水力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書-水電學(xué)院

2010年3月2實(shí)驗(yàn)一靜水壓強(qiáng)2.測(cè)定X液體的容重；如圖所示，1管和2管、3管和4管、5管和6管組成三支U型管，其中5管和6管組成的U型管裝X液體，其余U型管裝水。1管、3管和5管與大氣連通，2管、4管和6管與水箱頂部連通。3管和4管組成的U型管的底部與水箱的A點(diǎn)連通，1管和2管組成的U2.由于2、4、6管與水箱頂部連通，所以2、4、6管液面壓強(qiáng)與水箱液面壓強(qiáng)相同，于是33.若水箱內(nèi)氣體壓強(qiáng)po≠p,則pi≠p2、p3≠p4Ps≠p6.123123計(jì)算結(jié)果表：(僅供參考)P=pg*(D-▽)水箱氣體h=▽2-▽1231234時(shí)，要保持眼睛、凹面中心點(diǎn)及刻度尺的刻度三者3.在實(shí)驗(yàn)中，調(diào)壓筒的作用是什么?5尾閥實(shí)驗(yàn)二能量方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)尾閥溢流管供水管2.用體積法可測(cè)出管道通過的流量，利用連續(xù)性方程可計(jì)算出各斷面的平均流速和流速管道斷面直徑、面積表：斷面編號(hào)1234567直徑(cm)1面積(cm2)6水頭數(shù)據(jù)記錄表：(僅供參考)斷面編號(hào)1234567頭測(cè)總水頭流量測(cè)定記錄：(僅供參考)體積時(shí)間12計(jì)算結(jié)果表：(僅供參考)斷面編號(hào)1234567斷面平均流速流速水頭測(cè)壓管水頭總水頭五、注意事項(xiàng)1.流量不要太大，以免有些測(cè)壓管水位過低，影響讀數(shù)，甚至引起管道吸進(jìn)空氣，影響實(shí)2.一定要在水流恒定后才能量測(cè)。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，一定要關(guān)閉電源，拔掉電源插頭。4.流速較大時(shí)，測(cè)壓管水位有波動(dòng)，讀數(shù)時(shí)要讀取時(shí)均值。5.實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要注意安全用電。六、思考題1.計(jì)算1斷面和5斷面比托管所測(cè)點(diǎn)流速。2.繪制測(cè)壓管水頭線和總水頭線。3.比較比托管所測(cè)總水頭和用平均流速計(jì)算出的總水頭之間的大小。4.分析水流在直道和彎道處的測(cè)壓管水頭在各部位的大小情況。7實(shí)驗(yàn)三文丘里實(shí)驗(yàn)2.繪制文丘里管的流量Q與壓差計(jì)壓差△h之間的關(guān)系曲線。首先列出1斷面和2斷面的能量方程式，并設(shè)a?≈1,a2≈1,且不考慮兩斷面之間的水頭損代入(1)式得：85.控制尾閥，減小流量，使測(cè)壓管水位差減小2cm左右，等到水流穩(wěn)定后，繼續(xù)測(cè)定。6.測(cè)次大于6次后，且壓差分布均勻，實(shí)驗(yàn)可以結(jié)束。量測(cè)水箱水平面積：A=145cm2時(shí)間S測(cè)壓管水頭體積1234569測(cè)壓管壓差常數(shù)Cr實(shí)際流量系數(shù)μ1234567實(shí)驗(yàn)四孔口與管嘴出流實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.觀察典型孔口及管嘴出流時(shí)的流動(dòng)現(xiàn)象及園柱形管嘴的局部真空。2.測(cè)定孔口及管嘴出流時(shí)的流量系數(shù)μ值。供水管回水管水箱抽水機(jī)量測(cè)水箱實(shí)驗(yàn)裝置由供水系統(tǒng)、恒定水頭水箱、回水系統(tǒng)和量測(cè)系統(tǒng)組成。在恒定水頭水箱的側(cè)壁上安裝管嘴(或開有孔口)。另外配有秒表一字只?？卓?管嘴)出流的計(jì)算公式：為收縮斷面的面積。1.測(cè)量管嘴(孔口)的尺寸。量測(cè)水箱水平面積A=100cm2終高時(shí)間水頭μ斷面尺寸備注孔口(收縮)孔口(喇叭)孔口(方孔)管嘴(園柱)管嘴(收縮)五、注意事項(xiàng)：由于(a為流入方向與流出方向的夾角)5.用定位件固定天平，在天平A端加上砝碼。數(shù)據(jù)記錄表：(僅供參考)噴嘴口直徑d=0.8cm噴嘴口面積A=cm2噴嘴口距平(曲)面板距離z=cm測(cè)量水箱水平面積S=200cm2a=度測(cè)次時(shí)間VR12345實(shí)驗(yàn)六雷諾實(shí)驗(yàn)指示劑指示劑水箱顏色水流線(層流狀態(tài)下)尾閥溢流管供水管水箱抽水機(jī)量測(cè)水箱回水管5000~20000之間。因此一般認(rèn)為：R>2000為紊流4.反復(fù)緩慢增大(或減小)流量，仔細(xì)觀察層流和紊流現(xiàn)象。5.從大到小(或從小到大)緩慢調(diào)整流量，在臨界流速時(shí)(即流態(tài)開始轉(zhuǎn)換時(shí)),測(cè)定其測(cè)量水箱水平面積A=cm2測(cè)次量測(cè)水箱時(shí)間T雷諾數(shù)終高體積1234567891.調(diào)整流量時(shí)，一定要慢，且要單方向調(diào)整(即從大到小或從小到大),不能忽大忽小。實(shí)驗(yàn)七管流沿程阻力實(shí)驗(yàn)2.繪制1gh——1gv和1gR——1gλ關(guān)系曲線，確定h=Kv"中的n值。組成。其中在實(shí)驗(yàn)管道上開有兩個(gè)測(cè)壓孔，并安裝有測(cè)壓管，測(cè)壓孔的距離為L(zhǎng)。列出1、2斷面的能量方程：即1、2兩斷面間的沿程水頭損失等于兩斷面間的測(cè)壓管水頭差。測(cè)次λ123456789注：初高H、終高H?是指測(cè)量水箱里的水位。123456789實(shí)驗(yàn)八管流局部阻力實(shí)驗(yàn)1.測(cè)定圓管突然擴(kuò)大的局部水頭損失，掌握管流局部水頭損失的測(cè)定方法。2.驗(yàn)證圓管突然擴(kuò)大、突然縮小局部水頭損失的理論公式。3.繪制測(cè)壓管水頭曲線。實(shí)驗(yàn)裝置由實(shí)驗(yàn)桌、供水系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)管道、測(cè)壓管、流量量測(cè)水箱和回水系統(tǒng)等組成。其中實(shí)驗(yàn)管道由細(xì)管到粗管的突然擴(kuò)大部分、粗管到細(xì)管的突然縮小部分和彎道部分組成。在實(shí)際管流中，由于管徑的變化或結(jié)構(gòu)局部的突變，使流動(dòng)結(jié)構(gòu)從新調(diào)整，并產(chǎn)生旋渦，使能量產(chǎn)生損失。如管道直徑的突然擴(kuò)大或縮小、急彎、岔口等情況。由能量方程可知，管流突然擴(kuò)大的局部水頭損失即是圖中1——1斷面到2——2斷面的水頭損失，式中αi、a2取1,測(cè)壓管水頭、)從測(cè)壓管中直接讀取則根據(jù)體積法所測(cè)流量Q和管徑d和d?算出流速vi、v?從而得到。失即是圖中1——1斷面到2——2斷面的能量損失式中aa取1,測(cè)壓管水頭)、接在測(cè)壓管中讀取，流速水頭4.打開尾閥，使管道通過水流，并調(diào)節(jié)流量大小，管號(hào)123456781管徑(cm)測(cè)壓管水頭(cm)管號(hào)9管徑測(cè)壓管水頭(cm)管號(hào)管徑測(cè)壓管水頭(cm)2管號(hào)12345678管徑測(cè)壓管水頭(cm)管號(hào)9管徑測(cè)壓管水頭(cm)管號(hào)管徑測(cè)壓管水頭(cm)流量測(cè)定數(shù)據(jù)表：(僅供參考)測(cè)量水箱水位(cm)時(shí)間流量(cm3/s)備注Q?QQ?Q1測(cè)量水箱水平面積2管流突然擴(kuò)大局部水頭損失計(jì)算表：(僅供參考)細(xì)管直徑d=1.4cm粗管直徑d=2.5cm局部阻力系數(shù)ζ=測(cè)次hj實(shí)12管流突然縮小局部水頭損失計(jì)算表：(僅供參考)粗管直徑di=2.5cm細(xì)管直徑d2=1.4cm局部阻力系數(shù)S=測(cè)次12六、思考題1.比較管流突然擴(kuò)大的實(shí)測(cè)局部水頭損失和理論局部水頭損失的大小，并分析其原因。2.為什么管流突然擴(kuò)大的2——2斷面要取粗管上測(cè)壓管水頭最高的斷面?實(shí)驗(yàn)裝置由實(shí)驗(yàn)水槽、比托管(或旋漿流速儀)等組成。水槽寬b=60厘米，水槽底坡小(忽略不計(jì)),所以所測(cè)水頭為該點(diǎn)測(cè)壓管水頭。h?比托管前端孔所測(cè)總水頭h?比托管側(cè)面孔所測(cè)測(cè)壓管水頭在實(shí)驗(yàn)中，為了更準(zhǔn)確地測(cè)定，我們使用可傾斜比需乘上比托管的校正系數(shù)μ,一般為0.98——1,因此點(diǎn)流速為2.旋槳流速儀測(cè)流速原理K——流速系數(shù)，旋槳每轉(zhuǎn)動(dòng)1/2周水流質(zhì)點(diǎn)前進(jìn)的距離。2.熟悉比托管(旋槳流速儀)的實(shí)際構(gòu)造和使用方法。3.打開水槽進(jìn)水閥門，將水槽水深控制在15——20cm左右。5.用自來水(或真空泵)給比托管排氣，氣體排完后，在測(cè)壓管上方放入部分空氣。1.使用比托管時(shí)，為什么要排氣?施測(cè)過程中，為什么比托管管頭不能露出水面?2.測(cè)流速時(shí)，比托管管頭為什么要正對(duì)水流方向?比托管測(cè)流速記錄表(僅供參考)測(cè)點(diǎn)編號(hào)比壓計(jì)讀數(shù)壓差△h點(diǎn)流速v備注比壓計(jì)傾角α=校正系數(shù)μ=實(shí)驗(yàn)十水面曲線演示實(shí)驗(yàn)升降機(jī)升降機(jī)進(jìn)水法求臨界水深h,然后計(jì)算出臨界底坡i。實(shí)際水深在正常水深和臨界水深之間時(shí)為b區(qū)，當(dāng)實(shí)際水深小于正常水深和臨界水深時(shí)為c區(qū)。根據(jù)底坡情況分為五類，即1、2、3、0、"’"。由于臨界坡度時(shí)K——K先與N——N線重合，平坡和反坡時(shí)N——N線無限遠(yuǎn)。所以可歸納為12種類型的水面曲線。水面曲線符號(hào)a區(qū)b區(qū)c區(qū)a?ab?bC?CC?Ca?aC?C水面曲線類型壅水曲線降水曲線壅水曲線四、實(shí)驗(yàn)步驟.二、等到水流穩(wěn)定后(均勻流),點(diǎn)擊水面，觀察水波的形態(tài)，并反復(fù)調(diào)整水槽坡度，當(dāng)微四、取掉閘門，調(diào)整上下游槽底坡度，使上游坡度(為緩坡),下游坡度(為陡坡)。水槽上游段尾端出現(xiàn)型降水曲線，在水槽下游段前端出現(xiàn)b、b?型降水曲線。五、在上下段都安上閘門，使開度都小于實(shí)際水深和臨界水深，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)aj、a?、ci、c?水面曲線。六、打開閘門，將上段水槽底坡調(diào)為0,下段水槽底坡調(diào)為逆坡，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)bo、b′型水七、插入閘門，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)co、c'型水面曲線。=h′2.在調(diào)節(jié)水槽坡度時(shí)，升降開關(guān)不能從升到降(或降到升),中間一定要暫停。實(shí)驗(yàn)十一水電比擬法滲流實(shí)驗(yàn)用水電比擬法測(cè)定建筑物基礎(chǔ)滲流區(qū)的等勢(shì)線(或流線),繪制流網(wǎng)。電流電流密度：i歐姆定律：達(dá)西定律：電勢(shì)的拉普拉斯方程：水頭的拉普拉斯方程：電流強(qiáng)度：I2.在坐標(biāo)紙上，按比例畫出實(shí)驗(yàn)盤的邊界(包括模型的形狀及尺寸)。3.給實(shí)驗(yàn)盤加水1——2cm左右