2023年流體力學(xué)實驗報告思考題詳細指導(dǎo)

水力學(xué)實驗報告實驗二不可壓縮流體恒定流能量方程（伯諾利方程）實驗實驗三不可壓縮流體恒定流動量定律實驗實驗四畢托管測速實驗實驗五雷諾實驗實驗六文丘里流量計實驗實驗八局部阻力實驗實驗二不可壓縮流體恒定流能量方程（伯諾利方程）實驗實驗原理在實驗管路中沿管內(nèi)水流方向取n個過斷面?？梢粤谐鲞M口斷面（1）至另一斷面（i）的能量方程式(i=2,3,……,n)%+生+也=4+立+也+我y2gy2gZ+2取al=a2=…an=l,選好基準面,從已設(shè)立的各斷面的測壓管中讀出/值，測出通過管路的av流量，即可計算出斷面平均流速v及2g，從而即可得到各斷面測管水頭和總水頭。成果分析及討論L測壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢有何不同？為什么？測壓管水頭線（P—P）沿程可升可降，線坡Jp可正可負。而總水頭線（E.E）沿程只降4.據(jù)激光測速儀檢測,距孔口2-3cm軸心處,其點流速系數(shù)為0.996,試問本實驗的畢托管精度如何?如何率定畢托管的修正系數(shù)c?若以激光測速儀測得的流速為真值u,則有打==0.99672x980x21.3=203.5kw/s而畢托管測得的該點流速為203.46cm/s,則￡=0.2%。欲率定畢托管的修正系數(shù),則可令u=cJ2ghh=8J2gM：.c=本例：c=0.996V213/211=1.0007?1.05.普朗特畢托管的測速范圍為0.2-2m/s,軸向安裝偏差規(guī)定不應(yīng)大于10度，試說明因素。(低流速可用傾斜壓差計)。(1)施測流速過大過小都會引起較大的實測誤差，當(dāng)流速u小于0.2m/s時，畢托管測得的壓差A(yù)h亦有229<—==0.204朋2g1960若用30傾斜壓差計測量此壓差值，因傾斜壓差計的讀數(shù)值差△h為M'=^/S1n300=2x0.204=0.40^,那么當(dāng)有0.5mm的判讀誤差時，流速的相對誤差可達6%。而當(dāng)流速大于2m/s時，由于水流流經(jīng)畢托管頭部時會出現(xiàn)局部分離現(xiàn)象，從而使靜壓孔測得的壓強偏低而導(dǎo)致誤差。(2)同樣,若畢托管安裝偏差角(a)過大，亦會引起較大的誤差。因畢托管測得的流速u是實際流速u在其軸向的分速ucosa,則相應(yīng)所測流速誤差為u-ucosa-E==1—COSflfua若>10,則￡>1一cosl°°=°°156.為什么在光、聲、電技術(shù)高度發(fā)展的今天，仍然常用畢托管這一傳統(tǒng)的流體測速儀器？畢托管測速原理是能量守恒定律，容易理解。而畢托管經(jīng)長期應(yīng)用，不斷改善，已十分完善。具有結(jié)構(gòu)簡樸，使用方便，測量精度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。因而被廣泛應(yīng)用于液、氣流的測量（其測量氣體的流速可達60m/s）。光、聲、電的測速技術(shù)及其相關(guān)儀器，雖具有瞬時性,靈敏、精度高以及自動化記錄等諸多優(yōu)點，有些優(yōu)點畢托管是無法達成的。但往往因其機構(gòu)復(fù)雜，使用約束條件多及價格昂貴等因素，從而在應(yīng)用上受到限制。特別是傳感器與電器在信號接受與放大解決過程中，有否失真，或者隨使用時間的長短，環(huán)境溫度的改變是否飄移等，難以直觀判斷。致使可靠度難以把握，因而所有光、聲、電測速儀器，涉及激光測速儀都不得不用專門裝置定期率定（有時是運用畢托管作率定）。可以認為至今畢托管測速仍然是最可信，最經(jīng)濟可靠而簡便的測速方法。實驗五雷諾實驗實驗原理史二2=?V73dVK=—實驗分析與討論L流態(tài)判據(jù)為什么采用無量綱參數(shù),而不采用臨界流速？雷諾在1883年以前的實驗中，發(fā)現(xiàn)園管流動存在兩種流態(tài)一一層流和紊流,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v及園管的直徑d有關(guān)，即v'=f（v,d）（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)，雷諾對不同管徑、不同粘性液體作了大量的實驗,得出了用無量綱參數(shù)（vd/v）作為管流流態(tài)的判據(jù)。他不僅深刻揭示了流態(tài)轉(zhuǎn)變的規(guī)律，并且還為后人用無量綱化的方法進行實驗研究樹立了典范。用無量綱分析的雷列法可得出與雷諾數(shù)結(jié)果相同的無量綱數(shù)?？梢哉J為式(1)的函數(shù)關(guān)系能用指數(shù)的乘積來表達。即vr=Kv*'dai其中K為某一無量綱系數(shù)。式(2)的量綱關(guān)系為[Z7-1]=[L2T-1]ai[L丁從量綱和諧原理，得L：2a]+a2=1T：—a)=-1聯(lián)立求解得a尸1,a2=1將上述結(jié)果，代入式(2),得雷諾實驗完畢了K值的測定，以及是否為常數(shù)的驗證。結(jié)果得到K=232()。于是，無量綱數(shù)vd/v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)。由于雷諾的奉獻,vd/v定命為雷諾數(shù)。隨著量綱分析理論的完善，運用量綱分析得出無量綱參數(shù),研究多個物理量間的關(guān)系，成了現(xiàn)今實驗研究的重要手段之一。.為什么認為上臨界雷諾數(shù)無實際意義，而采用下臨界雷諾數(shù)作為層流與紊流的判據(jù)?實測下臨界雷諾數(shù)為多少？根據(jù)實驗測定，上臨界雷諾數(shù)實測值在3000?5000范圍內(nèi)，與操作快慢，水箱的紊動度，外界干擾等密切相關(guān)。有關(guān)學(xué)者做了大量實驗，有的得12()23,有的得2023(),有的甚至得4000()。實際水流中，干擾總是存在的，故上臨界雷諾數(shù)為不定值,無實際意義。只有下臨界雷諾數(shù)才可以作為判別流態(tài)的標(biāo)準。凡水流的雷諾數(shù)小于下臨界雷諾數(shù)者必為層流。一般實測下臨界雷諾數(shù)為2100左右。.雷諾實驗得出的圓管流動下臨界雷諾數(shù)2320,而目前一般教科書中介紹采用的下臨界雷諾數(shù)是2023,因素何在？下臨界雷諾數(shù)也并非與干擾絕對無關(guān)。雷諾實驗是在環(huán)境的干擾極小，實驗前水箱中的水體經(jīng)長時間的穩(wěn)定情況下，經(jīng)反復(fù)多次細心量測才得出的。而后人的大量實驗很難反復(fù)得出雷諾實驗的準確數(shù)值,通常在2023?2300之間。因此，從工程實用出發(fā)，教科書中介紹的園管下臨界雷諾數(shù)一般是2023。4?為什么在測R調(diào)小流量的過程中，不許有反調(diào)？當(dāng)流量由大逐漸變小，由紊流變?yōu)閷恿?，就相?yīng)了一個下臨界rel；當(dāng)流量由。逐漸變大,由層流變?yōu)槲闪?，就相?yīng)了一個上臨界re2。上臨界re2受外界干擾不穩(wěn)定，而下臨界rel較之更穩(wěn)定，所以一般取下臨界rel。由上可知，反調(diào)破壞了產(chǎn)生下臨界的調(diào)節(jié)，因此不允許5.分析層流和紊流在運動學(xué)特性和動力學(xué)特性方面各有何差異？層流和紊流在運動學(xué)特性和動力學(xué)特性方面的差異如下表：運動學(xué)特性：動力學(xué)特性：層流：1,質(zhì)點有律地作分層流動1.流層間無質(zhì)量傳輸.斷面流速按拋物線分布2.流層間無動量互換.運動要素?zé)o脈動現(xiàn)象。3.單位質(zhì)量的能量損失與流速的一次方成正比紊流：紊流：1.質(zhì)點互相混摻作無規(guī)則運動.斷面流速按指數(shù)規(guī)律分布.運動要素發(fā)生不規(guī)則的脈動現(xiàn)象紊流：1.紊流：1.質(zhì)點互相混摻作無規(guī)則運動.斷面流速按指數(shù)規(guī)律分布.運動要素發(fā)生不規(guī)則的脈動現(xiàn)象1.流層間有質(zhì)量傳輸.流層間存在動量互換.單位質(zhì)量的能量損失與流速的（1.75?2）次方成正比實驗六文丘里流量計實驗實驗原理根據(jù)能量方程式和連續(xù)性方程式，可得不計阻力作用時的文氏管過水能力關(guān)系式式中:△h為兩斷面測壓管水頭差。由于阻力的存在，實際通過的流量Q恒小于Q今引入一無量綱系數(shù)產(chǎn)Q/Q'（u稱為流量系數(shù)），對計算所得的流量值進行修正。即Q=pQ=陽^陵另，由水靜力學(xué)基本方程可得氣一水多管壓差計的Ah為m=飽-4實驗分析與討論L本實驗中，影響文丘里管流量系數(shù)大小的因素有哪些？哪個因素最敏感?對d2=0.7cm的管道而言，若因加工精度影響，誤將（d2—0,01）cm值取代上述d2值時,本實驗在最大流量下的口值將變?yōu)槎嗌?？由?=吟.而麗"（%）’-1得H=Q《d”d：卓兩可見本實驗（水為流體）的u值大小與Q、5、d2、Ah有關(guān)。其中出、d2影響最敏感。本實驗中若文氏管d]=1.4cm,d2=0.71cm,通常在切削加工中di比d?測量方便，容易掌握好精度,dz不易測量準確，從而不可避免的要引起實驗誤差。例如當(dāng)最大流量時u值為0976,若ch的誤差為-0.01cm,那么U值將變?yōu)?.006,顯然不合理。2.為什么計算流量Q'與實際流量Q不相等？由于計算流量Q'是在不考慮水頭損失情況下，即按抱負液體推導(dǎo)的，而實際流體存在粘性必引起阻力損失,從而減小過流能力,Q<Q"即u<l.0o3?試證氣一水多管壓差計（圖6.4）有下列關(guān)系：伉+^^-飽+飽-4如圖6.4所述,%==飽-4,:生二包一名+△囪一女3+△〃1+%+%YY—y（Z]+%fy）—（z?+/y）=Z]+#2/y—+卜41+-z?一尸？/y=（z+區(qū)）-（z2+品）+△%+△%=4一飽+%—/44.試應(yīng)用量綱分析法，闡明文丘里流量計的水力特性。運用量綱分析法得到文丘里流量計的流量表達式，然后結(jié)合實驗成果，便可進一步搞清流量計的量測特性。對于平置文丘里管，影響”的因素有：文氏管進口直徑d「喉徑d2、流體的密度P、動力粘滯系數(shù)U及兩個斷面間的壓強差A(yù)Po根據(jù)兀定理有/k2,心，心,Q,〃，的二0從中選取三個基本量，分別為：［心］=楫7°的同平7"］網(wǎng)平3/刈共有6個物理量，有3個基本物理量，可得3個無量綱兀數(shù)，分別為:木弋央爐，，穴飛=d弋炎"，根據(jù)量綱和諧原理，兀?的量綱式為國平］“次-】「［血-3『分別有L：l=a)+bi-3ciT：O=?biM:0=C)聯(lián)解得：ai=l,bi=O,c尸0,則穴_小巧一不同理巧=〃一將各兀值代入式(1)得無量綱方程為或?qū)懗?/i\△p［djd］匕旬V1=mP/Pj2~T~,&1=J2g△,/!</3-y-,&i\a1/Id1/進而可得流量表達式為。=.；J2g從人俘，凡i式(2)與不計損失時理論推導(dǎo)得到的°』沁硒/舊門相似。為計及損失對過流量的影響，實際流量在式(3)中引入流量系數(shù)口計算，變?yōu)镼=/斜居反朝國匚［比較(2)、(4)兩式可知，流量系數(shù)|4q與Rc一定有關(guān)，又由于式(4)中d2/九的函數(shù)關(guān)系并不一定代表了式(2)中函數(shù)力所應(yīng)有的關(guān)系，故應(yīng)通過實驗搞清nq與Rc、//小的相關(guān)性。通過以上分析，明確了對文丘里流量計流量系數(shù)的研究途徑，只要搞清它與A及d2/di的關(guān)系就行了。由實驗所得在紊流過渡區(qū)的NQ?Re關(guān)系曲線(d2/由為常數(shù))，可知(1Q隨Re的增大而增大,因恒有U<1,故若使實驗的Re增大，口將漸趨向于某一小于1的常數(shù)。此外，根據(jù)已有的很多實驗資料分析，Hq與d”dz也有關(guān)，不同的d"d2值，可以得到不同的阿?氏關(guān)系曲線，文丘里管通常使d/d2=2。所以實用上，對特定的文丘里管均需實驗率定Nq?A的關(guān)系，或者查用相同管徑比時的經(jīng)驗曲線。尚有實用上較適宜于被測管道中的雷諾數(shù)R；2X1()5,使rq值接近于常數(shù)o.98o流量系數(shù)Mq的上述關(guān)系，也正反映了文丘里流量計的水力特性。5.文氏管喉頸處容易產(chǎn)生真空，允許最大真空度為6?7mH2。。工程中應(yīng)用文氏管時，應(yīng)檢查其最大真空度是否在允許范圍內(nèi)。據(jù)你的實驗成果,分析本實驗流量計喉頸最大真空值為多少？本實驗若d尸1.4cm,d2=0.71cm,以管軸線高程為基準面，以水箱液面和喉道斷面分別為1-1和2-2計算斷面，立能量方程得兒二―號+入y2g則/2g2g=31.5-35-80.22-=-52.22-hwl_2；0.左/v-52.22cmH2O即實驗中最大流量時，文丘里管喉頸處真空度4>52加必0,而由本實驗實測為60.5cmH2。。進一步分析可知，若水箱水位高于管軸線4m左右時，實驗中文丘里喉頸處的真空度可達7mHQ（參考能量方程實驗解答六一4）。（八）局部阻力實驗1、結(jié)合實驗成果，分析比較突擴與突縮在相應(yīng)條件下的局部損失大小關(guān)系。由式hj=q=及C=f（d\/d?）表白影響局部阻力損失的因素是上，和4/4，由于有突擴,=(i-A/4)2突縮，=0.5(1-a/4)則有，一0.5(1--4)—0.5("4/4)2-「A/4當(dāng)AjA2<0.5或4/4<0.707時，忽然擴大的水頭損失比相應(yīng)忽然收縮的要大。在本實驗最大流量Q下，突擴損失較突縮損失約大一倍，即胃/&=6.54/3.60=1.817。djd2接近于1時，突擴的水流形態(tài)接近于逐漸擴大管的流動,因而阻力損失顯著減小。2.結(jié)合流動演示儀的水力現(xiàn)象，分析局部阻力損失機理何在？產(chǎn)生突擴與突縮局部阻力損失的重要部位在哪里？如何減小局部阻力損失?流動演示儀I-VII型可顯示突擴、突縮、漸擴、漸縮、分流、合流、閥道、繞流等三十余種內(nèi)、外流的流動圖譜。據(jù)此對局部阻力損失的機理分析如下：從顯示的圖譜可見,凡流道邊界突變處，形成大小不一的旋渦區(qū)。旋渦是產(chǎn)生損失的重要根源。由于水質(zhì)點的無規(guī)則運動和劇烈的紊動，互相摩擦，便消耗了部分水體的自儲能量。此外,當(dāng)這部分低能流體被主流的高能流體帶走時，還須克服剪切流的速度梯度，經(jīng)質(zhì)點間的動能互換，達成流速的重新組合，這也損耗了部分能量。這樣就導(dǎo)致了局部阻力損失。從流動儀可見，突擴段的旋渦重要發(fā)生在突擴斷面以后，并且與擴大系數(shù)有關(guān)，擴大系數(shù)越大，旋渦區(qū)也越大，損失也越大，所以產(chǎn)生突不升，線坡J恒為正，即J>0。這是由于水在流動過程中,依據(jù)一定邊界條件，動能和勢能可互相轉(zhuǎn)換。測點5至測點7,管收縮，部分勢能轉(zhuǎn)換成動能，測壓管水頭線減少，Jp>()o測點7至測點9,管漸擴，部分動能又轉(zhuǎn)換成勢能，測壓管水頭線升高，JpvO。而據(jù)能量方程E尸E2+hwj.2,hwi.2為損失能量，是不可逆的，即恒有hw「2>0,故E2恒小于Ei，(E—E)線不也許回升。(E-E)線下降的坡度越大，即J越大，表白單位流程上的水頭損失越大，如圖2.3的漸擴段和閥門等處，表白有較大的局部水頭損失存在。2,流量增長，測壓管水頭線有何變化?為什么？有如下二個變化：(1)流量增長，測壓管水頭線(P—P)總降落趨勢更顯著。這是由于測壓管水頭Hp=Z+^-=E--=，2g2端，任一斷面起始時的總水頭e及管道過流斷面面積A為定值￡Z+2時，Q增大,2g就增大，則了必減小。并且隨流量的增長阻力損失亦增大，管道任一過水Z+工斷面上的總水頭E相應(yīng)減小，故了的減小更加顯著。(2)測壓管水頭線(P-P)的起落變化更為顯著。由于對于兩個不同直徑的相應(yīng)過水?dāng)嗝嬗幸弧?Z+馬=3+理=小曷./*7s

yy2g「2g2g2g誓式中為兩個斷面之間的損失系數(shù)。管中水流為紊流時，接近于常數(shù)，又管道斷面為定值，故Q增大,H亦增大，(P-P)線的起落變化就更為顯著。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？測點2、3位于均勻流斷面(圖2.2)，測點高差0.7cm,HP=7均為37.1cm(偶有擴局部阻力損失的重要部位在突擴斷面的后部。而突縮段的旋渦在收縮斷面前后均有。突縮前僅在死角區(qū)有小旋渦，且強度較小，而突縮的后部產(chǎn)生了紊動度較大的旋渦環(huán)區(qū)?？梢姰a(chǎn)生突縮水頭損失的重要部位是在突縮斷面后。從以上分析知。為了減小局部阻力損失，在設(shè)計變斷面管道幾何邊界形狀時應(yīng)流線型化或盡量接近流線型,以避免旋渦的形成，或使旋渦區(qū)盡也許小。如欲減小本實驗管道的局部阻力，就應(yīng)減小管徑比以減少突擴段的旋渦區(qū)域；或把突縮進口的直角改為園角，以消除突縮斷面后的旋渦環(huán)帶，可使突縮局部阻力系數(shù)減小到本來的1/2?1/10。忽然收縮實驗管道，使用年份長后，實測阻力系數(shù)減小,重要因素也在這里。3,現(xiàn)備有一段長度及聯(lián)接方式與調(diào)節(jié)閥（圖5.1）相同，內(nèi)徑與實驗管道相同的直管段，如何用兩點法測量閥門的局部阻力系數(shù)？兩點法是測量局部阻力系數(shù)的簡便有效辦法。它只需在被測流段（如閥門）前后的直管段長度大于（20?40）d的斷面處，各布置一個測壓點便可。先測出整個被測流段上的總水頭損失gz有%-2=卜八+hj2+???+"”+???++hfx_2式中:%—分別為兩測點間互不干擾的各個局部阻力段的阻力損失；hJH-被測段的局部阻力損失；%—兩測點間的沿程水頭損失。然后，把被測段（如閥門）換上一段長度及聯(lián)接方法與被測段相同，內(nèi)徑與管道相同的直管段，再測出相同流量下的總水頭損失3_2,同樣有hw\-2=hji+hj2HFhjj_]+%_2所以％”=兒1一2-〃+2※心實驗測得突縮管在不同管徑比時的局部阻力系數(shù)R〉i。'如下:序號12345d2/dl0.20.4().60.81.000.480.420.320.180試用最小二乘法建立局部阻力系數(shù)的經(jīng)驗公式(1)擬定經(jīng)驗公式類型現(xiàn)用差分判別法擬定。由實驗數(shù)據(jù)求得等差"(令戈=4?)相應(yīng)的差分與(令了“)，其一、二級差分如下表i12345Av0.20.20.20.2△)，-0.06-0.1-0.04-0.18以-0.04-0.04-0.04二級差分尺)，為常數(shù)，故此經(jīng)驗公式類型為y=bQ+b[x+b2x2(1)(2)用最小二乘法擬定系數(shù)令b=h—]5是實驗值與經(jīng)驗公式計算值的偏差。如用￡表達偏差的平方和，即￡=%；=2加+仇茗

/=|1=1（2）為使￡為最小值，則必須滿足早二0<——=0—=0于是式（2）分別對d、“、4求偏導(dǎo)可得TOC\o"1-5"\h\zE凹-5bL4Z.--=0r=li=\i=l,2Mxi）￡為-々軍；一打￡耳=0i=li=li=l；=155552Mx；-b（）￡x；-bfx：-仇2七4二（）,r=li=l/=1?=l列表計算如下：iXj=d2/&M=72X,10.20.480.040.00820.40.420.160.06430.60.320.360.21640.80.180.640.51251.001.001.00總和2演=31-12)XL4f>l，陽2=2.2r>l=1.8i父1H10.00160.0960.019220.02560.1680.067230.1300.1920.11540.4100.1440.11551.0000總和5工元：=1.567/=15Z"=0.61=15Vv.x,2=0.3164f=l將上表中最后一行數(shù)據(jù)代入方程組(3)，得到‘1.4-5%-34-2.2a=0?0.6-3%-2.24-1.8仇=00.3164-22bo-1.8仇一1.567仇=0解得b0=0.5,b.=0,b2=-0.5,代入式(1)有y=0.5(1-x2)于是得到忽然收縮局部阻力系數(shù)的經(jīng)驗公式為4=0.5[1-@/4)2]或<=0.5(1-4-)※，試說明用理論分析法和經(jīng)驗法建立相關(guān)物理量間函數(shù)關(guān)系式的途徑。突擴局部阻力系數(shù)公式是由理論分析法得到的。一般在具有理論分析條件時，函數(shù)式可直接由理論推演得，但有時條件不夠，就要引入某些假定。如在推導(dǎo)突擴局部阻力系數(shù)時,假定了“在突擴的環(huán)狀面積上的動水壓強按靜水壓強規(guī)律分布:引入這個假定的前提是有充足的實驗依據(jù)，證明這個假定是合理的。理論推導(dǎo)得出的公式，還需通過實驗驗證其對的性。這是先理論分析后實驗驗證的一個過程。經(jīng)驗公式有多種建立方法，突縮的局部阻力系數(shù)經(jīng)驗公式是在實驗取得了大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進一步作數(shù)學(xué)分析得出的。這是先實驗后分析歸納的一個過程。但通常的過程應(yīng)是先理論分析（涉及量綱分析等）后實驗研究，最后進行分析歸納。毛細影響相差0.1mm）,表白均勻流同斷面上，其動水壓強按靜水壓強規(guī)律分布。測點1（）、11在彎管的急變流斷面上，測壓管水頭差為7.3cm,表白急變流斷面上離心慣性力對測壓管水頭影響很大。由于能量方程推導(dǎo)時的限制條件之一是“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計算斷面。在繪制總水頭線時，測點10、11應(yīng)舍棄。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（如抬高或減少水箱的水位）對喉管壓強的影響情況。下述幾點措施有助于避免喉管（測點7）處真空的形成：⑴減小流量,（2）增大喉管管徑，（3）減少相應(yīng)管線的安裝高程，（4）改變水箱中的液位高度。顯然（1）、（2）、（3）都有助于阻止喉管真空的出現(xiàn)，特別（3）更具有工程實用意義。由于若管系落差不變，單單減少管線位置往往就可完全避免真空。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高程0—0,比位能降至零，比壓能p/丫得以增大（Z），從而也許避免點7處的真空。至于措施（4）其增壓效果是有條件的,現(xiàn)分析如下：2+2當(dāng)作用水頭增大h時，測點7斷面上/值可用能量方程求得。取基準面及計算斷面1、2、3,計算點選在管軸線上（以下水柱單位均為cm）。于是由斷面1、2的能量方程（取a?=a3=l）有Zj+A/?=+hwl_2y2g（i）因hw-2可表達成此處cl.2是管段1-2總水頭損失系數(shù)，式中e、s分別為進口和漸縮局部損失系數(shù)。又由連續(xù)性方程有

2g故式(1)可變?yōu)?+僅=4+勵-唐+瓢*(3)(4)式中2g可由斷面1、3能量方程求得，即(3)(4)Z]+Z]+幽=Z3力2g=(Zi-Z3+M)/(1+1】3)代入式(2)有(Z2+P2/Y)隨h遞增還是遞減，可由(Z2+P2/Y)加以判別。因出—2+-2,?_(4/da)4+￡14一再一二■一―(5)若1-[(d3/d2)4+c1.2]/(l+cl.3)>0,則斷面2上的(Z+p/Y)隨h同步遞增。反之,則遞減。文丘里實驗為遞減情況，可供空化管設(shè)計參考。在實驗報告解答中,小總2=1.37/1,Zj=50,Z3=-10,而當(dāng)h=0時,實驗的(Z2+P2/丫)=6,宕/2g=3319,2g=9.42,將各值代入式(2)、(3)河得該管道阻力系數(shù)分別為cl.2=1.5,c1.3=5.37o再將其代入式(5)得空皿3二1一身/生">0況的)1+5.37表白本實驗管道喉管的測壓管水頭隨水箱水位同步升高。但因(Z2+P2/Y)接近于零，故水箱水位的升高對提高喉管的壓強(減小負壓)效果不顯著。變水頭實驗可證明該結(jié)論對的。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，試分析其因素。與畢托管相連通的測壓管有1、6、8、12、14、16和18管，稱總壓管?？倝汗芤好娴倪B續(xù)即為畢托管測量顯示的總水頭線，其中包含點流速水頭。而實際測繪的總水頭是以實測的Y值加斷面平均流速水頭v2/2g繪制的。據(jù)經(jīng)驗資料,對于園管紊流，只有在離管壁約0.12d的位置，其點流速方能代表該斷面的平均流速。由于本實驗畢托管的探頭通常布設(shè)在管軸附近，其點流速水頭大于斷面平均流速水頭，所以由畢托管測量顯示的總水頭線，一般比實際測繪的總水線偏高。因此，本實驗由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討論，只有按實驗原理與方法測繪總水頭線才更準確。實驗三不可壓縮流體恒定流動量定律實驗實驗原理恒定總流動量方程為F=-Avi)取脫離體,因滑動摩擦阻力水平分離九＜05%網(wǎng),可忽略不計，故X方向的動量方程化為用=一4=一強,一自yQ即自況%-W肉尸=。式中：he——作用在活塞形心處的水深；D——活塞的直徑；Q射流流量；vlx——射流的速度；儲一一動量修正系數(shù)。實驗中，在平衡狀態(tài)下，只要測得Q流量和活塞形心水深he,由給定的管嘴直徑d和活塞直徑D,代入上式，便可驗證動量方程，并率定射流的動量修正系數(shù)K值。其中，測壓管的標(biāo)尺零點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。實驗分析與討論1、實測B與公認值(B=L02?1.05)符合與否？如不符合，試分析因素。實測B=1.035與公認值符合良好。(如不符合，其最大也許因素之一是翼輪不轉(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、帶翼片的平板在射流作用下獲得力矩，這對分析射流沖擊無翼片的平板沿x方向的動量力有無影響？為什么？無影響。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平面通過翼片導(dǎo)致動量矩的差所致。即T=2coS%弓-cosan=匈%2cos%勺式中Q——射流的流量；Vyzi入流速度在yz平面上的分速；Vyz2——出流速度在yz平面上的分速；a1——入流速度與圓周切線方向的夾角，接近90°;a2一—出流速度與圓周切線方向的夾角；ri,2一一分別為內(nèi)、外圓半徑。該式表白力矩T恒與x方向垂直，動量矩僅與yz平面上的流速分量有關(guān)。也就是說平板上附加翼片后，盡管在射流作用下可獲得力矩，但并不會產(chǎn)生x方向的附加力，也不會影響x方向的流速分量。所以x方向的動量方程與平板上設(shè)不設(shè)翼片無關(guān)。3、通過細導(dǎo)水管的分流,其出流角度與V2相同,試問對以上受力分析有無影響？無影響。當(dāng)計及該分流影響時，動量方程為7T。-也*=PQQNnx+爾3月%???=°7T今???德產(chǎn)"先到X7F、即戶品匕「泡a?！辉撌奖戆字灰隽鹘嵌扰cVi垂直，則x方向的動量方程與設(shè)立導(dǎo)水管與否無關(guān)。4、滑動摩擦力工為什么可以忽略不記?試用實驗來分析驗證人的大小，記錄觀測結(jié)果。（提醒:平衡時，向測壓管內(nèi)加入或取出1mm左右深的水,觀測活塞及液位的變化）因滑動摩擦力九<5塔，故可忽略而不計。如第三次實驗，此時％二19.6cm,當(dāng)向測壓管內(nèi)注入1mm左右深的水時，活塞所受的靜壓力增大，約為射流沖擊力的5。假如活動摩擦力大于此值，則活塞不會作軸向移動，亦即%變?yōu)?.7cm左右,并保持不變，然而事實上，此時活塞很敏感地作左右移動,自動調(diào)整測壓管水位直至上仍恢復(fù)到19.6cm為止。這表白活塞和活塞套之間的軸向動