河北工业大学土木学院水力学试验指导书.docx

《河北工业大学土木学院水力学试验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《河北工业大学土木学院水力学试验指导书.docx（31页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、河北工业大学土木学院水力学试验指导书河北工业大学土木学院水力学实验指导书 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 第六部分 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 目 录 水静压强仪2 水击实验台4 流体力学综合实验台8 虹吸实验仪 18 液体流线仪 21 孔口、管嘴仪22 - 1 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 第一部分 水静压强仪 一、演示目的 1、加深理解静力学基本方程式及等压面的概念。 2、观察封闭容器内静止液体表面压力及其液体内部某空间点上的压力。 3、观察压力传递现象。 二、演示原理 对密封容器的液体表面加压时，设其压力为P0

2、，即P0 Pa。从U形管可以看到有压差计产生，U形管与密封容器上部连通的一面，液面下降，而与大气相通的一面，液面上升。由此可知液面下降的表面压力即是密闭容器内液体表面压力P0，即P0= P0+rgh，h是U形管液面上升的高度。当密闭容器内压力P0下降时U形管内的液面呈现相反的现象，即P0 Pa这时密闭容器内液面压力P0= Pa-rgh，h为液面下降的高度。 如果对密闭容的液体表面加压时，其容器内部的压力向各个方向传递测压管中，可以看到由于A、B、两点在容器内的淹没深度h不同，在压力向各点传递时，先到A点后到B点。在测压管中反应出的是A管的液柱先上升而B管的液柱滞后一点也在上升，当停止加压时，A

3、、B两点在同一水平面上。 三、演示步骤 加压上升罐阀1阀2阀3密封容器形管阀6视气罐65432101cmAB阀523456阀4阀7- 2 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 1、打开阀1，2， 3，4和5向容器内加水；水位加到“0”位线即可。 2、向“U”型管内加水，水位加至一半再向视气罐内加水。 3、顺时针关闭2、3、排气阀即可向容器内加压。 4、把加压上升罐缓慢上升，U型管出现压差h，在加压的同时，观察左侧A、B管的液柱上升情况。 5、打开排气阀3，使液面恢复到同一水平面上同时可以看到气体的存在打开阀2使容器内的气体与大气相等，再关闭排气阀2、3，打开密闭容器底部放水阀门7，放出一部

4、分水，造成容器内压力下降观察其产生的现象。 四、讨论 1、为什么P0为表压，真空值？ 2、用该设备是否可以测出其它液体的重度？为什么？ - 3 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 第二部分 水击实验台 一、实验目的 1、了解水击现象的产生原因及传物理过程； 2、了解水击扬水原理； 3、了解减少管路水击危害的方法。 二、实验装置 本实验台由恒压水箱、供水管、调压筒、水击室、气压表、扬水机出水管、水击发生阀、逆止阀、水泵、调速器、水泵过热保护器等组成，其装置如下图所示： 2121345678910111314151、恒压水箱 2、水击扬水机出水管 3、气压表 4、扬水机截止阀 5、压力室 6

5、、水击发生阀 7、逆止阀 8、水击室 9、集水箱 10、供水管 11、调压截止阀 12、调压筒 13、水泵 1 4、水泵吸水管 15、实验桌 - 4 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 三、实验原理 本实验仪可用以演示水击传播，水击扬水、调压筒消减水击工况，以水击压强的测量。 1、水击的产生和传播 水泵13能把集水箱9中的水送入恒压水箱1中，恒压水箱1设有溢流板和回水管，能使水箱中的水位保持恒定。工作水流自恒压水箱1经供水管10和水击室8，再通过水击发生阀6和阀孔流出，回到集水箱。 实验时，先全关调压截止阀11和扬水机截止阀4，触发水击发生阀6时，当水流过水击发生阀6时，水的冲出力使水击

6、发生阀6上移关闭而快速截止水流，因而在供水管10的末首先产生最大的水击升压，并使水击室8同时承受到这一水击压强。水击升压以水击波的形式迅速沿着压力管道向上游传播到达进口以后，由进口反射回来一个减压波，使供水管10末端和水击室8内发生负的水击压强。 本实验能通过水击发生阀6 和逆止阀7的动作过程观察到水击波的来回传播变化现象。即水击发生阀6关闭，产生水击升压，使逆止阀7克服压力室5的压力而瞬时开启，水也随即注入压力室5内，并可看到压力表3随着产生压力波动。然后，在进口传来的负水压作用下，水击室8的压强低于压力室5，使逆止阀7关闭，同时，负水压又使水击发生阀6下移而开启。这一动作过程既能观察到水击

7、波的传播变化现象，又能使本实验装置保持往复的自动工作状态，既当水击发生阀6再次开启后，水流又经过阀孔流出，回复到初始工作状态。这样周而复始，水击发生阀6不断的启闭，水击现象也就不断的重复发生。 2、水击压强的定量观测 水击可在极短的时间内产生很大的压强，尤如重锤锤击管道一般，可造成管道的破坏。由于水击的作用时间短，升压大，通常需用复杂而昂贵的电测系统作瞬态测量，而本仪器用简便的方法可直接地量测出水击升压值。此法的测压系统是由逆止阀7，压力室5和气压表3组成。水击发生阀6每一开一闭都产生一次水击升压，由于作用水头、管道特性和阀的开度均相同，故每次水击升压值相同。每当水击波往反一次都将向压力室5内

8、注入一定水量，因而压力室5内的压力随着水量的增大而增大，一直到其值达到与最大水击压强相等时，逆止阀7才打不开，水流也不再注入压力室5，压力室5内的压力也就不再增高。这时，可以连接于压力室5空腔的压力表3测量压力室5中的压强，此压强即为水击发生阀6关闭时产生的最大水击压强，这时测量原理可用一个日常生活例子来加深理解：如一个人用气筒每次以3/的压强向轮胎内打气，显然，只有反复多次打，轮胎内的压强方可达到且只能达到3/。 3、水击的利用水击扬水原理 水击扬水机由图中1、2、4、5、6、7、8、10等部分组成。水击发生阀6每关闭一次，在水击室8内就产生一次水击升压，逆止阀7随之被瞬时开启，部分高压水被

9、注入压力室5，当扬水机截止阀4开启时，压力室5的水便经水击扬水机出水管2流向高处。由于水击发生阀6- 5 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 的为断动作，水击连续多次发生，水流亦一次一次地为断注入压力室5，因而便源源不断把水提升到高处。这正是水击扬水击工作原理，本仪器扬水高度为37，即超过恒压供水箱的液面达1.5倍的作用水头。 水击扬水虽然能使水流从低处流向高处，但它仍然遵循能量守恒规律。扬水提升的水量仅仅是流过供水一部分，另一部分水量通过水击发生阀6的阀孔流出了水击室8。正是这后一部分水量把自身具有的势能，以动量传输的方式，提供了扬水机扬水。由于水击的升压可达几十倍的作用水头，因而若提

10、高扬水机的出水管2的高度，水击扬水机的扬程也可相应提高，但出水量会随着高度的增加而减小。 4、水击危害的消除调压筒工作原理 如上所述，水击有可利用的一面，但更多的是它对工程具有危害性的一面。例如水击有可能使输水管爆裂。为了消除水击的危害，常在阀门附近设置减压阀或调压筒12、气室等设施。本仪器设有调压截止阀11和调压筒12组成水击消减装置。 实验时关闭扬水机截止阀4、全开调压截止阀11。然后手动控制水击发生阀6的开与闭。由气压表3可见，此时水击升压最大值约为100汞柱，其值仅为调压截止阀11关闭时值的1/3。同时，该装置还能演示调压系统中的水位波动现象，当水击发生阀6开启时，调压筒12中水位低于

11、供水箱，而当水击发生阀6突然关闭时，调压筒12中的水位很快涌高且超过库水位，并出现和竖立U形水管中水体谅摆动现象性质相同的振荡，上下波动的幅度逐次衰减，直至静止。 调压系统中的非恒定流和水击的消减作用，在实验中可作如下： 设了调压筒12，在水击发生阀6全开的恒定流时，调压筒12中维持低于水位的固定自由水面。当水击发生阀6突然关闭时，供水管10中的水流因惯性作用继续向下流动，流入调压筒12，使其水位上升，一直上升到高出库水位的某一最大高度后才停止。这里全管流速等于零，流动处于暂时停止状态，由于调压筒12水位高于库水位，故水体作反向流动，从调压筒流向水库。又由于惯性作用，调压筒中水位逐渐下降，至低

12、于库水位，直到向流速等于零为止。此后供水管10中水流的又开始流向调压筒12，调压筒12中的水位再次回升。这样，伴随着供水管10中水流的往返运动，调压筒12水位也不断上下波动，这种波动由于供水管10和调压筒12的阻力作用而逐渐衰减，最后调压筒水位稳定在正常水位。 设置调压筒之后，在过流量急剧改变时仍有水击发生，但调压筒12在相当大程度上限制或完全制止了水击向上游传播。同时水击波的传播距离因设置调压筒而大为缩短。这样既能避免- 6 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 直接水击的发生，又加快了减压波返回，因而使水击压强峰大为降低，这就是利用调压筒12消减水击危害的原理。 - 7 - 河北工业大

13、学土木学院水力学实验指导书 第三部分 流体力学综合实验台 一流体力学综合实验台是多用途实验装置，用此实验台可进行下列实验： A、雷诺实验 B、沿程阻力实验 C、局部阻力实验 D、能量方程实验 E、孔板流量计和文丘里管流量系数的测定实验 F、毕托管测流速和流量的方法 二实验装置 压差板沿程实验管局部实验管文丘里实验管伯努力压差板颜色罐伯努力实验管雷诺实验管恒压水箱计量水箱回水管供水箱A、雷诺实验 一、实验目的 1、观察液体在不同流动状态时流动质点的运动规律。 2、观察液体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。 - 8 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 3、测定液体在圆管中流动时的下临界雷

14、诺数Rek。 二、实验原理 流体在管道中流动，有两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。在实验过程中，保持水箱中的水位恒定，即水头H不变。如果管路中出口阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均流速V，这时候如果微启带色水阀门，带色水就会与无色水在管路中沿轴线同步向前流动，带色水呈一条带色直线，其流动质点没有垂直于主流方向的横向运动，带色水线没有与周围的液体混杂，层次分明的在管路中流动。此时，在速度较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。如果将出口阀门逐渐开大，管路中的带色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，流体的流动呈临界状态。如果将出口阀门继续开大，出现流动质点的横向脉动，

15、使色线完全扩散与无色水混合，此时流体的流动状态为紊流运动。 雷诺数Re=Vdu式中：A管路的横截面积管路直径流速水的动力粘度流量，用体积法测出。A=pd42dVQ其中：m=V=QAm0.0017833r=110kg/m，由可得到水的运动粘滞系数，取 u=2r1+0.0337t+0.000221tDVDt流量计算方法：Q=三、记录与计算 d= 水温= 次 数 V(m) 1 2 3 t (s) Q(m/s) V(m/s) Reck B、沿程阻力系数测定 一、实验目的 1、测定流体在等直圆管内流动不同雷诺数Re时的沿程阻力系数l，并确定它们之间的关系。 2、了解流体在管道中流动时能量损失的测量和计算

16、方法。并对能量损失有一个数量上的概念。 - 9 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 二、实验原理 流体在管道中流动时，由于流体的粘性作用产生摩擦阻力，阻力表现为流体的能量损失。当对L长度两断面列能量方程式时，可以求得L长度上的沿程水头损失： hf=p1-p2g=h1-h2=Dhlv2h=l根据魏斯巴赫-达西公式：fd2g实验测得Dh=hf，再测量出流体的流量Q，并计算出管道断面的平均流速V，即可求得沿程阻 力系数l： l=式中：d 实验管内径 m g 重力加速度 m/s 2gdhflv22gdDh=lv2 三、实验操作 1、实验前的准备 熟悉实验装置的结构及其流程，并关闭恒定水箱上水总阀

17、使排管的实验有充足的水量。 启动水泵，全开排管的上水总阀，使排管充水，并关闭、局部阻力、文秋里、孔板和细管沿程阻力的进水阀、排水阀。然后排除压差板上测压玻璃管中的空气，即可读取数据。 测试水温。 2、测录数据 调节出水阀门，使压差计的压差指示h约为20左右，以这个压差为第一个试验点，并记录相应的水流流量Q。 逐次开大出水阀门的开度，测读相应的压差值h和流量Q。建议做610个测试点，直到压差达到接近最高高度为止。 本实验台可以进行不同粗细管道二组实验的测试，实验方法同上。 四、实验数处理 沿程阻力系数计算：l=2gdhflv22gdDh= lv2- 10 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书

18、 雷诺数计算：Re=vdu绘制出沿程阻力系数与雷诺数关系曲线，至少绘制610个点。 式中：h应换算成水柱高mmH2O u可查表或从水的粘温曲线上求得 实验测试数据和计算结果可填入下表： 次 序 1 2 3 4 5 6 d= L= 水温= h1 h2 h t Q V l Re 最后，可根据测算的Re和l值在双对数坐标纸上标绘出两者的关系点及其关系曲线；并可与教材上的图线相比较。 C、局部阻力系数的测定 一、实验目的 1、用实验方法测定两种局部管件在流体流经管路时的局部阻力系数。 2、学会局部水头损失的测定方法。 1、实验原理及实验装置 局部阻力系数测定的主要部件为局部阻力实验管路，它由细管和粗管

19、组成一个突扩和一个突缩组件，并在等直细管的中间段接入一个阀门组件。每个阻力组件的两侧一定间距的断面上都设有测压孔，并用测压管与测压板上相应的测压管相联接。当流体流经实验管路时，可以测出各测压孔截面上测压管的水柱高度及前后截面的水柱高度差rh。实验时还需要测定实验管路中的流体流量。由此可以测算出水流流经各局部阻力组件的水头损失h，从而最后得出各局部组件的局部阻力系数。 突然扩大： - 11 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 理论上：2VA11hj=( )1-2gA2A12z=( )-12在实验时，由于管径中即存在局部阻力，又含有沿程阻力，当对突扩前后两断面列能量方程式时，可得hw=hj+

20、hf,其中hw可由测读，hf可由测读，按流长比例换算后，hj=hw-hf。由此得出： z=hj 突然收缩： V12g 2理论上，缩=0.5，实验时，同样，在读得突缩管段的水头损失后，按流长比例换算，分别将两端沿程损失除去，由此得： z=hj缩缩V缩2g2二、实验操作 1、实验前的准备 熟悉实验装置的结构及其流程。 进行排气处理。 启动水泵，然后慢慢打开出水阀门时水流经过实验管路。在此过程中，观察和检查管路系统和测压管及其导管中有无气泡存在，应尽可能利用试验管路上的放气阀门或用其它有效措施将系统中存在的气体排尽。 2、进行实验，测录数据 调节进水阀门和出水阀门，使各组压差达到测压管可测量的最大高

21、度。 在水流稳定时，测读测压管的液柱高和前后的压差值。 在此工况下测定流量。 调节出水阀门，适当减小流量，测读在新的工况下的实验结果。 如此，可做35个实验点。 三、实验数据处理 1、将实验所得测试结果及实验装置的必要技术数据记入如下附表1中。 - 12 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 2、计算出前后截面的水柱高度差值及相应工况的流量填入附表2中。 3、计算出各局部阻力组件的阻力水头损失h和局部阻力系数，并列入附表3中。 No h1 h2 h3 h4 h5 Qm/s ts 1 2 3 4 5 rh1.2 rh2.3 rh3.4 rh4.5 Qm/s No 1 2 3 4 5 No 1

22、 2 3 4 5 突 扩 h h 突 缩 D、伯努利方程仪实验 一、实验目的 1、观察流体流经能量方程试验管的能量转化情况，对实验中出现的现象进行分析，加深对能量方程的理解。 2、掌握一种测量流体流速的方法。 3、验证静压原理。 验证静压原理：启动水泵，等水罐满管道后，关闭两端阀门，这时观察能量方程实验管上各个测压管的液柱高度相同，因管内的水不流动没有流动损失，因此静水头的连线为一个平行基准线的水平线，即在静止不可压缩均布重力流体中，任意点单位重量的位势能和压力势能之和保持不变，测点的高度和测点的前后位置无关。 - 13 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 测速：能量方程实验管上的每一组

23、测压管都相当于一个毕托管，可测得管内任一点的流体点速度，本实验台已将测压管开口位置设在能量方程实验管的轴心，故所测得动压为轴心处的，即最大速度。 根据以上公式计算某一工况各测点处的轴心速度和平均流速填入表格，可验证出连续性方程。对于不可压缩流体稳定的流动，当流量一定时，管径粗的地方流速小，细的地方流速大。 序号 项目 点速度Vp 平均速度V 管内径 1 2 3 4 观察和计算流体、流径，能量方程实验管对能量损失的情况：在能量方程实验管上布置四组测压管，每组能测出全压和静压，全开阀门，观察总压沿着水流方向的下降情况，说明流体的总势能沿着流体的流动方向是减少的，改变给水阀门的开度，同时计量不同阀门

24、开度下的流量及相应的四组测压管液柱高度，进行记录和计算。 能量方程实验管工况点实验数据记录 液柱高 序号 全压 一 二 1 静压 全压 2 静压 全压 3 静压 全压 4 静压 流量 m/S - 14 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 能量方程管 中心高 能量方程管 内径 位置 水头 静水 头 E、流量计流量系数的测定方法 一、实验目的 测定文丘里及孔板流量计的流量系数。 二、实验原理 在充满流体的管道中固定放置一个流通面积小于管道截面积的阻力件，则管道内流速在通过该节流件时变会造成局部收缩。在收缩处，流速增加，静压力降低，因此，在节流件前后将产生一定的压力差，实验证明，对于一定形状和

25、尺寸的节流件，一定的测压位置和前后直管段，一定的流体参数情况下，节流件前后的差压p与流量q流速V之间有一定的函数关系，因此，可以通过测量节流件前后的差压来测量流量。最为常见的节流件有孔板、喷嘴、 文丘里管和文丘里喷嘴等几种。本实验用的是文丘里管和孔板。 根据能量方程和连续性方程，流体通过节流装置产生压差和流量的关系式是： 式中：h 两断面测压管水头差。 上式是不计阻力时的孔板过水能力关系式。实际上考虑阻力影响，通过的实际流量Q恒小于计算流量Q，令a=Q/ Q，对计算所得流量值进行修正，则 - 15 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 式中：a流量系数 三、实验方法 文丘里和孔板流量的流量

26、系数测定可同时进行，通水后，调节流量，并等待流体流动平稳，进行测压和流量的计量。在不同的流量工况下进行测试，将测试的数据填入表中 项目 序号 1 2 3 4 5 6 液体总量Q0 计时时间t 单位时间 流量Q1 压差 计算流量 流量系数 h Q2 a 备注 文丘里管： d2= d1= 孔板流量计：d2= d1= 流量系数： a=Q1/Q2 F、毕托管测流速及流量的方法 一、实验目的 学习用毕托管测流速及流量的方法。 二、实验方法 计算流速的公式： 式中： 毕托管修正系数 g 重力加速度 h 压差板上显示的液柱高差 PA 静压 PB 总压 g 测压管中流体重度 毕托管所测的是管道截面上其一点的流

27、速，故用以探测截面上的速度分布最为适宜。若要- 16 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 测定截面的平均速度，应测定管中心至管壁间若干点的速度，然后，用图解积分法求其平均值。 测试时，可把管子断面积分成几个等面积的同心环，然后测量液体流入此环的平均流速。平均流速的所在点是取在平分这个环面积的圆周上，由于一般流速分布并不完全对称，所以，在每个环中测两个对称点平均值。假设分三个等面积同心环，就可以沿三个环的直径线上测六个测点的流速，然后求出总的平均流速。 u= ( )u1+u6u2+u5u3+12+( )u42+( )23=u1+u2+u3+u4+u56+u6若要测量平均流量：Q=( )u1

28、+u6wu2+u5wu3+u4w23+( )23+( )23=( )u1+u2+u3+u4+u5+u66w式中w为管横截面积。- 17 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 第四部分 虹吸实验仪 一、实验目的 1、观察虹吸发生、发展及破坏的过程； 2、理解虹吸工作的原理及估算虹吸管能使虹吸管正常工作的高度。 二、实验设备 三、实验原理 在生产和生活中，常见用一根管子从大容器液面下绕过容器上口向外导流液体。这种管子称为虹吸管，管内的水流现象称为虹吸现象。虹吸管的工作原理是先将管中的空气抽出，使虹吸管路形成真空，在大气压强的作用下，高水位水箱的水从管口上升到管的顶部，然后流向低水位水箱。 下面

29、应用稳定总流量能量方程来分析和求解虹吸管水流的流速、流量、虹吸高度等问题。 首先选取通过虹吸管水流出口点的水平面0 0为基准面。然后根据已知条件，正确选- 18 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 择计算断面，为了求解管内流速及流量，我们应选取通过水池表面A点的断面1 1和通过虹吸管出口处C点的断面2 2，列出稳定总流能量方程： V+hwH=2g222由上式可以看出，虹吸管引流液体的能量是来自虹吸管出口至容器内水面间的位能H，它的一部分用于克服虹吸的阻力，即损失能量hw，另一部分用于转变为流速水头V2/2g，以保证有一定的流量流出。由此可得虹吸管内的断面平均流速为： V2=2g( )H-

30、hw因而通过虹吸管的流量为：22V=2Q=4dH-hw4d2g( )虹吸高度h是有一定限制的。下面我们通过对虹吸管最高处的水力特性分析来说明，仍以上面所选的0 0为计算基准面，并对断面1 1和断面3 3写出稳定总流能量方程： H+V=H+h+P+V+hwg2g2g12133231-33B1A102132C23H20PV+hw+hV则：1，及=0( )g2g2g131-3h3式- 19 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 中右边括弧中各项皆为正值，为负值，即C点产生真空，其真空度为： P3V2g=2g+hw1-3+h因此，对于水来讲，虹吸高度h的理论值应为：Vh=10-( )+hw1-3m

31、H202g2四、实验步骤 1、将测压水盒内加满水。为增加演示效果，可在水中加入少量红墨水。 2、关闭低水位水箱回水阀；打开上水阀。启动水泵，向高水位水箱和低水位水箱注水；使高水位水箱有溢流，使低水箱水位接近2/3。 3、打开低位水箱回水阀，在虹吸管形成真空后，水流将由高位水箱向低位水箱流动，同时能看到水合上的三根测压管水位上升，这是管路中的真空值，表明三个测压点的压力分布不同。 4、拧开螺塞，吸入空气，可观察虹吸之破坏过程。 - 20 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 第五部分 液体流线仪 一、实验目的 用带有泡沫的变压器油加在油槽中经过导叶栅后形成许多平行的流线，以观察其绕经不同固体

32、壁面的变化。 二、实验原理 液体流线仪是研究液流在模型试件出口和入口的流线变化，特别是当试件的突扩、突缩而发生流线的扭曲现象和旋涡、死区等。 另外，根据教学的需要可以定作补充各种模型试件，以观察流线在绕经不同固体壁面时的变化。 三、实验装置 实验装置由油泵、供油箱、回油箱、油盘调整螺栓、支架、供油管等组成。油盘的倾斜度可通过前端调整螺栓调整。实验装置带有园柱、机翼、突扩模型试件。 油盘回油箱供油箱支架图 1四、实验步骤 1、接通电源； 2、开始时不同箱中可多放些油，开动油泵后，首先将供油管上的铜阀旋松，放出管路中空气，然后用烧杯在后面不断把油接走，直到流线清晰为止。并通过调整油盘前端的调整螺栓

33、改变油盘的倾斜，以改变油的流速。 3、进行实验模型的组合更换。 - 21 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 第六部分 孔口、管嘴各项系数的测定实验台 一、实验目的 1、观察典型孔口和管嘴自由出流的水力现象与圆柱管嘴的局部真空现象。 2、测定孔口、管嘴自由出流的各项系数：收缩系数，流量系数m，流速系数j和阻力系数z。 二、实验设备 图中实验设备的稳定水箱侧壁上设置有两种形状孔口以及圆柱与圆锥管嘴，箱内有整流板、溢流板以保持水头恒定，孔口和管嘴上安装门盖以控制出流。在圆柱型管嘴收缩断面处设测压管以观察真空现象并测量真空值。实测量可用称重法。秒表由用户自备。 三、实验原理 1、孔口出流：对d

34、/H0.1的小孔口，当为完全收缩时，由于水流惯性作用，在离孔口约d/2的CC断面处，水股断面收缩到最小，该收缩断面Ac与孔口断面积A的关系为Ac=A 称为收缩系数。 - 22 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 c2glHOHNClCN图 2对水面11，收缩断面CC列能量方程式，可得 式中：Vc 孔口出流收缩断面上的流速 j 孔口流速系数，根据实测，由于zc=0.06，所以 Ho 孔口的作用水头 式中：Q 孔口出流的流量 m 孔口的流量系数。根据实测对于圆形薄壁小孔口 =0.64， j=0.97，所以m=0.62 A 孔口面积 2、管嘴出流：，当器壁较厚或孔口上加接短管并且器壁厚度或管长

35、相当于孔口直径的34倍时，则称作管嘴，也叫做厚壁孔口。这种出流现象称作管嘴出流。在管嘴内存在一收缩断面CC，液流在随后扩大时，将出现旋涡区，常称这种收缩为内部收缩。我们对水面11与管嘴出口断面22处列能量方程得： - 23 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 式中：V 管嘴出流的流速 Ho 管嘴的作用水头 j 管嘴的流速系数 式中： Q 管嘴的出流流量 A 管嘴的过流面积 Ho 管嘴的作用水头 m 管嘴的流量系数 对于圆柱形外管嘴，由于出口断面没有收缩，因此流量系数等于流速系数。即m=j=0.82，通过实验，可测量出圆柱形外管嘴在CC处出现收缩端面，而产生真空。真空度能够达到作用水头的0

36、.75倍，这相当于把作用水头增大75%，因此管嘴出流的流量大于孔口出流的流量。 n2c2glHOHNdC2lC2N图 3四、实验步骤 1、记录有关常数。如孔口与管嘴的直径、出口中心高等。 2、观察各种薄壁孔口出流水股的收缩现象，量测出流收缩断面尺寸，计算收缩断面面积，测量孔口收缩管嘴的作用水头，一般应测35次，并取其平均值。 3、量测管口与管嘴出流的流量，并重复测三次或三次以上。 4、根据实测数据，计算各项系数。 - 24 - 河北工业大学土木学院水力学实验指导书 孔口、管嘴各项系数的测定实验报告 仪器常数： 孔口 d = 水头 H = 管嘴 d = 净质量 W = 类 别 孔口 管嘴 圆形 三角形 直管嘴 锥管嘴 W t V Q A 真空度 - 25 -