú)量綱分析的雷列法可得出與雷諾數(shù)結(jié)果相同 的無(wú)量綱數(shù)；可以認(rèn)為式（ 1）的函數(shù)關(guān)系能用指數(shù)的乘積來(lái)表示；即（2）其中 K 為某一無(wú)量綱系數(shù)；式（2）的量綱關(guān)系為（3）從量綱和諧原理,得 L：2 1+ 2=1 T：- 1=-1

16、聯(lián)立求解得 1=1,2=-1 將上述結(jié)果,代入式（ 2）,得或雷諾試驗(yàn)完成了K 值的測(cè)定,以及是否為常數(shù)的驗(yàn)證；結(jié)果得到K=2320；于是,無(wú)量綱數(shù) vd/ 便成了適應(yīng)于任何管徑,任何牛頓流體的流態(tài)轉(zhuǎn)變的判據(jù)；由于雷諾的貢獻(xiàn),vd/ 定命為雷諾數(shù)；隨著量綱分析理論的完善, 利用量綱分析得出無(wú)量綱參數(shù), 爭(zhēng)論多個(gè)物理量間的關(guān)系,成了現(xiàn)今試驗(yàn)爭(zhēng)論的重要手段之一；為何認(rèn)為上臨界雷諾數(shù)無(wú)實(shí)際意義,而采納下臨界雷諾數(shù)作為層流與紊流的判據(jù)？實(shí)測(cè) 下臨界雷諾數(shù)為多少？依據(jù)試驗(yàn)測(cè)定,上臨界雷諾數(shù)實(shí)測(cè)值在30005000 范疇內(nèi),與操作快慢,水箱的紊動(dòng)度,外界干擾等親密相關(guān)；有關(guān)學(xué)者做了大量試驗(yàn),有的得 120

17、22,有的得 20220,有的甚至得 40000；實(shí)際水流中,干擾總是存在的,故上臨界雷諾數(shù)為不定值,無(wú)實(shí)際意義；只有下臨界雷諾數(shù)才可以作為判別流態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)；凡水流的雷諾數(shù)小于下臨界雷諾數(shù)者必為層流；一般實(shí)測(cè)下臨界雷諾數(shù)為 2100 左右；雷諾試驗(yàn)得出的圓管流淌下臨界雷諾數(shù) 諾數(shù)是 2022,緣由何在？2320,而目前一般教科書中介紹采納的下臨界雷下臨界雷諾數(shù)也并非與干擾肯定無(wú)關(guān)；雷諾試驗(yàn)是在環(huán)境的干擾微小,試驗(yàn)前水箱中 的水體經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)固情形下,經(jīng)反復(fù)多次細(xì)心量測(cè)才得出的；而后人的大量試驗(yàn)很難重復(fù)得出雷諾試驗(yàn)的精確數(shù)值,通常在20222300 之間；因此,從工程有用動(dòng)身,教科書中介紹的園管下

18、臨界雷諾數(shù)一般是 2022；試結(jié)合紊動(dòng)機(jī)理試驗(yàn)的觀看,分析由層流過(guò)渡到紊流的機(jī)理何在？從紊動(dòng)機(jī)理試驗(yàn)的觀看可知,異重流（分層流）在剪切流淌情形下,分界面由于擾動(dòng)引發(fā)微小波動(dòng),并隨剪切流速的增大,分界面上的波動(dòng)增大,波峰變尖,以至于間斷面破裂而形成一個(gè)個(gè)小旋渦；使流體質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生橫向紊動(dòng)；正如在大風(fēng)時(shí),海面上波浪滔天,水 氣混摻的情形一樣,這是高速的空氣和靜止的海水這兩種流體的界面上,因剪切流淌而引 起的界面失穩(wěn)的波動(dòng)現(xiàn)象；由于園管層流的流速按拋物線分布,過(guò)流斷面上的流速梯度較 大,而且因壁面上的流速恒為零；相同管徑下,假如平均流速越大就梯度越大,即層間的 剪切流速越大,于是就簡(jiǎn)潔產(chǎn)生紊動(dòng)；紊動(dòng)機(jī)理

19、試驗(yàn)所見(jiàn)的波動(dòng)破裂旋渦質(zhì)點(diǎn)紊動(dòng) 等一系列現(xiàn)象,便是流態(tài)從層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯倪^(guò)程顯示；分析層流和紊流在運(yùn)動(dòng)學(xué)特性和動(dòng)力學(xué)特性方面各有何差異？層流和紊流在運(yùn)動(dòng)學(xué)特性和動(dòng)力學(xué)特性方面的差異如下表：層流: 運(yùn)動(dòng)學(xué)特性 : 動(dòng)力學(xué)特性 : 1.質(zhì)點(diǎn)有律地作分層流淌1.流層間無(wú)質(zhì)量傳輸正比2.斷面流速按拋物線分布 2.流層間無(wú)動(dòng)量交換3.運(yùn)動(dòng)要素?zé)o脈動(dòng)現(xiàn)象 3.單位質(zhì)量的能量缺失與流速的一次方成紊流: 1.質(zhì)點(diǎn)相互混摻作無(wú)規(guī)章運(yùn)動(dòng)1.流層間有質(zhì)量傳輸2.斷面流速按指數(shù)規(guī)律分布2.流層間存在動(dòng)量交換3.運(yùn)動(dòng)要素發(fā)生不規(guī)章的脈動(dòng)現(xiàn)象3.單位質(zhì)量的能量缺失與流速的（1.752）次方成正比 試驗(yàn)六 文丘里流量計(jì)試驗(yàn)

20、 試驗(yàn)原理 依據(jù)能量方程式和連續(xù)性方程式,可得不計(jì)阻力作用時(shí)的文氏管過(guò)水才能關(guān)系式式中： h 為兩斷面測(cè)壓管水頭差；由于阻力的存在,實(shí)際通過(guò)的流量Q 恒小于 Q ；今引入一無(wú)量綱系數(shù)=Q/Q （ 稱為流量系數(shù)）,對(duì)運(yùn)算所得的流量值進(jìn)行修正；即另,由水靜力學(xué)基本方程可得氣水多管壓差計(jì)的 h 為 試驗(yàn)分析與爭(zhēng)論本試驗(yàn)中, 影響文丘里管流量系數(shù)大小的因素有哪些？哪個(gè)因素最敏銳？對(duì) d2=0.7cm 的管道而言,如因加工精度影響,誤將（量下的 值將變?yōu)槎嗌伲坑墒絛20.01 ）cm值取代上述 d2 值時(shí),本試驗(yàn)在最大流可見(jiàn)本試驗(yàn)（水為流體）的 值大小與 Q、d1、d2、 h 有關(guān)；其中 d1、d2 影

21、響最敏銳；本試驗(yàn)中如文氏管 d1 =1.4cm,d2=0.71cm,通常在切削加工中d1 比 d2 測(cè)量便利,簡(jiǎn)潔把握好精度,d2 不易測(cè)量精確,從而不行防止的要引起試驗(yàn)誤差； 例如當(dāng)最大流量時(shí) 值為 0.976,如 d2 的誤差為 0.01cm,那么 值將變?yōu)?1.006,明顯不合理；為什么運(yùn)算流量Q與實(shí)際流量 Q不相等？由于運(yùn)算流量 Q 是在不考慮水頭缺失情形下,即按抱負(fù)液體推導(dǎo)的,而實(shí)際流體存在粘性必引起阻力缺失,從而減小過(guò)流才能,QQ ,即 1.0；試證氣水多管壓差計(jì)（圖 6.4 ）有以下關(guān)系：如圖 6. 4 所述,試應(yīng)用量綱分析法,闡明文丘里流量計(jì)的水力特性；運(yùn)用量綱分析法得到文丘里

22、流量計(jì)的流量表達(dá)式,然后結(jié)合試驗(yàn)成果,便可進(jìn)一步搞清流量計(jì)的量測(cè)特性；對(duì)于平置文丘里管,影響1的因素有：文氏管進(jìn)口直徑d1,喉徑 d2、流體的密度 、動(dòng)力粘滯系數(shù) 及兩個(gè)斷面間的壓強(qiáng)差 P；依據(jù) 定理有從中選取三個(gè)基本量,分別為：共有 6 個(gè)物理量,有 3 個(gè)基本物理量,可得3 個(gè)無(wú)量綱 數(shù),分別為：依據(jù)量綱和諧原理, 1的量綱式為分別有 L：1=a1+b1-3c1T：0=- b1M：0= c1 聯(lián)解得： a1=1,b1=0,c1=0,就同理將各 值代入式（ 1）得無(wú)量綱方程為或?qū)懗蛇M(jìn)而可得流量表達(dá)式為（2）式（2）與不計(jì)缺失時(shí)理論推導(dǎo)得到的（3）相像；為計(jì)及缺失對(duì)過(guò)流量的影響,實(shí)際流量在式（

23、3）中引入流量系數(shù)Q 運(yùn)算,變?yōu)椋?）比較（ 2）、（4）兩式可知,流量系數(shù)Q 與 Re肯定有關(guān),又由于式（ 4）中 d2/d1 的函數(shù)關(guān)系并不肯定代表了式（ 2）中函數(shù)所應(yīng)有的關(guān)系,故應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)搞清Q 與 Re、d2/d1 的相關(guān)性；通過(guò)以上分析, 明確了對(duì)文丘里流量計(jì)流量系數(shù)的爭(zhēng)論途徑,只要搞清它與 Re及 d2/d1的關(guān)系就行了；由試驗(yàn)所得在紊流過(guò)渡區(qū)的QRe 關(guān)系曲線（ d2/d1 為常數(shù)）,可知 Q 隨 Re 的增大而增大,因恒有 2 10 5,使 Q 值接近于常數(shù) 0.98；流量系數(shù) Q 的上述關(guān)系,也正反映了文丘里流量計(jì)的水力特性；文氏管喉頸處簡(jiǎn)潔產(chǎn)生真空,答應(yīng)最大真空度為67m

24、H 2O；工程中應(yīng)用文氏管時(shí),應(yīng)檢驗(yàn)其最大真空度是否在答應(yīng)范疇內(nèi)；據(jù)你的試驗(yàn)成果,分析本試驗(yàn)流量計(jì)喉頸最大真空值 為多少？本試驗(yàn)如 d1= 1. 4cm,d2= 0. 71cm,以管軸線高程為基準(zhǔn)面,以水箱液面和喉道斷面分 別為 11 和 22 運(yùn)算斷面,立能量方程得就 0 52.22cmH2O 即試驗(yàn)中最大流量時(shí), 文丘里管喉頸處真空度,而由本試驗(yàn)實(shí)測(cè)為60.5cmH2O；進(jìn)一步分析可知,如水箱水位高于管軸線4m 左右時(shí),試驗(yàn)中文丘里喉頸處的真空度可達(dá) 7mH2O（參考能量方程試驗(yàn)解答六4）；七 沿 程 水 頭 損 失 實(shí) 驗(yàn)一： 為 什 么 壓 差 計(jì) 的 水 柱 差 就 是 沿 程 水

25、頭 損 失 ？實(shí) 驗(yàn) 管 道 安 裝 成 向 下 傾 斜 ,是 否 影響 實(shí) 驗(yàn) 成 果 ？現(xiàn) 以 傾 斜 等 徑 管 道 上 裝 設(shè) 的 水 銀 多 管 壓 差 計(jì) 為例（圖 7. 3 ）說(shuō) 明（圖 中 A A 為 水 平 線 ）：如 圖 示 0 0 為 基 準(zhǔn) 面 ,以 1 1 和 2 2 為 計(jì) 算 斷面 ,計(jì) 算 點(diǎn) 在 軸 心 處 ,設(shè) 定可 得,由 能 量 方 程表 明 水 銀 壓 差 計(jì) 的 壓 差 值 即 為 沿 程 水 頭 損 失 ,且 和 傾 角 無(wú) 關(guān) ；二： 據(jù) 實(shí) 測(cè) m 值 判 別 本 實(shí) 驗(yàn) 的 流 區(qū) ；（）曲 線 的 斜 率 m = 1. 0 1. 8,即與成

26、 正 比 ,表 明 流 動(dòng) 為 層 流 m = 1. 0、紊 流光 滑 區(qū) 和 紊 流 過(guò) 渡 區(qū)（未 達(dá) 阻 力 平 方 區(qū) ）；三：實(shí) 際 工 程 中 鋼 管 中 的 流 動(dòng) ,大 多 為 光 滑 紊 流 或 紊 流 過(guò) 渡 區(qū) ,而 水 電 站 泄 洪 洞 的流 動(dòng) ,大 多 為 紊 流 阻 力 平 方 區(qū) ,其 原 因 何 在 ？鋼 管 的 當(dāng) 量 粗 糙 度 一 般 為 0. 2mm,常 溫（）下 ,經(jīng) 濟(jì) 流 速 300cm/s ,如 實(shí) 用 管 徑 D = （20 100 ）cm,其,相 應(yīng) 的 = 0. 0002 0. 001,由 莫 迪 圖 知 ,流 動(dòng) 均 處 在 過(guò) 渡

27、區(qū) ；如 需 達(dá) 到 阻 力 平 方 區(qū) ,那 么 相 應(yīng) 的,流 速 應(yīng) 達(dá) 到（5 9 ）m/s；這 樣 高 速 的 有 壓管 流 在 實(shí)際 工 程 中 非 常 少 見(jiàn) ；而 泄 洪 洞 的 當(dāng) 量 粗 糙 度 可 達(dá)（1 9 ）mm,洞 徑 一 般為 （2 3 ）m,過(guò) 流 速 往 往 在（ ） m/s 以 上 ,其大 于,故 一 般 均 處 于 阻 力 平 方 區(qū) ；四： 管 道 的 當(dāng) 量 粗 糙 度 如 何 測(cè) 得 ？當(dāng) 量 粗 糙 度 的 測(cè) 量 可 用 實(shí) 驗(yàn) 的 同 樣 方 法 測(cè) 定及 的 值 ,然 后 用 下 式 求 解 ：（1）考 爾 布 魯 克 公 式（1）迪 圖 即 是 本 式 的 圖 解 ；（2）S J 公 式（2）（3）Barr 公 式（3）（3）式 精 度 最 高 ；在 反 求時(shí) ,（2）式 開(kāi) 方 應(yīng) 取 負(fù)號(hào) ；也 可 直 接 由關(guān) 系 在 莫 迪 圖 上 查 得,進(jìn) 而得 出 當(dāng) 量 粗 糙 度值 ；五： 本 次 實(shí)