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1、水力学实验指导书实验1 静水压强实验 一、实验内容 1、测量密闭容器内任一点A的压强p。 2、测量液体的容重。 二、实验原理 由连通器原理，在容器上安装几根U形管，U形管一端与容器连通，一端开口与大气相通，将要测量之溶液注入U形管内，若其中之一的容重r为已知，当容器内上部空气的压强大于或小于大气压强时，U形管中的二液面将有高差h，由此根据水静力学基本方程po=pa+rh可计算出容器内的表面压强和容器的容重。 三、实验装置图 四、操作程序 1、检查仪器：打开密闭塞，检查装置是否放置水平。如不平整平之。 2、按紧密闭塞，将活动盛水桶上升或下降，检查装置是否有漏气现象，若有漏气则各U形管之液面将不断
2、变化，此时应找出漏气部位堵住漏气。 3、上述两步完成后即可进行实验。实验分两种情形进行观测。 (1) po pa； 1 (2) po pa 第一次 第二次 po pa 第一次 第二次 2 测压管读数(cm) 3 4 5 6 六、实验成果 七、思考题 1、调压玻璃筒的液面与开口测压管1的液面在任何情况下都在同一高度上吗？三者的液面有什么关系？ 2、提高或降低调压有机玻璃筒，为什么能改变密闭容器的液面压力po？ 2 实验2 管道水头损失系数测定实验 一、实验目的 1、掌握测定管道局部水头损失系数的方法。 2、将管道局部水头损失系数的实测值与理论值进行比较。 3、观察管径突然扩大时旋涡区测压管水头线
3、的变化情况，以及其他各种边界突变情况下的测压管水头线的变化情况。 二、实验装置 实验装置及部分名称如图所示。 三、实验原理 由于边界形状的急剧改变，主流就会与边界分离出现漩涡以及水流流速分布的改组，从而消耗一部分机械能。单位重量液体的能量损失就是局部水头损失。 边界形状的改变有水流断面的突然扩大或突然缩小、弯道及管路上安装阀门等。 局部水头损失常用流速水头与一系数的乘积表示： hj =v 2g3 2式中： 局部水头损失系数，也叫局部损力系数。系数是流动形态与边界形态的函数，即=f (Re，边界形状)。一般水流Re数足够大时，可认为系数不再随Re数而变化，而看作一常数。 管道局部水头损失目前仅有
4、扩大可采用理论分析，并可得到足够精确的结果。其他情况则需要用实验方法测定值。突然扩大的局部水头损失可应用动量方程与能量方程及连续方程联合求解得到如下公式： v2A hj =2 ，2=2 22gv2A hj =1 ，1=2 22g式中：A1和v1分别为突然扩大上游管段的断面面积和平均流速：A2和v2分别为突然扩大下游管段的断面面积和平均流速。 通过量测的测管液面高程读数，计算出测压管水头，绘制在实验报告上，然后根据管路中不同管段的流速计算出流速水头，与测压管水头相加得到总水头线。 四、公式及表格 1、有关常数： 突然扩大前管径 d1= cm； 断面面积A1= cm2 突然扩大后管径 d2= cm
5、； 断面面积A2= cm2 突然缩小管管径 d3= cm； 断面面积A3= cm2 2、公式： 管道突然扩大：= 或=2 A2A2A.32） A2管道突然缩小：=0.5 = 厘米 计算表格： 序 量水堰 量水堰 流量 收缩 读数 水头 (l/s) 水深 号 (cm) (cm) (cm) 共轭 水深 (cm) 坎顶 水头 (cm) 消能下游坎淹水深没系(cm) 数sS 坎高 实测 (cm) 计算 (cm) 8 六、思考题 1、在一定流量下，调节尾门，使水跃推前或后移，试分析这种变动对跃高、跃长有什么影响？ 2、尾门位置一定，只改变流量，则跃长与共轭水深有何改变，为什么？ 3、试分析远驱式水跃、临
6、界水跃及淹没水跃，那种能量损失小，冲刷距离长？那种能量损失大，冲刷距离短？ 9 实验4 堰流实验 一、实验目的 1、观察实用堰水流流态。 2、掌握测定实用堰流流量系数的方法，并将实测值与经验公式计算值进行比较。 二、实验原理及计算公式 通过溢流坝的流量可用量水堰测得，求得过堰的流量后，即可通过堰流公式反求流量系数： Q堰= Q坝= mb可以得到 m=观测记录表格： 量水堰顶测针读数= 坝顶测针读数= 序 重读 量水堰水位 量水堰水头 溢流坝水位 溢流坝水头 (cm) (cm) (cm) (cm) 号 次数 1 2 3 流量系数m 实测 计算 Q坝b2gH坝2gH坝3/2 三、实验设备及操作 实
7、验设备如图所示。断面模型应在玻璃水槽内进行，对安装好的模型应进行仔细检查，然后通过试水，才可正式进行试验。本次试验是在试水合格后进行的正式试验，关于玻璃水槽内进行试验的程序同前次试验。 10 本次试验应注意下列各点： 1、下游尾水闸门全部打开不使有淹没出流。 2、先调节进水阀门。使坝上游水头达到设计水头，测算流量系数，然后逐渐关小和开大阀门作出小于和大于设计水头时的流量系数与H/Hd之关系曲线。 3、注意每次读数必须在水流稳定后进行。 四、思考题 1、量测堰上水头及闸前水头时应在何处安置测针？ 2、在什么情况下实用堰为淹没出流？此时对泄流能力有何影响？ 11 试验5 水电比拟实验 一、实验目的
8、 用水电比拟方法解渗流平面问题在工程实践中有广泛的运用，通过本次实验应了解和掌握一般有关导电液模型的装置、量测仪器和实验方法、操作程序等。 二、实验设备 1、模型：在底部有坐标纸的玻璃上，按比例装制模型，示意图如下： 有压问题为一闸基渗流模型。 注：透水边界F1=1,Fm=0，用紫铜板或其他导电材料做成。 不透水边界y1=0，yn=q用塑料板、玻璃板等绝缘材料做成。自由边界用易于切削且止水较好的绝缘材料做成，如橡皮泥或油泥等。对均匀介质K=const，溶液浓度随便选定，对分层介质各层溶液的浓度应按比例配制。本次实验制作均匀介质的。 2、仪器 a、音频振荡器。 b、零指示器。 c、分压器。 d、
9、测计。 3、必备的用具，电阻箱，万用电表，酒精，蒸馏水，硫酸铜或食盐溶液，镊子，小刀、烧杯，吸水球，脱指棉，细砂纸，各色导线。 三、电源和量测装置接线图 四、实验步骤 1、将模型调整水平。 2、用脱脂棉蘸酒精轻轻擦净模型，然后注入蒸馏水或硫酸铜溶液使12 液层厚为0.51.0厘米。 3、接好模型和分压器的导线，用万用电表测量他们的并联总阻，总阻应等于振荡器的输出阻抗，否则调整串联的电阻箱，或者改变电解液浓度使之相等。 4、接好线路，接通振荡器电源，约一分钟后，调节升压旋扭。使输出电压达到予定值，一般为10伏左右，可视需要增高或降低。 5、接通零指示器电源，本试验采用毫伏计，使用方法如下： 指零
10、时表头读数为零或最小，为了提高精度和保护仪器，应从高档开始读数，然后将转换开关逐渐拨向低抵档，并注意测针不得从溶液中取出。 6、调节分压器：使其两臂的阻值取不同的比值，但其和不变，为便利计，当模型上v1=1(对应于j1=1)和 vm=0, (对应于jm =0)，令分压器读数在指零时也为100和零。用电阻箱时，可以规定以某个电阻箱读数为准，如果刚好相反，就应当将振荡器输出端上的接线交换一下位置，这样，在测量时，分压器读数就是场中各点在桥路平衡时的化引电势V 。 7、每隔0.1测一根等势线，记录在按比例画好的图纸上，随即联成曲线。记录者应及时发现误差特大的个别数据，向测量者提出要求补测或重测，测点
11、的多少，以能连成光滑曲线为准。 8、为了使渗出坡度的大小确定的更准确一些，可以加测1%、2%、5%等等势线。 9、测完后应先将音频振荡器调压旋钮反旋，使输出压降为零，然后13 才切断所有电源，将导电溶液吸出盛入烧杯中，并将模型擦净。 五、实验报告 利用实验成果绘出流网，实测的等势线作为原始资料加以保护不得在记录纸上任意涂改，整理记录时，可用透明纸蒙在底图上，补绘出流线，如果发现等势线量测有误差，不能完全按要求绘出流网也可将等势线位置稍作调整，但应特别慎重不要随便乱改，流网绘出后计算渗流流量，下游透水边界的渗出坡降曲线，底板上的浮托力。 六、预习要求 1、弄清原理与线路，自己能独立画出接线图。 2、到实验室看一下装置，弄清实验操作的各个步骤。 3、每组预先画好一份底图并准备好透明纸以便纪录。 七、思考题 1、如果在实验中直接测定流线，应如何模拟边界条件，实验应如何布置？ 2、为什么要将实验盘放置水平？实验盘的大小对实验结果有无影响？ 14
