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1、第10章局部阻力系数试验10.1试验目的和要求1.把握测量局部阻力系数的方法：2 .测量管道突然扩大、突然缩小时的局部阻力系数：3 .了解影响局部阻力系数的因素10.2局部阻力系数试验的原理水流在流淌过程中，由于水流边界条件或过水断面的转变，引起水流内部各侦点的流速、压强也都发生变化，并且产牛.旋涡。在这一过程中，水流质点间相对运动加强，水流内部摩擦阻力所作的功增加，水流在流淌调假过程中消耗能量所损失的水头称为局部水头损失.局部水头损失的一般表达式为式中，为局部水头损失：为局部水头损失系数，即局部阻力系数，它是流淌形态与边界外形的函数，即=/（边界外形，R）.一般水流的雷诺数足够大时，可以认为
2、系数不再随，而变化，可视作为一常数:为断面平均流速，一版用发生局部水头损失以后的断面平均嬴速，也有用损失断面前的平均流速，所以在计算或查表时要留意区分。局部水头损失可以通过能量方程进展分析.图o为一水流突然扩大的试验管段，在发生局部水头损失前后取断面IT和2-2（两个断面应属渐变流）写能量方程得图10-1局部水头损失分析简图/P+V2-V2(10-2)h=z+1.jJ-(z+_J,.-1-12_2_j1Y2Y2gP式中，(z+包)-(z+I)为断面IT和2-2的测压管水头差；V,V分别为1-1断面I2Y12和2-2断面的平均流速。管道局部水头损失目前仅有断面突然扩大图Io-I)可利用动量方程，
3、能量方程和连续方程进展理论分析，并可得出足够准确的结果，其它状况尚需通过试验方法测定局部阻力系数。对于管道突然扩大，理论公式为(V-V)2h=I2t2g(10-3)由连续方程AV=Av,解出V或Y代入上式可分别得Il22I2Il22I2AVih=(-1)2_i_iAi2。.A=Id-I)2丁大iAI(10-4)或AVih=(I-i)2i,/q2gA=(i-_l)2r:A2(10-5)式中，Al、A2分别为断面IT和2-2的过水断面面积；、叫做突然放大的局大IFA2部阻力系数。由式(IOY)和(10-5)可以看出，突然扩大的局部水头损失可以用损失前的流速水头或者用损失后的流速水头表示，但两种表示
4、方法其阻力系数是不一样的，在应用中要留意应用条件.对于断面突然缩小的状况，目前尚没有理论公式，对于ai,ai0的状况，有下面的阅历公式川AViAh=0.5(1,=0.5(1-_l)iA2g缗小AII(10-6)对于断面突然缩小的其它面积比，其阻力系数可用表IOT查克：.或者用阅历公式(10-7)计算表IO-I突然缩小时不同面积比的阻力系数A/A0.010.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0，缩小0.50.470.45A0.380.34A0.300.25A0.200.15A0.00O.OO=-l.2255(_i)4+2.2096J)a-l.3859(_z)i-0.1167g
5、)+0.5缗小AAAA(10-7)由于突然缩小目前尚没有理论公式，测量结果与阅历公式和表中所给定的值有肯定的差距,所以仍需进一步争论。10. 3局部阻力系数试验的仪器设备试验装置为自循环系统，包括供水箱、水泵、突然扩大试验压力管道、突然缩小试验压力管道、泅压管、调整阀、接水盒、盛水容器、回水系统。试验仪涔为两种，一种是传统的址测方法，仪器为测压排、坡筒、钢尺和秒表：另一种为自动化的处测方法，仪器为导水抽屉、限位开美、双通道差乐传感器、称重传感器、排水泵及水位流量电测仪蛆成。水位流量电测仪可显示近量、时间、压差。试验的设备仪器如图102所示。测压排IM图10-2局部阻力系数试验装置11. 4局部
6、阻力系数试验的方法和步骤1 .记录有关常数，如大管管径。和小管管径d2；2 .翻开供水泵和管道上的潮整阀门，使管中布满水。3 .关闭出水髀门，翻开测压排上的排气脚门，将管道和测压排中的空气排出，并检验空气是否排完。4 .调整出水阀门，待水流楞定后，用量杯和秒表测量流量，用钢尺测量压差.5 .调整尾水阀门，使流量渐渐减小或增加，重复第4步N次。6 .试验完毕后将仪器恢复原状。10.5数据处理和成果分析1试验记录试验设备名称仪器编号同组学生姓名数据:突然放大管：d=cmd2=cm突然缩小管：%=cmdJCnI(2)试验数据记录测次传统试监方法水位流量测收仪流fit突然扩大突然缩小体枳时间乐差体积时
7、间Z+pIIYcm7.p/i2YCBZ+P/33YcmZ*/YcmVCnbS秒hcmVCnbS秒Qcms12345678910指导2.计:，教师签名试脸日期算成果测次A=CnVA=c：突然扩大阻力系数计算QcmsVIcm/sv2gcmVtc三sV2gCBhicmcm123-15678910测次A=CnU=c2突然爆小用力系也攵计算Qcms、IO11iiV2IVecm/&V2g(EhJCm123156789103.成果分析1)计算所测量的管道突然扩大和突然缩小的局部阻力系数，值，分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系2)将突然扩大实测的,值与理论公式计算的,的数据进展比较，将突然缩小的
8、Br实测值缩小式(IA7)计算值或表(10-1)进展比较。3)制局部水头损失与速度水头的关系曲线，其斜率即为局部吼力系数。4)分析突然扩大与突然缩小局部水头损失的变化规律.10. 6试验中应留意的问题1 .用流速V和V计算出的阻力系数是不同的，计算时留意勿代错。1 22 .每次调整尾水阀门后,须待水流稳定后再开头下次测量，思考题1 .试验中所选择的测压管肯定要在渐变流断面上，为什么？不在渐变流断面上的测床管水头是怎样变化的？2 .在一样管径变化条件下，相应于同一流S1.其突然扩大的阻力系数是否肯定大于突然缩小的阻力系数？3 .对于管道断面突然缩小，液流在小管的断面收缩成最小断面，称为收缩断面，一般认为，I析面突然缩小的主要水头损失发生在液流从收缩断面到断面扩大的过程中，这一过程的损失可以把它当成从收缩断面面积AC到小管面枳，与之间的突然扩大损失。仿照式(103),试推求从收缩断面扩大到检个断面的水头损失的表达式。4 .现有平板闸阀,褥要测定闸阀不同开度的水头损失,请画出试验简图，并说明如何用两点法测量州门的局部阻力系数?
