水力學(xué)實(shí)驗(yàn)(文華)

水力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)濋啪幦A中科技大學(xué)文華學(xué)院城建學(xué)部2012.6目錄流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)………………2局部水頭損失實(shí)驗(yàn)……………5文丘里流量計(jì)實(shí)驗(yàn)……………15孔口、管嘴實(shí)驗(yàn)………………18雷諾實(shí)驗(yàn)………………………21

流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．觀察測(cè)點(diǎn)的測(cè)壓管水頭（位置水頭與壓強(qiáng)水頭之和），加深對(duì)靜壓強(qiáng)公式的理解2．求未知液體的密度1.2.實(shí)驗(yàn)裝置圖1.1是一種靜水壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)儀。管1和管2的一端與盛水容器聯(lián)通，另一端通大氣。它們的液面應(yīng)該平齊。如果管1和管2的液面高于容器內(nèi)的液面，則容器內(nèi)的密封氣體的壓強(qiáng)p0高于大氣壓pa。管3是容器的連通管，其液面應(yīng)該與容器液面平齊。容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)p0可以改變。打開閥門K2，擠壓加壓打氣球，則p0升高。加壓結(jié)束后要注意關(guān)閉K2。如果要降低p0，則打開閥門K2,用吸氣球?qū)⑷萜鲀?nèi)部的氣體抽出。管5、管6是真空管。管7、管8是U形管，內(nèi)部盛水，并且在管8的水柱水面上灌入油液，油柱高度H可用尺子測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)將要測(cè)量油液的密度其密度為P'。1.3.實(shí)驗(yàn)原理流體靜力學(xué)的基本方程是pz+ =常數(shù) （1.1）Pg密封水箱的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)C和D的位置高低不同，但管1、管2液面高程是相同的，這就是說明靜止液體內(nèi)任意一點(diǎn)的位置水頭與壓強(qiáng)水頭之和（稱為測(cè)壓管水頭）是相同的。盛有某種未知密度液體的U形管，其液柱高差是由于壓差p0-pa引起的，故有P-p=Pg（z-z）=P'gH+pg（z-z-H）TOC\o"1-5"\h\z0a 2 3 8 7（1.2）E=（z2一z3）一（z8一z7）+1（1.2）\o"CurrentDocument"P H水的密度P是已知的，只要讀取各管液面的高程讀數(shù)，就可以求出未知密度P'。式中的z2和z3可以直接讀出，管7和管8沒有刻度，z8-z7可用尺子測(cè)量管7和管8的高差，這樣就可求出（z8-z7）。值得注意的是，當(dāng)管8的油面高于管7的水面時(shí)，（Z8-Z7）為正，當(dāng)管8的油8 7 8 7面低于管7的水面時(shí)，（z8-z7）為負(fù)。1.4實(shí)驗(yàn)步驟用直尺測(cè)量管8中油柱的高度。關(guān)閉閥門K],K3，打開K2，擠壓加壓打氣球，使密封水箱的液面氣體壓強(qiáng)p0逐漸增加，當(dāng)管1、管2的液面上升至相當(dāng)?shù)母叨葧r(shí)，關(guān)閉閥門K2。觀察密封水箱的密封效果：加壓時(shí)，管1、管2的液面也隨上升。加壓結(jié)束后，管1、管2的液面應(yīng)停止在某一高程位

置，不再變化。如果密封效果不好，管1、管2的液面將不停地下降，這就說明水箱漏氣。應(yīng)設(shè)法處理。讀取管1、管2和管3的液面高程讀數(shù)，用尺子測(cè)量管8與管7液面高差(z8-z7)并填入數(shù)據(jù)表。注意(z8-z7)有正負(fù)。87改變密封氣體的壓強(qiáng)，重復(fù)上面的步驟進(jìn)行測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)測(cè)量4組數(shù)據(jù)，其中，p0>pa和p0<pa的情況分別測(cè)量2組數(shù)據(jù)。圖1.2靜水壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)整理及誤差分析流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)整理是件復(fù)雜的工作，為此，可編制數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)供實(shí)驗(yàn)課使用圖1..2是本室研制的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的靜水壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表界面。實(shí)驗(yàn)裝置中的未知液體的密度值為827kg/m3。由數(shù)據(jù)表看出，測(cè)量誤差很小。思考題1．在什么情況下，管2，3的液面平齊？2．當(dāng)管2，3的液面平齊時(shí)，管7管9的液面是否平齊？為什么？4.觀察管7和管8的液柱，如果判斷油的密度P'和水的密度P哪個(gè)較大？局部水頭損失實(shí)驗(yàn)2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)量管流中突擴(kuò)管和突縮管的局部水頭損失2.2實(shí)驗(yàn)裝置穩(wěn)壓水箱并確定局部損失系數(shù)。測(cè)壓管讀數(shù)板尾閥A回水管進(jìn)水管2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)量管流中突擴(kuò)管和突縮管的局部水頭損失2.2實(shí)驗(yàn)裝置穩(wěn)壓水箱并確定局部損失系數(shù)。測(cè)壓管讀數(shù)板尾閥A回水管進(jìn)水管 U 局部水頭損尖實(shí)驗(yàn)儀 U圖2.1局部損失實(shí)驗(yàn)裝置圖2.1所示的局部水頭損失實(shí)驗(yàn)儀，由水泵、穩(wěn)壓水箱、實(shí)驗(yàn)管段，局部損失（截面實(shí)擴(kuò)、截面突縮）管件、6支測(cè)壓管。穩(wěn)壓水箱設(shè)置有溢流板。當(dāng)產(chǎn)生溢流時(shí)，水面總是稍高于溢流板頂部，水位保持恒定，如果沒有發(fā)生溢流，則水位就可能不為恒定。實(shí)驗(yàn)管道由三個(gè)管段組成。各段的管道直徑在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的標(biāo)牌上顯示。圖中的A處，管道截面發(fā)生突然擴(kuò)大，而在B處，截面發(fā)生突然縮小。管道突擴(kuò)處A設(shè)有氣閥K,用于排除突擴(kuò)處可能產(chǎn)生并滯留不動(dòng)的氣泡。管道的尾閥用于控制水流量。管道上設(shè)置6個(gè)測(cè)壓孔，位置如圖所示。這些測(cè)孔的壓強(qiáng)通過軟管傳輸?shù)綔y(cè)壓管，測(cè)壓管水柱液面高程可用讀數(shù)板的標(biāo)尺測(cè)量。2.3實(shí)驗(yàn)原理對(duì)局部損失管件的上、下游某斷面應(yīng)用伯努利方程，就可以求得局部水頭損失，現(xiàn)分別予以說明。突擴(kuò)管：對(duì)于測(cè)壓管1，2所在截面伯努利方程為，則有：

z+j+十=zz+j+十=z-+—1Pg2g 2Pgv2v2h++=h+t-+h+h12g2 2gjAv2f12v2+h+hjA f12(2.1)式中，截面1、2的壓強(qiáng)水頭用水柱高曾和h2表示。h.A是截面突擴(kuò)處的局部水頭損失。hf121 2 jA f12是截面1、2之間的沿程水頭損失。hf12無法直接測(cè)量。截面1、2之間的管長(zhǎng)l12是截面2、3之間的管長(zhǎng)l23一半，hf12應(yīng)該等于截面2、3之間的沿程水頭損失hf23的一半。而截面2、3之間的沿程水頭損失hf23就等于壓差水頭，即水柱高度之差，hf23=h1-h2。由式(2.1)得到截面突然擴(kuò)大的局部水頭損失的計(jì)算式：2.2)h=匚一^=1 2+h—h—0.5(h—h2.2)jA 2g 2g1 2 2 3水柱高度用尺子量測(cè)。速度可以用流量除以截面積得到。流量可用兩種方法獲得。一種是直接讀取流量計(jì)的顯示值，另一種是用體積法測(cè)量流量，用量筒接水，接水體積除以接水時(shí)間就得到流量。流量不大時(shí)，流量計(jì)的測(cè)量值誤差較大，本實(shí)驗(yàn)用體積法測(cè)量流量。截面突然擴(kuò)大的局部水頭損失匚的經(jīng)驗(yàn)公式為：TOC\o"1-5"\h\z:=(令—1)2 (2.3)2將經(jīng)驗(yàn)值和實(shí)測(cè)值相比較，就可以估算測(cè)量誤差。突縮管：對(duì)于截面4、5之間的水流應(yīng)用伯努利方程：p v2p v2z+4+—=z+4+亠+h+h4Pg2g 5pg2g jBf45(2.4)v2 v2h+4=h+5+h+h42g 52g jB f45截面4、5之間的沿程水頭損失hf45等于截面4、B之間的沿程水頭損失hf4B與截面B、5之間的沿程損失hfB5之和。3、4、B、5、6之間的距離由如下關(guān)系式：l4B=0.5l34，lB5=l56，因fB5 4B 34B556而hf4B等于截面3、4之間的沿程水頭損失的一半，hfB5等于截面5、6之間的沿程水頭損失,v2 v2—v2TOC\o"1-5"\h\zh=匚一^=4 5+h—h—0.5(h—h)—(h—h) (2.5)jB 2g 2g 4 5 3 4 5 6實(shí)縮管的局部損失系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式為:=0.5(1—Ar) (2.6)4比較實(shí)測(cè)值和經(jīng)驗(yàn)值，就可以測(cè)量誤差。測(cè)量?jī)?nèi)容：流量(用體積法)，h1，h2，h3，h4，h5和儀，共測(cè)量5~6組數(shù)據(jù)。1 2 3 4 5 62.4實(shí)驗(yàn)步驟接通電源啟動(dòng)水泵。緩慢打開進(jìn)水管的閥門，讓水徐徐進(jìn)入水箱，水位慢慢提升。同時(shí)打開試驗(yàn)管段的尾閥至最大。水流穩(wěn)定時(shí)，水箱水位應(yīng)略高于溢流板5mm左右。

仔細(xì)觀察管道的突擴(kuò)處A,突縮處B,以及測(cè)壓管內(nèi)是否出現(xiàn)氣泡，若有氣泡，應(yīng)設(shè)法排除。4．用體積法測(cè)量水流量。一人接水另一人計(jì)時(shí)。注意接水和計(jì)時(shí)保持同步。記錄各測(cè)壓管的讀數(shù)。由于表面張力作用，測(cè)壓管的水柱表面呈現(xiàn)彎月形，讀數(shù)時(shí)眼光平視，讀取彎月形液面最低點(diǎn)的高程讀數(shù)。關(guān)小尾閥，使流量變小，繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量。調(diào)節(jié)閥門時(shí)，等待1~2分鐘，水流穩(wěn)定后方可讀數(shù)。本實(shí)驗(yàn)共測(cè)量5~6組數(shù)據(jù)。圖2.2局部損失數(shù)據(jù)表6．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉水泵，切斷電源。擦干凈桌上的漬水。用拖把清理地面積水。保持良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。2.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理利用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計(jì)算各種數(shù)據(jù)。只要將流量，測(cè)壓管水柱高度填入表格，系統(tǒng)自動(dòng)算出各種局部損失系數(shù)。2.6思考題實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)管段和測(cè)壓管是否出現(xiàn)氣泡？出現(xiàn)氣泡時(shí)逆如何處理？對(duì)于本裝置，按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出來的局部損失系數(shù)是多少？將經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算值與你的實(shí)測(cè)值比對(duì)，誤差多大？你認(rèn)為誤差的原因由哪些？

文丘里流量計(jì)實(shí)驗(yàn)3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)量文丘里流量計(jì)的流量系數(shù)3.2實(shí)驗(yàn)裝置穩(wěn)壓水箱nuDDDnnDDDnnDDDU測(cè)壓計(jì)9尾閥回水管進(jìn)水管■H—穩(wěn)壓水箱nuDDDnnDDDnnDDDU測(cè)壓計(jì)9尾閥回水管進(jìn)水管■H— LJ 文丘里疣量計(jì)實(shí)驗(yàn)儀 LI圖3.1文丘里流量計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置圖3.1是本實(shí)驗(yàn)儀置，它由水泵、實(shí)驗(yàn)管段、測(cè)壓計(jì)組成。流量的測(cè)量采用手工體積法，即將水接入量筒，用秒表記下接水時(shí)間，體積除以時(shí)間就得到流量?，F(xiàn)對(duì)裝置介紹如下：1．供水器由離心泵，進(jìn)水管，回水管組成。離心式水泵將水經(jīng)由進(jìn)水管輸入穩(wěn)壓水箱穩(wěn)壓水箱設(shè)有溢流板，其作用是：當(dāng)水箱內(nèi)的水發(fā)生溢流時(shí)，水位能保持恒定。如果水泵的壓強(qiáng)較高，穩(wěn)壓水箱的水面就出現(xiàn)波動(dòng)，此時(shí)應(yīng)關(guān)小進(jìn)水管上設(shè)有的進(jìn)水閥門，使壓強(qiáng)降低，波動(dòng)消失。文丘里流量計(jì)和孔板流量計(jì)文丘里流量計(jì)安裝在實(shí)驗(yàn)管段上。圖3.2是文丘里流量計(jì)示意圖。文丘里管由收縮段、喉部、擴(kuò)散段組成，各部分的直徑標(biāo)于實(shí)驗(yàn)臺(tái)的標(biāo)牌中。圖中，測(cè)壓孔1開設(shè)于收縮段上游，測(cè)壓孔4開設(shè)于喉部。1、4的壓差用復(fù)合壓差計(jì)測(cè)量。

文丘里流量計(jì)屬于節(jié)流式流量計(jì)。文丘里管的截面積發(fā)生變化，強(qiáng)制地改變局部地方的管流速度和壓強(qiáng)，測(cè)量其壓差就可以計(jì)算管道流量。文丘里流量計(jì)收縮段段的收縮角為20°~25°，折角處圓滑，盡量接近流線型。喉部是文丘里流量計(jì)的斷面最小的部位，此處的流線曲率半徑相當(dāng)大，流動(dòng)可視為緩變流，擴(kuò)散角一般為5°~15°。文丘里流量計(jì)是測(cè)量流量的儀器，在使用之前，要預(yù)先測(cè)量它的流量系數(shù)，稱為流量計(jì)的標(biāo)定。3.3實(shí)驗(yàn)原理文丘里流量計(jì)安裝實(shí)驗(yàn)管段的中部。對(duì)于圖3.2所示的測(cè)壓管1，4所在斷面應(yīng)用努利方程(相應(yīng)的參數(shù)用下標(biāo)1，4表示)，則有厶+pgv2v2厶+pgv2v22gpg—4-2g3.1)利用連續(xù)性方程卩”產(chǎn)V4A4，上式可化為3.2)i'2(p-p)/3.2)TOC\o"1-5"\h\zV二 + 41-(d/d)44 1壓差用復(fù)合測(cè)壓計(jì)測(cè)量，則有：P=P-pg(z—z)+pg(z—z)+pg(z—z)1 4 4 0 3 2 1 0p一p=pg(z+z一z一z) (3.3)1 4 13 2 412g(h+h一h一h)V= 13 2 44 1-(d/d)44 1速度與截面積相乘就得到流量，上面的計(jì)算中沒有考慮粘性的影響，因此，流量的表達(dá)式可修正為八， 兀d2J2g(h+h—h—h)3.4)Q二UAV二卩4 132 43.4)444 1—(d/d)4444 1式中，U稱為文丘里管的流量系數(shù)，工藝精良的文丘里流量計(jì)的流量系數(shù)U達(dá)0.99以上。標(biāo)定文丘里流量計(jì)的流量系數(shù)U的方法是：用體積法測(cè)出流量Q,讀取測(cè)壓管的液柱高度。利用式(3.4)確定U的值。3.4實(shí)驗(yàn)步驟1．啟動(dòng)水泵，向水箱充水，關(guān)閉尾閥。觀察各測(cè)壓管，如果發(fā)現(xiàn)有氣泡，應(yīng)設(shè)法將其排除。2．合理調(diào)節(jié)進(jìn)水閥、尾閥，使流量穩(wěn)定，測(cè)壓管的液面高度適中。記錄各測(cè)壓管的液柱高度。用體積法測(cè)量管流的流量。流量要求改變6次。改變流量時(shí)，要等待2?3分鐘，水流穩(wěn)定后方可讀數(shù)。測(cè)量?jī)?nèi)容：流量（體積法），4支測(cè)壓管的水柱高度：坷，h2,h3,h4。共測(cè)量5?6組數(shù)據(jù)。3.5數(shù)據(jù)表圖3.3是數(shù)據(jù)表的界面。由表中看出，1、5組數(shù)據(jù)的流量系數(shù)偏小。產(chǎn)生誤差的原因，可能是水流尚未穩(wěn)定就開始讀數(shù)。高度讀數(shù)刻度只精確到mm,用人工判讀也產(chǎn)生誤差。此外，水柱液面常發(fā)生波動(dòng)，其高度不易確定。圖3.3文丘里流量計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表3.6思考題卩的值可能大于1嗎？影響卩取值的因素有哪些？請(qǐng)敘述實(shí)驗(yàn)操作過程中出現(xiàn)的技術(shù)問題及處理方法。請(qǐng)對(duì)你的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。4孔口、管嘴實(shí)驗(yàn)4.14.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)量孔口，管嘴的流量系數(shù)4.2實(shí)驗(yàn)裝置穩(wěn)壓水箱回水管進(jìn)水管回水管水泵

水箱回水管進(jìn)水管回水管水泵

水箱孔口、管嘴實(shí)驗(yàn)儀圖4.1孔口、管嘴流量系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置圖4.1是孔口、管嘴實(shí)驗(yàn)裝置圖。水箱里有溢流擋板，用以保持水位恒定。從管嘴、孔口射出的水流落到接水槽，流向出水口。2、3為管嘴，4為用于切換管嘴或孔口。2、3為管嘴，4為用于切換管嘴或孔口。203001O40D1?圓角管嘴Z直角管嘴3203001O40D1?圓角管嘴Z直角管嘴3.錐形管嘴4.孔口1?圓角管嘴2.直角管嘴3.錐形管嘴4?孔口E=l.0=0.98-1.0s=0.63-0.64心0.9-0.98!>=0.82!?=0.9-0.96=0.97-0.98牛0.9-0.98/J=0.82/J=0.9^-0.96/J=0.9-0.9605-0.25^=0.5J=0.09-0.25J=0.060-0.062圖4.3管嘴、孔口結(jié)構(gòu)圖圖4.2管嘴、孔口布置圖管嘴、孔口的結(jié)構(gòu)形狀對(duì)水頭損失有影響。圖4.3是3種管嘴和一個(gè)孔口的結(jié)構(gòu)圖。圖中還列出了射流出口的面積收縮系數(shù)、速度系數(shù)、流量系數(shù)和局部損失系數(shù)實(shí)驗(yàn)值的變化范圍。圖4.4圖4.4電子流量計(jì)控制面板本實(shí)驗(yàn)流量計(jì)測(cè)量流量。圖4.4是流量計(jì)的控制面板。流量顯示值的單位是mils，即10-6m3/s。流量計(jì)在使用前必須調(diào)零。4.3實(shí)驗(yàn)原理圖4.5表示孔口和管嘴的流動(dòng)圖案。我們先推導(dǎo)孔口的流量公式。設(shè)水流從孔口流出，射流的斷面C-C的面積最小，該斷面稱為射流的喉部。喉部截面積AC與孔口面積A之比￡稱為面積收縮系數(shù)，即A=￡A。在Cc喉部附近，流線的曲率半徑很大，流動(dòng)可視為漸變流，對(duì)于水箱液面0-0和射流喉部斷面C-C應(yīng)用伯努利方程，則有圖4.5圖4.5孔口和管嘴的流動(dòng)圖案4.1)z+匕=z+仝+Q+G二4.1)0Pg cPg 2gvc= 2gH=帖2gH (4.2)c心+匚7.3)式(4.2)中的H是孔口的作用水頭，即孔口中心與水面的高差。Q稱為速度流量系數(shù)，通常,P=0.97?0.987.3)Q=AV=￡AV= t2gH=pA：2gHcc c式中，A是孔口的面積，卩(=￡Q)為孔口的流量系數(shù)。測(cè)出流量Q和水頭H,按上式計(jì)算孔口的流量系數(shù)P的實(shí)驗(yàn)值。管嘴自由出流時(shí)，水流雖然也出現(xiàn)收縮，但喉部位于管嘴內(nèi)部。喉部的流速大，壓強(qiáng)小。真空壓強(qiáng)有利于管嘴出流。對(duì)水箱液面0-0和管嘴出口水流斷面1-1應(yīng)用伯努利方程，則有

pp v2Z+a=z+a+（a+匚）

0Pg1Pg 2g這里，v是管口的流速。用H管嘴中心與水面的高差。v的計(jì)算式可寫成v= 2gH=A；2gH+Q（4.4）4.5）Q=AV=叭（4.4）4.5）Q=AV=叭2gH=叭'麗4.6)卩（=9）稱為管嘴的流量系數(shù)。測(cè)出流量Q和水頭H，按上式計(jì)算管嘴的流量系數(shù)卩的實(shí)驗(yàn)值。上面提到，管嘴內(nèi)部的真空壓強(qiáng)有利于管嘴出流，因而管嘴的流量系數(shù)大于孔口的流量系數(shù)。本實(shí)驗(yàn)設(shè)有3種管嘴，每一種管嘴的流量系數(shù)都用類似辦法測(cè)定，但其流量系數(shù)各不相同。其中進(jìn)口為圓角的管嘴流量系數(shù)最大，圓錐管嘴其次，直角管嘴最大。而孔口比管嘴的流量系數(shù)都要小。7.4實(shí)驗(yàn)步驟1．關(guān)閉孔口和管嘴，開啟水泵，向水箱充水。2．轉(zhuǎn)動(dòng)防水擋板至1號(hào)管嘴，然后拔出1號(hào)圓角管嘴的軟膠塞子，再將防水擋板旋轉(zhuǎn)離開管嘴口，水箱的水箱便形成管嘴出流。記錄管嘴出流時(shí)的水箱水位。4．將電子流量計(jì)的測(cè)量按鈕旋轉(zhuǎn)至圓角管嘴指示處，記錄流量。5．將防水擋板轉(zhuǎn)動(dòng)至1號(hào)管嘴口，堵塞管嘴口后拔出軟膠塞子。轉(zhuǎn)動(dòng)防水擋板至1號(hào)直角管嘴，進(jìn)行類似操作，讀取直角管嘴出流時(shí)的水位。闕歡流量計(jì)的按鈕至直角管嘴指示處，記錄直角管嘴出流的流量。進(jìn)行類似操作，測(cè)量圓錐管嘴出流的水位和流量。進(jìn)行類似操作，測(cè)量出流時(shí)的水位和流量。孔口出流實(shí)驗(yàn)需測(cè)量孔口射流喉部的直徑。方法是：孔口出流時(shí)，移動(dòng)孔口兩側(cè)的滑塊，使其剛好抵觸孔口射流的邊緣。固定住滑塊。然后旋轉(zhuǎn)防水擋板堵住孔口，塞緊孔口的軟膠塞子。水泵進(jìn)水閥門。關(guān)閉電機(jī)。測(cè)量孔口射流最小截面的直徑。方法是：打開游標(biāo)卡尺，使之貼近孔口兩側(cè)的固定滑塊，讀出兩個(gè)滑塊之間的距離。這就是孔口射流喉部的直徑d。參見圖4.6。6．測(cè)量結(jié)束。測(cè)量?jī)?nèi)容：流量（體積/時(shí)間），孔口、管嘴出流時(shí)的水面高程和流量。4.5數(shù)據(jù)表及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析孔口、管嘴的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參見圖4.7。各種參數(shù)與圖4.3的數(shù)據(jù)吻合。管嘴的出口面積沒有發(fā)生收縮，d等于管嘴直徑，收縮系數(shù)均為1?？卓诘纳淞髯钚郈面的直徑為dc，收縮系數(shù)按￡=（dc/d）2計(jì)算，而流速系數(shù)按申=卩/匕計(jì)算?？卓谏淞骱聿恐睆絛不易測(cè)出，常常出現(xiàn)較大誤差。c圖4.7管嘴、孔口出流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表7.6思考題1．孔口的流速系數(shù)不可能大于1.0，為什么？2．管嘴和孔口的截面積相同。管嘴的流量系數(shù)大于的孔口的流量系數(shù)，為什么？3.各種管嘴的流量系數(shù)為什么不相同？雷諾實(shí)驗(yàn)5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察紅色液線所演示的流態(tài)。確定管流臨界雷諾數(shù)。5.2實(shí)驗(yàn)裝置圖8.1是雷諾實(shí)驗(yàn)的裝置。本實(shí)驗(yàn)裝置由水泵、穩(wěn)壓水箱、試驗(yàn)管段、紅色液線注射器組成。穩(wěn)壓水箱向管道提供恒定水流。管段的尾閥用于控制流量大小。在水箱的上部設(shè)有紅色液體容器，其下部的出口連接一條細(xì)軟管，再接入注射針頭。紅色液體的流量由一個(gè)小閥門控制，使用時(shí)可適度打開，不適用時(shí)立刻關(guān)閉。5.3實(shí)驗(yàn)原理由流體力學(xué)知道，水流速度大，亦即雷諾數(shù)大時(shí)，流態(tài)為紊流。水流速度小時(shí)，亦即雷諾數(shù)小時(shí)，流態(tài)為層流。層流與紊流的臨界狀態(tài)的雷諾數(shù)稱為臨界雷諾數(shù)。當(dāng)速度由大到小變化時(shí)，雷諾數(shù)從大變小，流態(tài)從紊流變?yōu)閷恿?，其臨街雷諾數(shù)稱為下臨界雷諾數(shù)，大約是Re=2300。當(dāng)速度由小到大變化時(shí)，雷諾數(shù)從小變大，流態(tài)從層流變?yōu)槲闪?，其臨界雷諾數(shù)稱為上臨界雷諾數(shù)，上臨界雷諾數(shù)比較大，有些實(shí)驗(yàn)的上臨界雷諾數(shù)為10,000多，有些實(shí)驗(yàn)的上臨界雷諾數(shù)高達(dá)50,000。

本實(shí)驗(yàn)主要目的是觀察兩種流態(tài)，并測(cè)定下臨界雷諾數(shù)。同時(shí)也實(shí)驗(yàn)性地測(cè)量上臨界雷諾數(shù)，看能否得到一個(gè)確定值。本實(shí)驗(yàn)需要得到水流速度，以便計(jì)算水流雷諾數(shù)，速度等于流量除以截面積，因此實(shí)際測(cè)量的內(nèi)容是流量。本實(shí)驗(yàn)的流量較小，不能使用流量計(jì)。一本的流量計(jì)測(cè)量小流量時(shí)，誤差很大。測(cè)量流量使用量筒、秒表測(cè)量。改變流量時(shí)，要等待幾分鐘，流動(dòng)穩(wěn)定后方可測(cè)量。小流量的測(cè)量比較費(fèi)時(shí)。充水時(shí)間往往超過1分鐘。穩(wěn)壓水箱尾閥回水管進(jìn)水管

t—尾閥回水管進(jìn)水管

t—圖5.1雷諾實(shí)驗(yàn)裝置計(jì)算管流雷諾數(shù)時(shí)，需用到水的運(yùn)動(dòng)粘度。運(yùn)動(dòng)粘度與水溫有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)用溫度傳感器測(cè)量水溫。水的運(yùn)動(dòng)粘度V可以查表，也可以用經(jīng)驗(yàn)公式求：8.5)1.775xlO-8.5)V= 1+0.0337t+0.0002212式中，水溫t單位是。C,V的單位是m2/so5.4實(shí)驗(yàn)步驟1．啟動(dòng)水泵，向水箱流水，待水位穩(wěn)定后才全開尾閥，以便沖洗管道，排除管內(nèi)氣體2?微微打開尾閥，使流量慢慢增加。慢慢打開紅色液體的閥門，使紅色液體流出。觀察小流量的紅色液線形狀。流量較小時(shí)，如果能看到紅色