流速量測(畢托管)實驗報告

流速量測（畢托管）實驗?zāi)康囊螈磐ㄟ^本次實驗，掌握基本的測速工具（畢托管）的性能和使用方法。⑵繪制各垂線上的流速分布圖，點繪斷面上的等流分布曲線，以加深對明槽水流流速分布的認(rèn)識。⑶根據(jù)實測的流速分布圖，計算斷面上的平均流速v和流量Q測，并與實驗流量Q實相比較。儀器設(shè)備 畢托管、比壓計以及水槽實驗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，因此它所測得的是水流的勢能。而A管卻正對流向，它所測得的是包括水流動能在內(nèi)的全部機械能，在測壓牌上所反映的水面差：即測點的流速水頭。為了提高量測的精度，將比壓計斜放成α角，若兩測壓管水面之間的讀數(shù)差為，則有=sinα，從而可以求得測點的流速表達(dá)式：式中：C為流速修正系數(shù)，對不同結(jié)構(gòu)的畢托管，其值由率定得之。本實驗使用的畢托管，經(jīng)率定C=1。垂線流速分布圖的畫法，垂線平均流速的計算將所得的同一垂線各點流速，按選定的比例尺畫在坐標(biāo)紙上。槽底的流速為零，水面的流速矢端為水面以下各點流速矢端向上順延與水面相交的那一點。由水深線及各點流速矢端所圍成的矢量圖，即垂線流速分布圖。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：為垂線平均流速，cm/s：為垂線流速分布圖的面積，㎝2：h為水深，㎝。2.斷面平均流速的計算斷面平均流速式中：v為斷面平均流速，㎝3∕s；為第i根垂線上的平均流速，㎝∕s；n為垂線個數(shù)。流量的計算實測的流量Q測式中：Q測為實測流量，㎝3∕s；v為斷面平均流速，㎝∕s；A為過水?dāng)嗝婷娣e，㎝2。實驗流量從電磁流量計中讀出。方法步驟⑴打開水槽的進(jìn)水閥門，調(diào)節(jié)尾門，將水深控制在20cm左右。⑵用測針測得水深h。垂線布置6個測點。畢托管最高點宜在水面以下2cm，最低點為畢托管的半徑（0.4cm），其余各點均布其中。⑶按所托布置的垂線及測點位置逐步進(jìn)行測量。例如：把畢托管首先放在垂線上，即畢托管中心到槽邊壁的距離B∕10cm。接著把畢托管放到槽底，同時測讀固定畢托管測桿標(biāo)尺上的讀數(shù)，捎帶穩(wěn)定后，再測讀比壓計上的讀數(shù)A\B,這就完成了第一個測點的工作。然后將畢托管依次提升，直至水面以下2.0cm那一點為止。其他各點測量方法如上述步驟，并把各個測點相應(yīng)的距離和高度記錄在表中。⑷將測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理，并采用坐標(biāo)紙按一定的比例點繪。點繪垂線上的流速分布圖⑸分析比較實測流量與實驗流量有何差別。注意事項⑴測速之前，首先要對畢托管、比壓計進(jìn)行排氣。排氣方法：從比壓計三通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3min左右將畢托管浸入防氣盒靜水中。然后打開三通管，在大氣壓強作用下比壓計測管中的水面下降，待降到便于測讀的位置時，用止水夾夾緊三通管。此時比壓計兩側(cè)管中的水面應(yīng)該平齊，否則要重新充水排氣，直至兩管水面平齊后方能進(jìn)行測速工作。⑵實驗過程中，為防止進(jìn)氣，畢托管不得露出水面。實驗結(jié)束后，將畢托管放入防氣盒靜水中，檢查是否進(jìn)氣，若比壓計兩管水面不平，說明所測數(shù)據(jù)有誤差，應(yīng)重新充水排氣，重新施測。⑶畢托管嘴必須正對流向。⑷測讀時，視線應(yīng)垂直于比壓計的傾斜面，讀取彎液面的最低點讀數(shù)，當(dāng)測管中的水面上下脈動時，讀取平均值。量測與計算⑴已知數(shù)據(jù)。由電磁流量計中讀出流量。水槽寬度B=0cm；畢托管直徑d=0.8cm；比壓計傾斜角α=30°；重力加速度g=980cm/s2⑵實測數(shù)據(jù)與計算槽底測針數(shù)據(jù)讀數(shù)____cm;測針尖接觸水面時的讀數(shù)____cm；測針量得水深h=____cm。思考題⑴畢托管、比壓計排氣不凈，為什么會影響量測精度？答：畢托管、測壓管及連通管只有充滿被側(cè)液體，即滿足連續(xù)條件，才有可能測得真值，否則如果其中夾有氣柱，就會使測壓失真，從而造成誤差。誤差值與氣柱高度和其位置有關(guān)。對于非堵塞性氣泡，雖不產(chǎn)生誤差，但若不排除，實驗過程中很有可能變成堵塞性氣柱而影響測量精度。⑵為什么必須將畢托管正對來流方向？如何判斷畢托管是否正對了流向？答：因為畢托管測流速是將來流的動能全部轉(zhuǎn)化成為勢能，因此必須將畢托管正對來流方向。轉(zhuǎn)動畢托管，當(dāng)兩液柱高度差最大時的位置，就可判斷畢托管已經(jīng)正對了流向。⑶比壓計安放位置的高低，是否影響量測數(shù)據(jù)？為什么？答：不影響。因為比壓計測量的是兩個位置的壓強差，而與安放高度無關(guān)，所以，比壓計安放高度的高