水力學(xué)（第6版）上冊 課件 實驗-N

單位：水利水電學(xué)院授課教師：張法星水力學(xué)教案——實驗課101PARTONE第4周，第2次課（3學(xué)時）教學(xué)目的及要求靜水壓強實驗：1.掌握用測壓管測量流體靜壓強的技能；2.驗證不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程；3.測定X液體的密度；4.通過對諸多流體靜力學(xué)現(xiàn)象的實驗觀察分析，加深流體靜力學(xué)基本概念理解，提高解決靜力學(xué)實際問題的能力。能量方程驗證實驗：1.通過定性分析實驗，提高對動水力學(xué)諸多水力現(xiàn)象的實驗分析能力；2.通過定量測量實驗，進(jìn)一步掌握有壓管流中動水力學(xué)的能量轉(zhuǎn)換特性，驗證流體恒定總流的伯努利方程，掌握測壓管水頭線的實驗測量技能與繪制方法；3.通過設(shè)計性實驗，訓(xùn)練理論分析與實驗研究相結(jié)合的科研能力；教學(xué)內(nèi)容提要靜水壓強實驗：1.認(rèn)真閱讀實驗?zāi)康囊?、實驗原理和注意事項?.熟悉儀器，記錄常數(shù)。3.第一種狀態(tài)（>0）。3.1打開通氣閥，等液面穩(wěn)定后再把通氣閥關(guān)閉。3.2關(guān)閉負(fù)壓測壓管閥門，打開加壓打氣球閥門。3.3分3次用打氣球?qū)θ萜鬟M(jìn)行加壓，每次加壓時，1、2號測壓管水位上升5cm左右。3.4加壓完后，并關(guān)閉打氣球閥，等液面穩(wěn)定后測量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。再加壓時再打開打氣球閥4.二種狀況（<0）。4.1打開通氣閥，等液面穩(wěn)定后再把通氣閥關(guān)閉。4.2打開負(fù)壓測壓管閥門，關(guān)閉加壓打氣球閥門。4.3分3次用放水減壓閥放水對容器進(jìn)行減壓，每次減壓時，1、2號測壓管水位下降3cm左右。4.4減壓完后，等液面穩(wěn)定后測量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。實驗裝置主要由可密閉圓柱容器、測壓管組成，在不同高度A、B、C、D四點開了測壓孔，測壓管1與D點連接，測壓管2與C點連接，測壓管3與B點連接，測壓管3頂部與水箱頂部連同，U型管左邊與A點連接、右邊通大氣，U型管內(nèi)裝X液體。教學(xué)內(nèi)容提要能量方程驗證實驗：1.熟悉實驗設(shè)備后，打開尾閥，接通電源，啟動供水系統(tǒng)。2.等到供水穩(wěn)定后，關(guān)閉尾閥，觀察測壓管中的水位是否在同一水平面上，判斷是否排完氣體，如有氣則用吸耳球排除測壓管中的氣體。調(diào)節(jié)數(shù)顯流量儀的調(diào)零旋鈕使數(shù)顯流量儀的讀數(shù)為零。3.打開尾閥，調(diào)節(jié)流量，使測壓管水位在適當(dāng)高度。等到水位穩(wěn)定后，開始測量。4.改變流量再做一次。1.自循環(huán)供水器；2.實驗臺；3.可控硅無級調(diào)速器；4.溢流板；5.穩(wěn)水孔板；6.恒壓水箱；7.實驗管道；8.測壓點1~19；9.彎針畢托管；10.測壓計；11.滑動測量尺；12.測壓管1~19；13.實驗流量調(diào)節(jié)閥；14.回水漏斗；15.穩(wěn)壓筒；16.傳感器；17.智能化數(shù)顯流。教學(xué)重點與難點靜水壓強實驗：

教學(xué)重點與難點能量方程驗證實驗：

討論、練習(xí)、作業(yè)課堂討論：靜水壓強實驗：1.簡述如何測定容器內(nèi)液體任意點的靜水壓強。2.在什么狀態(tài)下，測壓管123的液面在同一水平面上。能量方程驗證實驗：1．測壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢有何不同？2．閥門開大，使流量增加，測壓管水頭線有何變化？3．由畢托管測量的總水頭線與按實測斷面平均流速繪制的總水頭線一般都有差異，試分析其原因。4．為什么急變流斷面不能被選作能量方程的計算斷面？課后作業(yè)：課堂練習(xí)：學(xué)生需要理解每個實驗的目的、原理、實驗設(shè)備、步驟、注意事項，組織實驗和進(jìn)行實驗操作，并按照要求對實驗過程進(jìn)行記錄。為了使實驗者能深入地掌握和鞏固有關(guān)實驗內(nèi)容，學(xué)生需要整理試驗數(shù)據(jù)，獨立完成試驗報告，并在實驗報告中對靜水壓強與能量方程驗證實驗的思考題作出書面回答。202PARTTWO第7周，第1次課（2學(xué)時）教學(xué)目的及要求文丘里實驗：1.測定文丘里管流量系數(shù)μ值。2.繪制文丘里管的流量Q與壓差計壓差之間的關(guān)系曲線。3.學(xué)習(xí)、了解自動量測系統(tǒng)的使用方法。動量方程實驗：實測射流對平板或曲板的作用力，并驗證恒定流動量方程式孔口與管嘴出流實驗：1.觀察典型孔口及管嘴出流時的流動現(xiàn)象及園柱形管嘴的局部真空。2.測定孔口及管嘴出流時的流量系數(shù)μ值。教學(xué)內(nèi)容提要文丘里實驗：1.熟悉實驗指導(dǎo)書，了解實驗?zāi)康摹⒃砗驮O(shè)備結(jié)構(gòu)。2.打開尾閥，接通水泵電源，給水箱供水。3.關(guān)閉尾閥，排除管道和測壓管中的氣體，打開壓差計氣閥，使壓差計的1號管和4號管、2號管和3號管分別相等，輕輕緩慢調(diào)節(jié)數(shù)顯流量儀的調(diào)零旋鈕使讀數(shù)為零，關(guān)閉壓差計氣閥。4.打開尾閥，使管道通過較大流量，且測壓管的水位均能讀數(shù)。等到水流穩(wěn)定后，開始測定測壓管水位和流量，并記錄。5.控制尾閥，減小流量，使測壓管水位差（或流量）按6次均勻減少，等到水流穩(wěn)定后，繼續(xù)測定。6.測次大于6次后，且壓差分布均勻，實驗可以結(jié)束。教學(xué)內(nèi)容提要孔口與管嘴出流實驗1.管嘴切換。防濺板8用于轉(zhuǎn)換操作，當(dāng)某一管嘴實驗結(jié)束時，將旋板旋至進(jìn)口截斷水流,再用橡皮塞封口；當(dāng)需開啟時，先用旋板擋水，再打開橡皮塞。這樣可防止水花四濺。2.直角進(jìn)口管嘴收縮斷面真空度hv測量。標(biāo)尺11和測壓管12可測量管嘴高程z1及測壓管水位z，則hv=z1-z。3.智能化數(shù)顯流量儀調(diào)零：在傳感器通大氣情況下，將波段開關(guān)打到調(diào)零位置，用儀表面板上的調(diào)零電位器調(diào)零。4.實驗流量：切換波段開關(guān)至對應(yīng)實驗項目，記錄智能化數(shù)顯流量儀的流量值。教學(xué)內(nèi)容提要動量方程實驗1.接通水泵和流量儀電源，等水流穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)流量儀調(diào)零旋鈕，使流量儀讀數(shù)為零。2.恒壓水箱水位調(diào)節(jié)。旋轉(zhuǎn)水位調(diào)節(jié)閥4，可打開不同高度上的溢水孔蓋，調(diào)節(jié)恒壓水箱5水位，管嘴的作用水頭改變。調(diào)節(jié)調(diào)速器，使溢流量適中，待水頭穩(wěn)定后，即可進(jìn)行實驗。3.活塞形心處水深hc測量。標(biāo)尺的零點已固定在活塞園心的高程上。當(dāng)測壓管內(nèi)液面穩(wěn)定后，記下測壓管內(nèi)液面的標(biāo)尺讀數(shù)，即為作用在活塞形心處的水深hc值。4.管嘴作用水頭測量。管嘴作用水頭是指水箱液面至管嘴中心的垂直深度。在水箱的側(cè)面上刻有管嘴中心線，用直尺測讀水箱液面及中心線的值，其差值即為管嘴作用水頭值。5.測量流量。記錄智能化數(shù)顯流量儀的流量值。教學(xué)重點與難點文丘里實驗：理論流量：由于分析計算中，沒有考慮水頭損失，而水頭損失會促使流量減小，因為實際流量比理論流量小，對于這個誤差一般用修正系數(shù)（稱為文丘里管流量系數(shù)）來修正，實際流量為

?？卓谂c管嘴出流實驗：孔口(管嘴)出流的計算公式：教學(xué)重點與難點動量方程實驗：

討論、練習(xí)、作業(yè)課堂討論：文丘里實驗：1.分析文丘里流量計所測理論流量與實際流量之間的大小，并分析其原因；2.文丘里管能否倒裝，并說明原因；3.繪制Q-關(guān)系曲線?？卓谂c管嘴出流實驗：比較各孔口及管嘴的流量系數(shù)大小，并說明原因。動量方程實驗：比較實測作用力與計算作用力的大小，分析其原因。課后作業(yè)：課堂練習(xí)：學(xué)生需要理解每個實驗的目的、原理、實驗設(shè)備、步驟、注意事項，組織實驗和進(jìn)行實驗操作，并按照要求對實驗過程進(jìn)行記錄。為了使實驗者能深入地掌握和鞏固有關(guān)實驗內(nèi)容，學(xué)生需要整理試驗數(shù)據(jù)，獨立完成試驗報告，并在實驗報告中對靜水壓強與能量方程驗證實驗的思考題作出書面回答。討論、練習(xí)、作業(yè)課堂討論：文丘里實驗：1.分析文丘里流量計所測理論流量與實際流量之間的大小，并分析其原因；2.文丘里管能否倒裝，并說明原因；3.繪制Q-關(guān)系曲線。孔口與管嘴出流實驗：比較各孔口及管嘴的流量系數(shù)大小，并說明原因。動量方程實驗：比較實測作用力與計算作用力的大小，分析其原因。課后作業(yè)：課堂練習(xí)：學(xué)生需要理解每個實驗的目的、原理、實驗設(shè)備、步驟、注意事項，組織實驗和進(jìn)行實驗操作，并按照要求對實驗過程進(jìn)行記錄。為了使實驗者能深入地掌握和鞏固有關(guān)實驗內(nèi)容，學(xué)生需要整理試驗數(shù)據(jù)，獨立完成試驗報告，并在實驗報告中對靜水壓強與能量方程驗證實驗的思考題作出書面回答。303PARTTHREE第11周，第2次課（3學(xué)時）教學(xué)目的及要求實驗：管流沿程阻力實驗：1.測定有壓管流沿程水頭損失及沿程阻力系數(shù)λ值。2.繪制-和-關(guān)系曲線，確定中的m值。管流局部阻力實驗：1.測定圓管突然擴(kuò)大的局部水頭損失，掌握管流局部水頭損失的測定方法。2.驗證圓管突然擴(kuò)大、突然縮小局部水頭損失的理論公式。3.繪制測壓管水頭曲線。教學(xué)內(nèi)容提要管流沿程阻力實驗:1.熟悉實驗裝置的結(jié)構(gòu)。2.關(guān)閉實驗管閥門，打開旁通管閥門，接通電源，開啟水泵，過濾水泵和管道里的雜質(zhì)。3.稍等片刻后，打開實驗管尾部流量控制閥和前端閥門。4.反復(fù)關(guān)閉開啟流量控制閥，排除測壓管中的氣體。在關(guān)閉尾閥的條件下，對流量儀和壓差儀進(jìn)行調(diào)零。5.把尾閥開到最大，關(guān)閉旁通閥，這時實驗管道通過的流量最大，測壓儀數(shù)值（即壓差最大）。水流穩(wěn)定后，開始測量流量和壓差，并記錄。6.緩慢打開旁通閥，減小實驗流量，壓差儀的數(shù)值減小為前次實驗的2/3左右。水流穩(wěn)定后，再開始測量水溫、流量和壓差，并記錄。7.壓差儀數(shù)據(jù)顯示小于或等于25cm時打開壓差計的微型開關(guān),按上面方法再做2至3組數(shù)據(jù)后結(jié)束實驗。教學(xué)內(nèi)容提要管流局部阻力實驗：1.熟悉實驗指示書、實驗裝置。2.打開尾閥，接通電源，開啟水泵，給水箱供水。3.等到水箱開始溢水后，關(guān)閉尾閥，排除管道、測壓管中的氣體，并觀察測壓管中的水位是否在同一水平面上。4.打開尾閥，使管道通過水流，并調(diào)節(jié)流量大小，使測壓管水位在適當(dāng)?shù)母叨取?.測量各斷面的測壓管水頭，用流量儀測定流量。6.檢查數(shù)據(jù)無誤后，改變流量，再次測量。7.關(guān)閉水泵，拔掉電源，結(jié)束實驗。教學(xué)重點與難點管流沿程阻力實驗

教學(xué)重點與難點管流局部阻力實驗流體在流動的局部區(qū)域，如流體流經(jīng)管道的突擴(kuò)、突縮和閘門等處，由于固體邊界的急劇改變而引起速度分布的變化，甚至使主流脫離邊界，形成旋渦區(qū)，從而產(chǎn)生的阻力稱為局部阻力。由于局部阻力作功而引起的水頭損失稱為局部水頭損失，用hj表示。局部水頭損失是在一段流程上，甚至相當(dāng)長的一段流程上完成的，如圖2，斷面1至斷面2，這段流程上的總水