水力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

試驗(yàn)1 靜水壓強(qiáng)試驗(yàn)一、試驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)量密閉容器內(nèi)任一點(diǎn)A的壓強(qiáng)p。2、測(cè)量液體的容重〔如酒精，高錳酸鉀溶液等。二、試驗(yàn)原理由連通器原理，在容器上安裝幾根U形管，U形管一端與容器連通，一端開(kāi)口與大氣相通〔見(jiàn)裝置圖，將要測(cè)量之溶液注入U(xiǎn)形管內(nèi)，假設(shè)其中之一的容重r為，當(dāng)容器內(nèi)上部空氣的壓壯大于或小于大氣壓強(qiáng)時(shí)，U形管中的二液面將有高差△h，由此依據(jù)水靜力學(xué)大體方程p=p+rh可計(jì)算出容器內(nèi)的外表壓強(qiáng)和容器的容重。o a三、試驗(yàn)裝置圖四、操作程序1、檢查儀器：翻開(kāi)密閉塞，檢查裝置是不是放置水平。如不平坦平之。2、按嚴(yán)密閉塞，將活動(dòng)盛水桶上升或下降，檢查裝置是不是有漏氣現(xiàn)象，如有漏氣則各U形管之液面將不斷轉(zhuǎn)變，此時(shí)應(yīng)找出漏氣部位堵住漏氣。3、上述兩步完成后即可進(jìn)展試驗(yàn)。試驗(yàn)分兩種情形進(jìn)展觀測(cè)。opopo

>p〔用活動(dòng)盛水桶調(diào)整；a<p〔用活動(dòng)盛水桶調(diào)整。a4、觀測(cè)poU形管內(nèi)液面之讀數(shù)，并記入記錄表格。測(cè)讀時(shí)應(yīng)盡可能削減誤差。五、記錄表格情況情況次數(shù)(cm)▽1▽2▽3▽4▽5▽6po>pa第一次其次次po<pa第一次其次次六、試驗(yàn)成效〔按上表列表計(jì)算〕七、思考題11的液面在任何狀況下都在同一高度上嗎？三者的液面有什么關(guān)系？2、提高或降低調(diào)壓有機(jī)玻璃筒，為什么能轉(zhuǎn)變密閉容器的液面壓力po？試驗(yàn)2 管道水頭損失系數(shù)測(cè)定試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康?ξ的方式。2、將管道局部水頭損失系數(shù)的實(shí)測(cè)值與理論值進(jìn)展比較。3、觀看管徑突然擴(kuò)大時(shí)旋渦區(qū)測(cè)壓管水頭線的轉(zhuǎn)變狀況，和其他各類邊界突變狀況下的測(cè)壓管水頭線的轉(zhuǎn)變狀況。二、試驗(yàn)裝置試驗(yàn)裝置及部份名稱如下圖。三、試驗(yàn)原理就是局部水頭損失。上安裝閥門等。局部水頭損失常常利用流速水頭與一系數(shù)的乘積表示：hj=ξv22gξ—局部水頭損失系數(shù)，也叫局部損力系數(shù)。系數(shù)ξ是流淌形ξ=f(Re，邊界外形)Re數(shù)足夠ξ再也不隨Re數(shù)而轉(zhuǎn)變，而看做一常數(shù)。ξ水頭損失可應(yīng)用動(dòng)量方程與能量方程及持續(xù)方程聯(lián)合求解取得如下公式：2hj=ξv22hj2g

， 〔11〕2ξA=2AξA=221hj=ξv21hj2g

， 〔1A〕2ξ=11Aξ=112Av式中：和Av1 1

A2Av和別離為突然擴(kuò)大下游管段的斷面面積和平均流速。v2水頭相加取得總水頭線。四、公式及表格一、有關(guān)常數(shù)：1 突然擴(kuò)大前管徑d= cm； 斷面面積A=1

2 突然擴(kuò)大后管徑d= cm； 斷面面積A=2 3 突然縮小管管徑d= cm； 斷面面積A3 二、公式：1管道突然擴(kuò)大：ξ=〔1A〕21A2

ξ=〔A1A12

1〕2.3管道突然縮小：ξ=〔1A 〕2.3A23、量測(cè)記錄表格：測(cè)管液面高程讀數(shù)測(cè)管液面高程讀數(shù)量水體積時(shí)間h1cmh2cmh3cmh4cmh5cmh6cmh7cmh8cmVTcm3s1234、計(jì)算表格：平實(shí)測(cè)均流速平均流速流量流水頭流速水頭速頭頭差局部水頭損失Q=VT112gcmV2VV2△hV2 V2-hξ實(shí)ξcm3/s cm/scm/s2gcm221理1cm2g 2gcmcm123一、生疏儀器，記錄有關(guān)常數(shù)。二、檢查各測(cè)壓管的橡皮管接頭是不是接緊。3、啟動(dòng)抽水機(jī)，翻開(kāi)進(jìn)水閥門，使水箱充水，并維持溢流，使水位恒定。4、檢查尾閥K全開(kāi)時(shí)，測(cè)壓管的液面是不是齊平，假設(shè)不平，則需排氣調(diào)平。五、漸漸翻開(kāi)尾閥K，使流量在測(cè)壓管量程范圍內(nèi)最大，待流淌穩(wěn)定后，記錄測(cè)壓管液面標(biāo)高，用體積法測(cè)量管道流量。六、調(diào)整尾閥轉(zhuǎn)變流量，重復(fù)測(cè)量三次。7、選取一組數(shù)據(jù)較好的試驗(yàn)，繪制總水頭線及測(cè)壓管水頭線。六、留意事項(xiàng)一、試驗(yàn)必需在水流穩(wěn)定前方可進(jìn)展。二、計(jì)算局部水頭損失系數(shù)時(shí)，應(yīng)留意選擇相應(yīng)的流速水頭：所選量測(cè)斷面應(yīng)選在漸變流斷面上，尤其下游斷面應(yīng)選在旋渦區(qū)的結(jié)尾，即主流恢復(fù)并布滿全管的斷面上。七、思考題hjhj有什仫不同？緣由安在？二、如不無(wú)視管段的沿程損失hj，所測(cè)出的ξ值比實(shí)際的偏大仍是偏小？在工程中利用次值是不是安全？3、在一樣管徑轉(zhuǎn)變條件下，相應(yīng)于同一流量，其突然擴(kuò)大的ξ值是不是必定大于突然縮小的ξ值？試驗(yàn)3 水躍與底流消能試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康囊弧⒂^看觀看水躍構(gòu)造與消力池內(nèi)水流流態(tài)。二、量測(cè)水躍的共軛水深并于理論公式計(jì)算值比較。3、測(cè)定消力池內(nèi)水躍長(zhǎng)度，并于無(wú)消力池時(shí)的水躍長(zhǎng)度進(jìn)展比較。4、確定消力池長(zhǎng)度和深度(消能坎坎高)，并與理論公式計(jì)算值進(jìn)展比較。二、試驗(yàn)原理一、矩形平底坡渠中共軛水深按下式計(jì)算：hh 2(h1 2

118Fr2

或h h(12 21

118Fr2二、消力池長(zhǎng)度按下式計(jì)算：L (0.7~0.8)Lk jLj

為平底渠道中的自由水躍長(zhǎng)度，由試驗(yàn)直接量測(cè)。3、消力池深度按下式計(jì)算：d hhj c t式中：h為收縮水深的共軛水深；c為渠道下游水深。4、消能坎坎高按下式計(jì)算：

j tc

hHj c 1H為消能坎坎頂水頭，可用堰流公式計(jì)算：qqm 2gs 1H (1

)32

2g(j

h)2c1

m1

為消能坎的漂浮系數(shù)，st f(ht

c h)f( s )

1；s H H10 10

s 10 s當(dāng)hs/H100.45時(shí)為漂浮堰，s1，可查表。三、試驗(yàn)方式與步驟本試驗(yàn)在玻璃水槽中進(jìn)展。一、首先在槽中形成自由水躍。即在槽中裝設(shè)建筑物(堰、閘、跌坎)以形成急流。然后調(diào)整水槽尾部閥門，使下游槽中水深增加而呈緩流，即產(chǎn)生自由水躍。二、觀看水躍構(gòu)造，量測(cè)水躍長(zhǎng)度Lj，確定消力池長(zhǎng)度Lk。3、放入消能坎，觀看消力池內(nèi)水流流態(tài)。4、假設(shè)池內(nèi)形成稍有漂浮的水躍，而且水躍沒(méi)有翻出消力池，則坎高適合；假設(shè)池內(nèi)形成自由水躍，或漂浮度較大的水躍，而且水躍沒(méi)3步驟，直至坎高適合為止。五、將消力池池長(zhǎng)和池深(或坎高)與理論公式計(jì)算值比較。四、記錄及計(jì)算表格大體數(shù)據(jù)：水槽編號(hào)：NO.水槽寬度：B= 厘米序量水堰讀數(shù)(cm)水頭(cm)流量(l/s)序量水堰讀數(shù)(cm)水頭(cm)流量(l/s)號(hào)收縮水深(cm)共軛水深(cm)坎頂水頭(cm)消能數(shù)S下游水深(cm)坎高實(shí)測(cè)(cm)計(jì)算(cm)六、思考題1、在必定流量下，調(diào)整尾門，使水躍推前或后移，試分析這種變更對(duì)躍高、躍長(zhǎng)有什么影響？2、尾門位置必定，只轉(zhuǎn)變流量，則躍長(zhǎng)與共軛水深有何轉(zhuǎn)變，為什么？3沖洗距離長(zhǎng)？那種能量損失大，沖洗距離短？試驗(yàn)4 堰流試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康囊弧⒂^看有用堰水流流態(tài)。計(jì)算值進(jìn)展比較。二、試驗(yàn)原理及計(jì)算公式過(guò)堰流公式反求流量系數(shù)：Q =Q =mb堰 壩Q壩b 2Q壩b 2gH壩

H 3/22g2g觀測(cè)記錄表格：序號(hào)重讀次數(shù)序號(hào)重讀次數(shù)量水堰水量水堰水溢流壩水溢流壩水m實(shí)測(cè)計(jì)算123位頭位頭(cm)(cm)(cm)(cm)三、試驗(yàn)設(shè)備及操作前次試驗(yàn)。本次試驗(yàn)應(yīng)留意以下各點(diǎn)：一、下游尾水閘門全數(shù)翻開(kāi)不使有漂浮出流?！苍O(shè)計(jì)水頭按照模型比尺換算H

=H / ，本試驗(yàn)的設(shè)計(jì)水頭H=10c，測(cè)算壩m 壩p l ddd

之關(guān)系曲線。3、留意每次讀數(shù)必需在水流穩(wěn)定后進(jìn)展。四、思考題一、量測(cè)堰上水頭及閘前水頭時(shí)應(yīng)在何處安置測(cè)針？二、在什么狀況下有用堰為漂浮出流？此時(shí)對(duì)泄流力量有何影響？試驗(yàn)5 水電比較試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康摹部臻g三元流亦可在工程實(shí)踐裝置、量測(cè)儀器和試驗(yàn)方式、操作程序等。二、試驗(yàn)設(shè)備一、模型：在底部有坐標(biāo)紙的玻璃上，按比例裝制模型，示用意如下：有壓?jiǎn)栴}為一閘基滲流模型〔有板樁或無(wú)板樁。注：透水邊界

1

m

=0，1

=q用塑料板、玻璃板等絕緣材料做成。自由邊n界用易于切削且止水較好的絕緣材料做成，如橡皮泥或油泥等。對(duì)均勻介K=cons本次試驗(yàn)制作均勻介質(zhì)的。2、儀器a、音頻振蕩器〔信號(hào)發(fā)生器。b〔耳機(jī)等。c、分壓器〔用兩只比例電阻箱串接。d、測(cè)計(jì)〔用紫銅棒制成。3、必備的用具，電阻箱，萬(wàn)用電表，酒精，蒸餾水，硫酸銅或三、電源和量測(cè)裝置接線圖〔見(jiàn)下頁(yè)〕四、試驗(yàn)步驟1、將模型調(diào)整水平。2、用脫脂棉蘸酒精輕輕擦凈模型，然后注入蒸餾水或硫酸銅溶液使液層厚為~厘米。3、接好模型和分壓器的導(dǎo)線，用萬(wàn)用電表測(cè)量他們的并聯(lián)總阻〔量測(cè)時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線自音頻振蕩器上取下，總阻應(yīng)等于振蕩器的輸出阻抗，不然調(diào)整串聯(lián)的電阻箱，或轉(zhuǎn)變電解液濃度〔當(dāng)總阻偏大時(shí)〕使之相等。4、接好線路，接通振蕩器電源，約一分鐘后，調(diào)整升壓旋扭。10伏左右，可視需要增高或降低。5、接通零指示器電源，本試驗(yàn)承受毫伏計(jì)，利用方式如下：液中掏出。6、調(diào)整分壓器：使其兩臂的阻值取不同的比值，但其和不變，v1

=1(對(duì)應(yīng)于

=1)v1

=0,對(duì)應(yīng)于m

m路平衡〔指零〕時(shí)的化引電勢(shì)V〔也就是流場(chǎng)中的化引流速勢(shì)或化引水頭。7、每隔測(cè)一根等勢(shì)線，記錄在按比例畫好的圖紙上，隨即聯(lián)成測(cè)或重測(cè)，測(cè)點(diǎn)的多少，以能連成滑膩曲線為準(zhǔn)。81%2%、5%等等勢(shì)線。9、測(cè)完后應(yīng)先將音頻振蕩器調(diào)壓旋鈕反旋，使輸出壓降為零，然后才切斷全部電源，將導(dǎo)電溶液吸出盛入燒杯中，并將模型擦凈。五、試驗(yàn)報(bào)告出流線〔按正交和曲