水力學(xué)工程流體力學(xué)

1、水力學(xué)工程流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)農(nóng)田水利 班級(jí)學(xué)號(hào)姓名河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院水力學(xué)教研室目錄一）不可壓縮流體恒定流能量方程（伯諾里方程）實(shí)驗(yàn) . 1二）不可壓縮流體恒定流動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn). 4三）雷諾實(shí)驗(yàn) 8四）文丘里實(shí)驗(yàn) 10五）局部水頭損失實(shí)驗(yàn) . 14六）孔口與管嘴出流實(shí)驗(yàn) 18（一）不可壓縮流體恒定流能量方程（伯諾里方程）實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅?. 掌握流速、流量、壓強(qiáng)等動(dòng)水力學(xué)水力要素的實(shí)驗(yàn)兩側(cè)技術(shù)；2. 驗(yàn)證恒定總流的能量方程；3. 通過對(duì)動(dòng)水力學(xué)諸多水力現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)分析研究，進(jìn)一步掌握有壓管流中動(dòng)水力學(xué)的能 量轉(zhuǎn)換特性。二.實(shí)驗(yàn)裝置：t 1自循環(huán)伯諾里方程實(shí)驗(yàn)裝置圖本實(shí)驗(yàn)的裝

2、置如圖1.1所示，圖中：1自循環(huán)供水器；2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)；3.可控硅無級(jí)調(diào)速器；4.溢流板；5.穩(wěn)水孔板；6.恒壓水箱；7.測(cè)壓計(jì)；8.滑動(dòng)測(cè)量尺；9.測(cè)壓管；10.實(shí)驗(yàn)管道；11.測(cè)壓點(diǎn)；12.畢托管；13.實(shí)驗(yàn) 流量調(diào)節(jié)閥。三.實(shí)驗(yàn)原理：在實(shí)驗(yàn)管路中沿管內(nèi)水流方向取 n個(gè)過水?dāng)嗝?，可以列出進(jìn)口斷面（1）至斷面（i ）的1 / 222 2Z1+P+學(xué)=Zi+B+學(xué)+mi-ig 2gg2g取ai a2an 1，選好基準(zhǔn)面，從已設(shè)置的各斷面的測(cè)壓管中讀出 z+P值，測(cè)出通過g2管路的流量，即可計(jì)算出斷面平均流速 v及笙，從而即可得到各斷面測(cè)管水頭和總水頭。2g四實(shí)驗(yàn)方法與步驟：1. 熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備，分清

3、各測(cè)壓管與各測(cè)壓點(diǎn)，畢托管測(cè)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。2. 打開開關(guān)供水，使水箱充水，待水箱溢流后，檢查泄水閥關(guān)閉時(shí)所有測(cè)壓管水面是否齊平，若不平則進(jìn)行排氣調(diào)平（開關(guān)幾次）。3. 打開閥13,觀察測(cè)壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢(shì)及位置水頭、壓強(qiáng)水頭之間的相互關(guān)系，觀察當(dāng)流量增加或減少時(shí)測(cè)管水頭的變化情況。4. 調(diào)節(jié)閥13開度，待流量穩(wěn)定后，側(cè)記各測(cè)壓管液面讀數(shù)，同時(shí)測(cè)記實(shí)驗(yàn)流量（與畢托管相連通的是演示用，不必測(cè)記讀數(shù)）。5. 再調(diào)節(jié)閥13開度12次，其中一次使閥門開度最大（以液面降到標(biāo)尺最低點(diǎn)為限），按第4步重復(fù)測(cè)量。五.實(shí)驗(yàn)成果及要求：實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)No1.把有關(guān)常數(shù)記入表1.1表1.1有關(guān)常數(shù)記錄表水箱液面

4、高程 0 cm,上管道軸線高程 s cm。測(cè)點(diǎn)編號(hào)*12345*67*891011*1213*1415*1617*1819管徑cm兩點(diǎn)間距cm4466413.5610291616注：（1 ）打“*”者為畢托管測(cè)點(diǎn)（測(cè)點(diǎn)編號(hào)見圖1.2）（2） 2、3為直管均勻流段同一斷面上的二個(gè)測(cè)壓點(diǎn)，10、11為彎管非均勻流段同一斷面上的二個(gè)測(cè)點(diǎn)2.量測(cè)（z+P ）并記入表1.2。g表1.2 測(cè)記（z+）數(shù)值表（基準(zhǔn)面選在標(biāo)尺的零點(diǎn)上）g測(cè)點(diǎn)編號(hào)Q(cH7s)實(shí)驗(yàn)次數(shù)123表1.3計(jì)算數(shù)值表（1）流速水頭管徑d(cm)Q=(cm計(jì)算流速水頭和總水頭。 繪制上述成果中最大流量下的總水頭線和測(cè)壓管水頭線（軸向尺寸

5、參見圖1.2，總水頭線和測(cè)壓管水頭線可以繪在圖1.2上）。/s)Q=(cm3/s)Q=(cm3/s)A(cm2)V(cm/s)2v(cm) 2gA(cm2)V(cm/s)2v(cm)2gA(cm2)V(cm/s)2v(cm)2g2（2）總水頭（z -）2g測(cè)點(diǎn)編號(hào)Q( cmf/s)實(shí)驗(yàn)次數(shù)123MO - fe f'K 孜圖1.2六成果分析與討論：1. 測(cè)壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢(shì)有何不同？為什么？2. 流量增加，測(cè)壓管水頭線有何變化？為什么？3. 測(cè)點(diǎn)2、3和測(cè)點(diǎn)10、11的測(cè)壓管讀數(shù)分別說明了什么問題？4. 試問避免喉管（測(cè)點(diǎn)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

6、高 或降低水箱的水位）對(duì)喉管壓強(qiáng)的影響情況。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，試分析其原因。（二）不可壓縮流體恒定流動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅?. 驗(yàn)證不可壓縮流體恒定流的動(dòng)量方程；2. 通過對(duì)動(dòng)量與流速、流量、出射角度、動(dòng)量矩等因素間相關(guān)性的分析研究，進(jìn)一步掌 握流體動(dòng)力學(xué)的動(dòng)量守恒特性；3. 了解活塞式動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)儀原理、構(gòu)造，進(jìn)一步啟發(fā)與培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力。.實(shí)驗(yàn)裝置:1P06LE圖乙1動(dòng)量定實(shí)驗(yàn)裝置圖本實(shí)驗(yàn)的裝置如圖2.1所示，圖中：1.自循環(huán)供水器；2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)；3.可控硅無級(jí)調(diào)速器；4.水位調(diào)節(jié)閥；5.恒壓水箱；6.管 嘴；7.集水箱；8帶活塞的測(cè)

7、壓管；9.帶活塞和翼片的抗沖平板；10.上回水管。三.實(shí)驗(yàn)原理：1.儀器工作原理自循環(huán)供水裝置1由離心式水泵和蓄水箱組合而成。水本的開啟、流量大小的調(diào)節(jié)由帶 開關(guān)的流量調(diào)節(jié)器3控制。水流經(jīng)供水管供給恒壓水箱 5,溢流水經(jīng)回水管流回蓄水箱。工 作水流經(jīng)管嘴6形成射流，射流沖擊到帶活塞和翼片的抗沖平板9上，并以與入射角成90。的方向離開沖擊平板。帶活塞的抗沖平板在射流沖力和測(cè)壓管8中的水壓力作用下處于平衡狀態(tài)?；钊涡乃?入可由測(cè)壓管8測(cè)出，由此可求得射流的沖力，即動(dòng)量為 F。沖擊后的 棄水經(jīng)集水箱7匯集后，再經(jīng)上水水管10流出，出口處用體積法或重量法測(cè)定流量。水流最 后經(jīng)漏斗和下回水管流回蓄水

8、箱。為了自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)壓管內(nèi)的水位，以使帶活塞的平板受力平衡以及減小摩擦阻力對(duì)活塞的 作用，本實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用了自動(dòng)控制的反饋原理和動(dòng)摩擦減阻技術(shù)，具有如下的結(jié)構(gòu)：帶活塞和翼片的抗沖平板 9和帶活塞套的測(cè)壓管8如圖2.2所示，該圖是活塞退出活塞 套時(shí)的分部件示意圖?；钊行脑O(shè)有一細(xì)導(dǎo)水管 a，進(jìn)口端位于平板中心，出口端伸出活塞5 / 22b，在活塞套上設(shè)有窄槽c工作時(shí)，在射流沖擊力作用下，水流經(jīng)導(dǎo)水管圖2” 3a向測(cè)壓管內(nèi)加水。當(dāng)射流沖擊力大于測(cè) 壓管內(nèi)水柱對(duì)活塞的壓力時(shí)，活塞內(nèi)移，窄槽 c關(guān)小，水流外溢減少，使測(cè)壓管內(nèi)水位升高， 水壓力增大。反之，活塞外移，窄槽開大，水流外溢增多，測(cè)管內(nèi)水位降低，水

9、壓力減小。 在恒定射流沖擊下，經(jīng)短時(shí)段的自動(dòng)調(diào)整，即可達(dá)到射流沖擊力和水壓力的平衡狀態(tài)、這時(shí) 活塞處在半進(jìn)半出、窄槽部分開啟的位置上，過 a流進(jìn)測(cè)壓管的水量和過c外溢的水量相等。 由于平板上設(shè)有翼片b，在水流沖擊下，平板帶動(dòng)活塞旋轉(zhuǎn)，因而客服了活塞在沿軸向滑移 時(shí)的靜摩擦力。為驗(yàn)證本裝置的靈敏度，只要在實(shí)驗(yàn)中的恒定流受力平衡狀態(tài)下，認(rèn)為地增減測(cè)壓管中 液位高度，可發(fā)現(xiàn)即使該變量不足總液柱高度的土5% (約0.51mrh,活塞在旋轉(zhuǎn)下亦能有效的客服動(dòng)摩擦力而作軸向位移，開打或減小窄槽 c，使過高的水位降低或過低的水位提高， 恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。這表明該裝置的靈敏度高達(dá)0.5%，亦即活塞軸向動(dòng)摩擦力不足