武漢大學(xué)流速量測(cè)(畢托管)實(shí)驗(yàn)(終極版)

1、武漢大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱流速量測(cè)（畢托管）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師姓名Xxx年級(jí)20xx級(jí)學(xué)號(hào)20xxxxxxxxx成績(jī)100學(xué)院：水利水電學(xué)院專業(yè)：水利水電工程2013年5月24日二：實(shí)驗(yàn)操作部分1：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，表格及數(shù)據(jù)處理2：實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程（可用圖表示）3結(jié)論:預(yù)習(xí)部分1：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?:實(shí)驗(yàn)基本原理3：主要儀器設(shè)備（含必要的元器件，工具）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，掌握基本的測(cè)速工具（畢托管）的性能和使用方法。2、繪制各垂線上的流速分布圖，點(diǎn)繪斷面上的等流速分布曲線，以加深對(duì)明槽水流流速分布的認(rèn)識(shí)。3、根據(jù)實(shí)測(cè)的流速分布圖，計(jì)算斷面上的平均流速v和流量Q測(cè)，并與實(shí)驗(yàn)流量Q、相比較。測(cè)實(shí)二、主要儀

2、器設(shè)備畢托管、比壓計(jì)及水槽。簡(jiǎn)圖如下：環(huán)形孔丨3d1(8-10)6i橡皮管/比壓計(jì)V>畢托管測(cè)速示意圖三、實(shí)驗(yàn)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(cè)得的是水流的勢(shì)能Z+P，在測(cè)壓牌上所反映Y的水面差A(yù)h=（z。u2即為測(cè)點(diǎn)的流速水頭。2g為了提高量測(cè)的精度，將比壓計(jì)斜放成«角，若兩測(cè)壓管水面之間的讀數(shù)差為AL，則有Ah=ALsina,從而可以求得測(cè)點(diǎn)的流速表達(dá)式:u=C、2gAh=Cp2gALsina式中C流速修正系數(shù)，對(duì)不同結(jié)構(gòu)的畢托管，其值由率定得之。本實(shí)驗(yàn)使用的畢托管，

3、經(jīng)率定C=l。1、垂線流速分布圖的畫法，垂線平均流速的計(jì)算將所測(cè)得的同一垂線各點(diǎn)流速，按選定的比例尺畫在坐標(biāo)紙上。槽底的底流為零，水面的流速矢端為水面以下各點(diǎn)流速矢端向上順延與水面相交的那一點(diǎn)。由水深線及各點(diǎn)流速矢端所圍成的矢量圖，即為垂線流速分布圖。顯然，流速分布圖的面積除以水深h,就是垂線的平均流速u。_W垂線平均流速：u=h式中u垂線平均流速（cm/s）；w垂線流速分布圖的面積（cm2）；h一水深（cm）。2、斷面平均流速的計(jì)算斷面平均流速：V=工Un1i=1式中v斷面平均流速（cm/s）；Ui第i根垂線上的平均流速（cm/s）；c(:Cc】<><)<)c)c)c

4、1<><>c)<)ccJ<<>c)ccc)cc)c>c)<)x/B/10B/5X4B/10B12345“70n垂線個(gè)數(shù)。cmz(u(cm/s)量測(cè)斷面垂線及測(cè)點(diǎn)布置圖垂線流速分布圖3、流量的計(jì)算實(shí)測(cè)的流量：Q測(cè)=vxA式中Q測(cè)一實(shí)測(cè)流量（cm3/s）；v斷面平均流速（cm/s）；A過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（cmJ。實(shí)驗(yàn)測(cè)流量從電磁流量計(jì)中讀出。四、方法步驟1、打開水槽的進(jìn)水閥門，調(diào)節(jié)尾門，將水深控制在20厘米左右。2、用測(cè)針測(cè)得水深h。如圖所示，在斷面上布置5條垂線，每條垂線布置5個(gè)測(cè)點(diǎn)。畢托管最高點(diǎn)宜在水面以下2厘米，最低點(diǎn)為畢托管的半徑(0.

5、4厘米)，其余各點(diǎn)均布其中。3、按所布置的垂線及測(cè)點(diǎn)位置逐步進(jìn)行測(cè)量。例如：把畢托管首先放在第一條垂線上，即畢托管中心到槽邊壁的距離(B/10)厘米。接著把畢托管放到槽底，同時(shí)測(cè)讀固定畢托管測(cè)桿標(biāo)尺上的讀數(shù),稍待穩(wěn)定后，再測(cè)讀比壓計(jì)上的讀數(shù)VA、VB，這就完成了第1個(gè)測(cè)點(diǎn)的工作。然后將畢托管依次提升,直至水面下2厘米那一點(diǎn)為止。其它各條垂線的測(cè)量方法同上述步驟一樣，并把各條垂線各測(cè)點(diǎn)相應(yīng)的距離和高度記錄在垂線流速分布測(cè)點(diǎn)表中。4、將測(cè)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：(a)點(diǎn)繪各垂線上的流速分布圖。(b)點(diǎn)繪斷面上各等流速點(diǎn)的分布曲線。5、分析比較實(shí)測(cè)流量與實(shí)驗(yàn)流量有何差別。五

6、、注意事項(xiàng)1、測(cè)速之前，首先要對(duì)畢托管、比壓計(jì)進(jìn)行排氣。排氣方法：從比壓計(jì)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3分鐘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(qiáng)作用下比壓計(jì)測(cè)管中的水面下降，待降不便于測(cè)讀的位置時(shí)，用止水夾夾緊三通管。此時(shí)比壓計(jì)兩測(cè)管中的水面應(yīng)該齊平，否則要重新沖水排氣，直至兩管水面齊平后方能進(jìn)行測(cè)速工作。2、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為防止進(jìn)氣，畢托管不得露出水面。實(shí)驗(yàn)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(jì)兩管水面不平，說(shuō)明所測(cè)數(shù)據(jù)有誤差，應(yīng)重新沖水排氣，重新施測(cè)。3、畢托管嘴必須正對(duì)流向。4、測(cè)讀時(shí)，視線應(yīng)垂直于比壓計(jì)的傾斜面，讀取彎液

7、面的最低點(diǎn)讀數(shù)，當(dāng)測(cè)管中的水面上下脈動(dòng)時(shí)，讀取平均值。六、量測(cè)與計(jì)算3、繪制垂線上的速度分布圖即z-u圖像zu圖4、計(jì)算垂線平均流速：分布圖面積：W=1/2(46.64*0.4+(46.64+58.48)*3.654+(58.48+63.08)*3.654+(63.08+63.93)*3.654+(63.93+64.54)*3.654+(64.54+65.52)*3.654+(65.52+65.93)*(20.76-18.67)=1208.027cm/s故V=W/h=1208.02；/20.76cm/sh=厘米；測(cè)針尖接觸水面時(shí)的讀數(shù)19.37厘米；測(cè)針量得水深1、已知數(shù)據(jù)由電磁流量計(jì)讀出實(shí)驗(yàn)

8、流量Q水槽寬度B=60(cm)。水壓計(jì)傾斜角a=30°。2、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算槽底測(cè)針讀數(shù)-3.6423.01厘米。實(shí)畢托管直徑d=0.8(cm)。重力加速度g=980(cm/s2)。垂線流速分布測(cè)定表戔-壬一鋸講度cm)測(cè)槽2-sinmIAZS一垂線平均流速.扁號(hào)cmc22中垂線VIEc5Vzsn-TA7O4J-135.22nx-N1rj|242r495.222.2493.451848.538o7E74.3o2.4512.nz714.5524.6439bi1768.14E2834.92.三：實(shí)驗(yàn)效果分析（包括儀器設(shè)備等使用效果）七、思考題：1. 畢托管、比壓計(jì)排氣不凈，為什么會(huì)影響測(cè)量精度？答：畢托管、比壓計(jì)極其連通管道只有充滿被測(cè)液體才能滿足連續(xù)條件，才有可能測(cè)得真值；否則若有氣泡夾雜，會(huì)使測(cè)壓存在誤差。誤差值與氣柱高度和位置有關(guān)。對(duì)于非堵塞性氣泡，雖不產(chǎn)生誤差，但若不將它排除，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能變成堵塞性氣柱而影響精度。2. 為什么必須將畢托管正對(duì)來(lái)流方向？如何判斷畢托管是否正對(duì)了流向？答：因?yàn)楫呁泄軠y(cè)流速是將來(lái)流的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化成勢(shì)能，因此必須將畢托管正對(duì)來(lái)流方向。轉(zhuǎn)動(dòng)畢托管，當(dāng)兩液柱高度差最大時(shí)的位置，就可判斷畢托管已正對(duì)了流向。3. 比壓計(jì)安放位置的高低，是否影響測(cè)量數(shù)據(jù)？為什么？答：不影響。因?yàn)楸葔河?jì)測(cè)量的是兩個(gè)位置的壓強(qiáng)差，而與安放高度無(wú)關(guān)，所以，比壓計(jì)安放高