石大水力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

PAGE3PAGE《水力學(xué)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)編者：水力學(xué)課程組二O年月

緒言一、實(shí)驗(yàn)的意義和目的：水力學(xué)是一門技術(shù)科學(xué)，它是力學(xué)的一個(gè)分支，水力學(xué)是以水為主要研究對(duì)象。依據(jù)水力學(xué)的特點(diǎn)，水力學(xué)實(shí)驗(yàn)就更有它的重要性。我們知道水力學(xué)問(wèn)題，是個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的問(wèn)題，它的復(fù)雜性就在于影響它的因素很多。不只是由理論分析所能解決。有不少水力學(xué)公式都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)而總結(jié)出來(lái)的。在某些場(chǎng)合，實(shí)驗(yàn)就成為解決問(wèn)題的主要途徑。因此，水力學(xué)實(shí)驗(yàn)，無(wú)論對(duì)從事理論研究或?qū)鉀Q生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題都具有極其重要的意義。水力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的主要有以下幾個(gè)方面：1、觀察流動(dòng)現(xiàn)象，擴(kuò)大感性認(rèn)識(shí)，提高理論分析的能力。2、驗(yàn)證力學(xué)原理，測(cè)定經(jīng)驗(yàn)系數(shù)值，以鞏固所學(xué)的理論知識(shí)。3、學(xué)會(huì)使用實(shí)驗(yàn)室的基本量測(cè)儀器，掌握一定的實(shí)驗(yàn)技能。4、培養(yǎng)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、整理實(shí)驗(yàn)成果及編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。5、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的科學(xué)作風(fēng)以及愛(ài)護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)的良好品德。二、學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則：1、實(shí)驗(yàn)前必須認(rèn)真進(jìn)行預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)時(shí)應(yīng)仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及有關(guān)的教材資料，明確實(shí)驗(yàn)的目的、要求和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)原理，了解操作步驟和有關(guān)的儀器設(shè)備，做到心中有數(shù)，并列繪出實(shí)驗(yàn)需要的表格。2、嚴(yán)肅認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)室后必須保持安靜，不得談笑喧嘩，不準(zhǔn)吸煙，不準(zhǔn)亂動(dòng)與本實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的設(shè)備。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先組成小組，由小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)召集本組同學(xué)討論試驗(yàn)步驟及量測(cè)項(xiàng)目，并進(jìn)行分工輪換，以便有條不紊和協(xié)調(diào)一致地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)按指導(dǎo)書的要求，全神貫注地按步驟進(jìn)行操作，并注意多觀察水流現(xiàn)象，多思考分析問(wèn)題，及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)。3、保持良好的科學(xué)作風(fēng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)尊重原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不得任意更改。實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)進(jìn)行必要的檢查和補(bǔ)充，經(jīng)指導(dǎo)教師同意后，方能離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)課程完成后，應(yīng)及時(shí)整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制所要求的關(guān)系曲線和認(rèn)真編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，按時(shí)上交批改。4、遵守規(guī)章制度，愛(ài)護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須遵守實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)規(guī)章制度，服從教師和實(shí)驗(yàn)人員的指導(dǎo)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，如發(fā)生事故或損壞設(shè)備，應(yīng)立即向指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)人員報(bào)告，查清責(zé)任，按學(xué)校有關(guān)規(guī)定賠償和處理。實(shí)驗(yàn)中特別注意人身和儀器設(shè)備的安全，盡量保持場(chǎng)地的整潔衛(wèi)生，實(shí)驗(yàn)完畢后必須將場(chǎng)地打掃干凈，儀器設(shè)備按原狀整理好。切勿往水中扔臟物廢紙，以保持循環(huán)水流的清潔。三、水力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫要求：1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告一般應(yīng)包括以下內(nèi)容：（1）實(shí)驗(yàn)的目的和要求；（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)圖；（3）水流現(xiàn)象描述及實(shí)驗(yàn)原始記錄；（4）實(shí)驗(yàn)成果的整理計(jì)算和按要求繪制關(guān)系曲線圖；（5）分析討論回答思考題并提出結(jié)論和問(wèn)題；2、按上述內(nèi)容要求認(rèn)真編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上所寫的原理，儀器設(shè)備說(shuō)明及注意事項(xiàng)不必重新抄寫。3、實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須每人獨(dú)立完成一份，并按時(shí)上交。報(bào)告書一律用16開(kāi)紙書寫，要求文字通順，字跡清楚，表格曲線必須應(yīng)用相應(yīng)的工具繪制，實(shí)驗(yàn)曲線應(yīng)畫在方格紙或?qū)?shù)紙上。4、實(shí)驗(yàn)報(bào)告經(jīng)教師批改發(fā)回后，應(yīng)認(rèn)真閱讀及時(shí)改正。不合格的需要重寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告或重作實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)妥為保管，學(xué)期結(jié)束時(shí)按需要集中整理上交，以備進(jìn)行考目錄（一）水靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)……………1（二）能量方程（伯諾里方程）實(shí)驗(yàn)……………6（三）動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)……………10（四）畢托管測(cè)速實(shí)驗(yàn)…………14（五）雷諾實(shí)驗(yàn)…………………17（六）文丘里流量計(jì)實(shí)驗(yàn)………19（七）沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)………22（八）局部水頭損失實(shí)驗(yàn)………27（九）孔口與管嘴出流實(shí)驗(yàn)……30（十）水面曲線實(shí)驗(yàn)……………33（十一）堰流實(shí)驗(yàn)………………37（十二）水躍實(shí)驗(yàn)………………43（十三）消能池實(shí)驗(yàn)……………47（十四）消能坎（墻）實(shí)驗(yàn)………51（十五）挑流消能實(shí)驗(yàn)…………55（一）水靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、掌握用測(cè)壓管測(cè)量靜水壓強(qiáng)的技能；2、驗(yàn)證不可壓縮水靜力學(xué)基本方程；3、通過(guò)對(duì)諸多水靜力學(xué)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)分析研討，進(jìn)一步提高解決靜力學(xué)實(shí)際問(wèn)題的能力。二、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)的裝置如圖1.1圖示圖1.1水靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置圖1.測(cè)壓管;2.帶標(biāo)尺測(cè)壓管;3.連通管;4.真空測(cè)壓管;5.U型測(cè)壓管;6.通氣閥;7.加壓打氣球;8.截止閥;9.油柱;10.水柱;11.減壓放水閥。說(shuō)明1、所有測(cè)管液面標(biāo)高均以標(biāo)尺（測(cè)壓管2）零讀數(shù)為基準(zhǔn)；2、儀器銘牌所注系測(cè)點(diǎn)標(biāo)高；若同時(shí)取標(biāo)尺零點(diǎn)作為靜力學(xué)基本方程的基準(zhǔn)，則亦為；3、本儀器中所有閥門旋柄順管軸線為開(kāi)。三、實(shí)驗(yàn)原理1、在重力作用下不可壓縮水靜力學(xué)基本方程或(1.1)式中：——被測(cè)點(diǎn)在基準(zhǔn)面以上的位置高度；p——被測(cè)點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)，用相對(duì)壓強(qiáng)表示，以下同；p0——水箱中液面的表面壓強(qiáng)；——液體容量；h——被測(cè)點(diǎn)液體深度。另對(duì)裝有水油（圖1.2及圖1.3）型測(cè)管，應(yīng)用等壓面可得油的比重有下列關(guān)系：（1.2）圖（1.2）圖1.3據(jù)此可用儀器（不用另外尺）直接測(cè)得。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1、搞清儀器組成及其用法。包括：1）各閥門的開(kāi)關(guān)；2）加壓方法關(guān)閉所有閥門（包括截止閥）。然后用打氣球充氣。3）減壓方法開(kāi)啟筒底閥11放水；*該式推導(dǎo)如下：當(dāng)U型管中水面與油水面齊平（圖1.2），取其頂面為等壓面，有PO1=rWh1=roH(1.a)另當(dāng)U型管中水面和油面齊平（圖1.3），取其油水界面為等壓面，則有P02+rwH=r0H又是P02=-rwh2=roH-rwH(1.b)由(1.a)、(1.b)兩式聯(lián)解可得：H=h1+h2代入式(1.a)得：(1.c)表1.1液體靜壓強(qiáng)測(cè)量記錄及計(jì)算表單位：cm實(shí)驗(yàn)條件次序水箱液面測(cè)壓管液面壓強(qiáng)水頭測(cè)壓管水頭P0=01P0>0123P0<0(其中一次PB<0)12注：表中基準(zhǔn)面選在ZC=cmZD=cm表1.2油容重測(cè)量記錄及計(jì)算表單位：cm條件次序水箱液面標(biāo)尺讀數(shù)測(cè)定管2液面標(biāo)尺讀數(shù)P0>0且U型管中水面與油水交界面齊平1S0=r0=3N/cm323P0<0且U型管中水面與油面齊平1234）檢查儀器是否密封加壓后檢查測(cè)管1、2、5液面高程是否恒定。若下降，表明漏氣，應(yīng)查明原因并加以處理。2、記錄儀器號(hào)No.及各常數(shù)（記入表1.1）。3、量測(cè)點(diǎn)靜壓強(qiáng)（各點(diǎn)壓強(qiáng)用厘米水柱高表示）。1)打開(kāi)通氣閥6（此時(shí)），記錄水箱液面標(biāo)高和測(cè)管2液面標(biāo)高；2)關(guān)閉通氣閥6及截止閥8，加壓使之形成，測(cè)記及；3)打開(kāi)放水閥11,使之形成(要求其中一次,即),測(cè)記及。4、測(cè)出4#測(cè)壓管插入小水杯中的深度。5、測(cè)定油比重。1）開(kāi)啟通氣閥6，測(cè)記；2）關(guān)閉通氣閥6，打氣加壓（），微調(diào)放氣螺母使形管中水面與油水交界面齊平（圖1.2），測(cè)記及（此過(guò)程反復(fù)進(jìn)行3次）；3）打開(kāi)通氣閥，待液面穩(wěn)定后，關(guān)閉所有閥門；然后開(kāi)啟放水閥11降壓（），使形管中的水面與油面齊平（圖1.3），測(cè)記及（此過(guò)程亦反復(fù)進(jìn)行3次）。五、實(shí)驗(yàn)成果及要求：1、記錄有關(guān)常數(shù)。實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)號(hào)NO.各測(cè)點(diǎn)的標(biāo)尺讀數(shù)為：，，，。2、分別求出各次測(cè)量時(shí)，點(diǎn)的壓強(qiáng)，并選擇一基準(zhǔn)檢驗(yàn)同一靜止液體的任意二點(diǎn)的是否為常數(shù)。3、求出油的容量。4、測(cè)出4#測(cè)壓管插入小水杯水中深度?！鱤4=cm。六、實(shí)驗(yàn)分析與討論1、同一靜止液體內(nèi)的測(cè)管水頭線是根什么線？2、當(dāng)時(shí)，試根據(jù)記錄數(shù)據(jù)確定水箱內(nèi)的真空區(qū)域。3、若再備一根直尺，試采用另外最簡(jiǎn)便的方法測(cè)定。4、如測(cè)壓管太細(xì)，對(duì)測(cè)壓管液面的讀數(shù)將有何影響？5、過(guò)點(diǎn)作一水平面，相對(duì)管1、2、5及水箱中液體而言，這個(gè)水平面是不是等壓面？哪一部分液體是同一等壓面？☆6、用圖1.1裝置能演示變液位下的恒定流實(shí)驗(yàn)嗎？☆7、該儀器在加氣增壓后，水箱液面將下降而測(cè)壓管液面將升高，實(shí)驗(yàn)時(shí)，若以時(shí)的水箱液面作為測(cè)量基準(zhǔn)，試分析加氣增壓后，實(shí)際壓強(qiáng)與視在壓強(qiáng)的相對(duì)誤差值。本儀器測(cè)壓管內(nèi)徑為，箱體內(nèi)徑為。

（二）能量方程（伯諾里方程）實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、驗(yàn)證液體恒定總流的能量方程；2、通過(guò)對(duì)動(dòng)水力學(xué)諸多水力現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)分析研討，進(jìn)一步掌握有壓管流中動(dòng)水力學(xué)的能量轉(zhuǎn)換特性；3、掌握流速、流量、壓強(qiáng)等動(dòng)水力學(xué)水力要素的實(shí)驗(yàn)量測(cè)技能。二、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)的裝置如圖2.1所示。圖2.1自循環(huán)伯諾里方程實(shí)驗(yàn)裝置圖1、自循環(huán)水供水器；2、實(shí)驗(yàn)臺(tái)；3、可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器；4、溢流板；5、穩(wěn)水孔板；6、恒壓水箱；7、測(cè)壓計(jì)；8、滑動(dòng)測(cè)量尺；9、測(cè)壓管；10、實(shí)驗(yàn)管道；11、測(cè)壓點(diǎn)；12、畢托管；13、實(shí)驗(yàn)流量調(diào)節(jié)閥。說(shuō)明本儀器測(cè)壓管有兩種：1、畢托管測(cè)壓管（表2.1中標(biāo)*的測(cè)壓管），用以測(cè)讀畢托管探頭對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的總水頭，須注意一般情況下與斷面總水頭不同（因一般），它的水頭線只能定性表示總水頭變化趨勢(shì)；2、普通測(cè)壓管（表2.1未標(biāo)*者），用以定量量測(cè)測(cè)壓管水頭。實(shí)驗(yàn)流量用閥13調(diào)節(jié)，流量由體積時(shí)間法（量筒、秒表另備）、重量時(shí)間法（電子稱另備）或電測(cè)法測(cè)量（以下實(shí)驗(yàn)類同）。三、實(shí)驗(yàn)原理在實(shí)驗(yàn)管路中沿管內(nèi)水流方向取個(gè)過(guò)水?dāng)嗝?。可以列出進(jìn)口斷面（1）至另一斷面（）的能量方程式（=2，3，……，）取，選好基準(zhǔn)面，從已設(shè)置的各斷面的測(cè)壓管中讀出值，測(cè)出通過(guò)管路的流量,即可計(jì)算出斷面平均流速及，從而即可得到各斷面測(cè)管水頭和總水頭。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1、熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備，分清哪些測(cè)管是普通測(cè)壓管，哪些是畢托管測(cè)壓管，以及兩者功能的區(qū)別。2、打開(kāi)開(kāi)關(guān)供水，使水箱充水，待水箱溢流，檢查調(diào)節(jié)閥關(guān)閉后所有測(cè)壓管水面是否齊平。如不平則需查明故障原因（例連通管受阻、漏氣或夾氣泡等）并加以排除，直至調(diào)平。3、打開(kāi)閥13，觀察思考1）測(cè)壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢(shì)；2）位置水頭、壓強(qiáng)水頭之間的相互關(guān)系；3）測(cè)點(diǎn)（2）、（3）測(cè)管水頭同否？為什么？4）測(cè)點(diǎn)（12）、（13）測(cè)管水頭是否不同？為什么？5）當(dāng)流量增加或減少時(shí)測(cè)管水頭如何變化？4、調(diào)節(jié)閥13開(kāi)度，待流量穩(wěn)定后，測(cè)記各測(cè)壓管液面讀數(shù)，同時(shí)測(cè)記實(shí)驗(yàn)流量（畢托管供演示用，不必測(cè)記讀數(shù)）。5、五、實(shí)驗(yàn)成果及要求1、記錄有關(guān)常數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)號(hào)NO.均勻段縮管段擴(kuò)管段水箱液面高程上管道軸線高程表2.1管徑記錄表測(cè)點(diǎn)編號(hào)1*23456*78*9101112*1314*1516*1718*19管徑兩點(diǎn)間距4466413.5610291616注：⑴測(cè)點(diǎn)6、7所在斷面內(nèi)徑為D2，測(cè)點(diǎn)16、17為D3，余均為D1。⑵標(biāo)“*”者為畢托管測(cè)點(diǎn)（測(cè)點(diǎn)編號(hào)見(jiàn)圖2.2）。⑶2、量測(cè)（）并記入表2.2。表2.2測(cè)記（）數(shù)值表（基準(zhǔn)面選在標(biāo)尺的零點(diǎn)上）單位：cm測(cè)點(diǎn)編號(hào)234579101113151719實(shí)驗(yàn)次數(shù)1233、計(jì)算流速水頭和總水頭4、繪制上述成果中最大流量下的總水頭線E-E和測(cè)壓管水頭線P-P。（軸向尺寸參見(jiàn)圖2.2，總水頭線和測(cè)壓管水頭線可以繪在圖2.2上）。提示：1、P-P線依表2.2數(shù)據(jù)繪制，其中測(cè)點(diǎn)10、11、13數(shù)據(jù)不用；2、E-E線依表2.3（2）數(shù)據(jù)繪制，其中測(cè)點(diǎn)10、11數(shù)據(jù)不用；3、在等直徑管段E-E與P-P線平行。圖2.2六、成果分析及討論1、測(cè)壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢(shì)有何不同？為什么？2、流量增加，測(cè)壓管水頭線有何變化？為什么？3、測(cè)點(diǎn)2、3和測(cè)點(diǎn)10、11的測(cè)壓管讀數(shù)分別說(shuō)明了什么問(wèn)題？☆4、試問(wèn)避免喉管（測(cè)點(diǎn)7）處形成真空有哪幾種技術(shù)措施？分析改變作用水頭（如抬高或降低水箱的水位）對(duì)喉管壓強(qiáng)的影響情況。 5、畢托管所顯示的總水頭線與實(shí)測(cè)繪制的總水頭線一般都略有差異，試分析其原因。表2.3計(jì)算數(shù)值表（1）流速水頭管徑d（cm）Q=(cm3/s)Q=(cm3/s)Q=(cm3/s)A(cm2)V(cm/s)(cm)A(cm2)V(cm/s)(cm)A(cm2)V(cm/s)(cm)（2）總水頭（）單位：cm測(cè)點(diǎn)編號(hào)Q(cm3/s)實(shí)驗(yàn)次數(shù)123PAGE31PAGE（三）動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、驗(yàn)證不可壓縮液體恒定流的動(dòng)量方程；2、通過(guò)對(duì)動(dòng)量與流速、流量、出射角度、動(dòng)量矩等因素間相關(guān)性的分析研討，進(jìn)一步掌握液體動(dòng)力學(xué)的動(dòng)量守恒定理；3、了解活塞式動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)儀原理、構(gòu)造，進(jìn)一步啟發(fā)與培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力。二、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)的裝置如圖3.1所示。圖3.1動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)裝置圖1、自循環(huán)供水器；2、實(shí)驗(yàn)臺(tái)；3、可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器；4、水位調(diào)節(jié)閥；5、恒壓水箱；6、管嘴；7、集水箱；8、帶活塞的測(cè)壓管；9、帶活塞和翼片的抗沖平板；10、上回水箱。自循環(huán)供水裝置1由離心式水泵和蓄水箱組合而成。水泵的開(kāi)啟、流量大小的調(diào)節(jié)均由調(diào)速器3控制。水流經(jīng)供水管供給恒壓水箱5，溢流水經(jīng)回水管流回蓄水箱。流經(jīng)管嘴6的水流形成射流，沖擊帶活塞和翼片的抗沖平板9，并以與入射角成90°的方向離開(kāi)抗沖平板。抗沖平板在射流沖力和測(cè)壓管8中的水壓力作用下處于平衡狀態(tài)?；钊涡乃頷c可由測(cè)壓管8測(cè)得，由此可求得射流的沖力，即動(dòng)量力。沖擊后的棄水經(jīng)集水箱7匯集后，再經(jīng)上回水管10流出，最后經(jīng)漏斗和下回水管流回蓄水箱。為了自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)壓管內(nèi)的水位，以使帶活塞的平板受力平衡并減小摩擦阻力對(duì)活塞的影響，本實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用了自動(dòng)控制的反饋原理和動(dòng)摩擦減阻技術(shù)，其構(gòu)造如下：帶活塞和翼片的抗沖平板9和帶活塞套的測(cè)壓管8如圖3.2所示，該圖是活塞退出活塞套時(shí)的分部件示意圖。活塞中心設(shè)有一細(xì)導(dǎo)水管a，進(jìn)口端位于平板中心，出口端伸出活塞頭部，出口方向與軸向垂直。在平板上設(shè)有翼片，活塞套上設(shè)有窄槽。圖3.2圖3.3工作時(shí)，在射流沖擊力作用下，水流經(jīng)導(dǎo)水管向測(cè)壓管內(nèi)加水。當(dāng)射流沖擊力大于測(cè)壓管內(nèi)水柱對(duì)活塞的壓力時(shí)，活塞內(nèi)移，窄槽關(guān)小，水流外溢減少，使測(cè)壓管內(nèi)水位升高，水壓力增大。反之，活塞外移，窄槽開(kāi)大，水流外溢增多，測(cè)管內(nèi)水位降低，水壓力減少。在恒定射流沖擊下，經(jīng)短時(shí)段的自動(dòng)調(diào)整，即可達(dá)到射流沖擊力和水壓力的平衡狀態(tài)。這時(shí)活塞處在半進(jìn)半出、窄槽部分開(kāi)啟的位置上，過(guò)流進(jìn)測(cè)壓管的水量和過(guò)外溢的水量相等。由于平板上設(shè)有翼片，在水流沖擊下，平板帶動(dòng)活塞旋轉(zhuǎn)，因而克服了活塞在沿軸向滑移時(shí)的靜摩擦力。為驗(yàn)證本裝置的靈敏度，只要在實(shí)驗(yàn)中的恒定流受力平衡狀態(tài)下，人為地增減測(cè)壓管中的液位高度，可發(fā)現(xiàn)即使改變量不足總液柱高度的±5‰（約0.5~1），活塞在旋轉(zhuǎn)下亦能有效地克服動(dòng)摩擦力而作軸向位移，開(kāi)大或減小窄槽，使過(guò)高的水位降低或過(guò)低的水位提高，恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)。這表明該裝置的靈敏度高達(dá)0.5%，亦即活塞軸向動(dòng)摩擦力不足總動(dòng)量力的5‰。三、實(shí)驗(yàn)原理恒定總流動(dòng)量方程為取脫離體如圖3.3所示，因滑動(dòng)摩擦阻力水平分力，可忽略不計(jì)，故方向的動(dòng)量方程化為 即式中： ——作用在活塞形心處的水深； ——活塞的直徑；——射流流量；——射流的速度；——?jiǎng)恿啃拚禂?shù)。實(shí)驗(yàn)中，在平衡狀態(tài)下，只要測(cè)得流量Q和活塞形心水深，由給定的管嘴直徑和活塞直徑，代入上式，便可率定射流的動(dòng)量修正系數(shù)值，并驗(yàn)證動(dòng)量定律。其中，測(cè)壓管的標(biāo)尺零點(diǎn)已固定在活塞的園心處，因此液面標(biāo)尺讀數(shù)，即為作用在活塞園心處的水深。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1、準(zhǔn)備熟悉實(shí)驗(yàn)裝置各部分名稱、結(jié)構(gòu)特征、作用性能，記錄有關(guān)常數(shù)。2、開(kāi)啟水泵打開(kāi)調(diào)速器開(kāi)關(guān)，水泵啟動(dòng)2~3分鐘后，關(guān)閥2~3秒鐘，以利用回水排除離心式水泵內(nèi)滯留的空氣。3、調(diào)整測(cè)壓管位置待恒壓水箱滿頂溢流后，松開(kāi)測(cè)壓管固定螺絲，調(diào)整方位，要求測(cè)壓管垂直、螺絲對(duì)準(zhǔn)十字中心，使活塞轉(zhuǎn)動(dòng)松快。然后旋轉(zhuǎn)螺絲固定好。4、測(cè)讀水位標(biāo)尺的零點(diǎn)已固定在活塞園心的高程上。當(dāng)測(cè)壓管內(nèi)液面穩(wěn)定后，記下測(cè)壓管內(nèi)液面的標(biāo)尺讀數(shù)，即值。5、測(cè)量流量用體積法或重量法測(cè)流量時(shí)，每次時(shí)間要求大于20秒，若用電測(cè)儀測(cè)流量時(shí)，則須在儀器量程范圍內(nèi)。均需重復(fù)測(cè)三次再取均值。6、改變水頭重復(fù)實(shí)驗(yàn)逐次打開(kāi)不同高度上的溢水孔蓋，改變管嘴的作用水頭。調(diào)節(jié)調(diào)速器，使溢流量適中，待水頭穩(wěn)定后，按3—5步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。7、驗(yàn)證，對(duì)的影響取下平板活塞,使水流沖擊到活塞套內(nèi),調(diào)整好位置,使反射水流的回射角度一致,記錄回射角度的目估值、測(cè)壓管作用水深和管嘴作用水頭。五、實(shí)驗(yàn)成果及要求1、記錄有關(guān)常數(shù)。實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)號(hào)管嘴內(nèi)徑d=cm，活塞直徑D=cm。2、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)記錄、計(jì)算表，并填入實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。3、取某一流量，繪出脫離體圖，闡明分析計(jì)算的過(guò)程。六、實(shí)驗(yàn)分析與討論1、實(shí)測(cè)（平均動(dòng)量修正系數(shù)）與公認(rèn)值（）符合與否？如不符合，試分析原因。2、帶翼片的平板在射流作用下獲得力矩，這對(duì)分析射流沖擊無(wú)翼片的平板沿方向的動(dòng)量方程有無(wú)影響？為什么？3、通過(guò)細(xì)導(dǎo)水管的分流，其出流角度與相同，對(duì)以上受力分析有無(wú)影響？4、滑動(dòng)摩擦力fx為什么可以忽略不計(jì)？試用實(shí)驗(yàn)來(lái)分析驗(yàn)證fx的大小，記錄觀察結(jié)果。（提示：平衡時(shí)，向測(cè)壓管內(nèi)加入或取出1mm左右深的水，觀察活塞及液位的變化）5、若不為零，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)什么影響？試結(jié)合實(shí)驗(yàn)步驟7的結(jié)果予以說(shuō)明。

（四）畢托管測(cè)速實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螈蓖ㄟ^(guò)對(duì)管嘴淹沒(méi)出流點(diǎn)流速及點(diǎn)流速系數(shù)的測(cè)量，掌握用畢托管測(cè)量點(diǎn)流速的技能；⒉了解普朗特型畢托管的構(gòu)造和適用性，并檢驗(yàn)其量測(cè)精度，進(jìn)一步明確傳統(tǒng)液體力學(xué)量測(cè)儀器的現(xiàn)實(shí)作用。二、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)的裝置如圖4.1所示。圖4.1畢托管實(shí)驗(yàn)裝置圖⒈自循環(huán)供水器；⒉實(shí)驗(yàn)臺(tái)；⒊可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器；⒋水位調(diào)節(jié)閥；⒌恒壓水箱；⒍管嘴；⒎畢托管；⒏尾水箱與導(dǎo)軌；⒐測(cè)壓管；⒑測(cè)壓計(jì)；11.滑動(dòng)測(cè)量尺（滑尺）；12.上回水管。說(shuō)明經(jīng)淹沒(méi)管嘴6，將高低水箱水位差的位能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，并用畢托管測(cè)出其點(diǎn)流速值。測(cè)壓計(jì)10的測(cè)壓管1、2用以測(cè)量高、低水箱位置水頭，測(cè)壓管3、4用以測(cè)量畢托管的全壓水頭和靜壓水頭，水位調(diào)節(jié)閥4用以改變測(cè)點(diǎn)的流速大小。三、實(shí)驗(yàn)原理（4.1）式中u——畢托管測(cè)點(diǎn)處的點(diǎn)流速；c——畢托管的校正系數(shù)；——畢托管全壓水頭與靜水壓頭差。（4.2）聯(lián)解上兩式可得（4.3）式中u——測(cè)點(diǎn)處流速，由畢托管測(cè)定；——測(cè)點(diǎn)流速系數(shù)；——管嘴的作用水頭。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1、準(zhǔn)備(a)熟悉實(shí)驗(yàn)裝置各部分名稱、作用性能，搞清構(gòu)造特征、實(shí)驗(yàn)原理。(b)用醫(yī)塑管將上、下游水箱的測(cè)點(diǎn)分別與測(cè)壓計(jì)中的測(cè)管1、2相連通。(c)將畢托管對(duì)準(zhǔn)管嘴，距離管嘴出口處約2~3cm，上緊固定螺絲。2、開(kāi)啟水泵順時(shí)針打開(kāi)調(diào)速器開(kāi)關(guān)3，將流量調(diào)節(jié)到最大。3、排氣待上、下游溢流后，用吸氣球（如醫(yī)用洗耳球）放在測(cè)壓管口部抽吸，排除畢托管及各連通管中的氣體，用靜水匣罩住畢托管，可檢查測(cè)壓計(jì)液面是否齊平，液面不齊平可能是空氣沒(méi)有排盡，必須重新排氣。4、測(cè)記各有關(guān)常數(shù)和實(shí)驗(yàn)參數(shù)，填入實(shí)驗(yàn)表格。5、改變流速操作調(diào)節(jié)閥4并相應(yīng)調(diào)節(jié)調(diào)速器3，使溢流量適中，共可獲得三個(gè)不同恒定水位與相應(yīng)的不同流速。改變流速后，按上述方法重復(fù)測(cè)量。6、完成下述實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：⑴分別沿垂向和沿流向改變測(cè)點(diǎn)的位置，觀察管嘴淹沒(méi)射流的流速分布；⑵在有壓管道測(cè)量中，管道直徑相對(duì)畢托管的直徑在6~10倍以內(nèi)時(shí)，誤差在2~5%以上，不宜使用。試將畢托管頭部伸入到管嘴中，予以驗(yàn)證。7、實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，按上述3的方法檢查畢托管比壓計(jì)是否齊平。五、實(shí)驗(yàn)成果及要求實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)No表4.1記錄計(jì)算表校正系數(shù)c=，k=cm0.5/s實(shí)驗(yàn)測(cè)次上、下游水位計(jì)畢托管測(cè)壓計(jì)測(cè)點(diǎn)流速（cm/s）測(cè)點(diǎn)流速系數(shù)h1cmh2cmcmh3cmh4cmcm六、實(shí)驗(yàn)分析與討論⒈利用測(cè)壓管測(cè)量點(diǎn)壓強(qiáng)時(shí)，為什么要排氣？怎樣檢驗(yàn)排凈與否？⒉畢托管的動(dòng)壓頭和管嘴上、下游水位差之間的大小關(guān)系怎樣？為什么？⒊所測(cè)的流速系數(shù)說(shuō)明了什么？⒋據(jù)激光測(cè)速儀檢測(cè)，距孔口2~3cm軸心處，其點(diǎn)流速系數(shù)為0.996。試問(wèn)本實(shí)驗(yàn)的畢托管精度如何？如何率定畢托管的修正系數(shù)c？⒌普朗特畢托管的測(cè)速范圍為0.2~2m/s，流速過(guò)小或過(guò)大都不宜采用，為什么？另，測(cè)速時(shí)要求探頭對(duì)正水流方向(軸向安裝偏差不大于10度)，試說(shuō)明原因（低流速可用傾斜壓差計(jì)）。⒍為什么在光、聲、電技術(shù)高度發(fā)展的今天，仍然常用畢托管這一傳統(tǒng)的液體測(cè)速儀器？（五）雷諾實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、觀察層流、紊流的流態(tài)及其轉(zhuǎn)換特征；2、測(cè)定臨界雷諾數(shù)，掌握?qǐng)A管流態(tài)判別準(zhǔn)則；3、學(xué)習(xí)古典流體力學(xué)中應(yīng)用無(wú)量綱參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的方法，并了解其實(shí)用意義。二、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)的裝置如圖5.1所示。圖5.1自循環(huán)雷諾實(shí)驗(yàn)裝置圖1、自循環(huán)供水器；2、實(shí)驗(yàn)臺(tái)；3、可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器；4、恒壓水箱；5、有色水水管；6、穩(wěn)水孔板；7、溢流板；8、實(shí)驗(yàn)管道；9、實(shí)驗(yàn)流量調(diào)節(jié)閥。供水流量由無(wú)級(jí)調(diào)速器調(diào)控使恒壓水箱4始終保持微溢流的程度，以提高進(jìn)口前水體穩(wěn)定度。本恒壓水箱設(shè)有多道穩(wěn)水隔板，可使穩(wěn)水時(shí)間縮短到3-5分鐘。有色水經(jīng)有色水水管5注入實(shí)驗(yàn)管道8，可據(jù)有色水散開(kāi)與否判別流態(tài)。為防止自循環(huán)水污染，有色指示水采用自行消色的專用色水。三、實(shí)驗(yàn)原理；四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1、測(cè)記本實(shí)驗(yàn)的有關(guān)常數(shù)。2、觀察兩種流態(tài)。打開(kāi)開(kāi)關(guān)3使水箱充水至溢流水位，經(jīng)穩(wěn)定后，微微開(kāi)啟調(diào)節(jié)閥9，并注入顏色水于實(shí)驗(yàn)管內(nèi)，使顏色水流成一直線。通過(guò)顏色水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)觀察管內(nèi)水流的層流流態(tài)，然后逐步開(kāi)大調(diào)節(jié)閥，通過(guò)顏色水直線的變化觀察層流轉(zhuǎn)變到紊流的水力特征，待管中出現(xiàn)完全紊流后，再逐步關(guān)小調(diào)節(jié)閥，觀察由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯乃μ卣鳌?、測(cè)定下臨界雷諾數(shù)。⑴將調(diào)節(jié)閥打開(kāi)，使管中呈完全紊流，再逐步關(guān)小調(diào)節(jié)閥使流量減少。當(dāng)流量調(diào)節(jié)到使顏色水在全管剛呈現(xiàn)出一穩(wěn)定直線時(shí)，即為下臨界狀態(tài)；⑵待管中出現(xiàn)臨界狀態(tài)時(shí)，用體積法或電測(cè)法測(cè)定流量；⑶根據(jù)所測(cè)流量計(jì)算下臨界雷諾數(shù)，并與公認(rèn)值（2320）比較，偏離過(guò)大，需重測(cè)；⑷重新打開(kāi)調(diào)節(jié)閥，使其形成完全紊流，按照上述步驟重復(fù)測(cè)量不少于三次；⑸同時(shí)用水箱中的溫度計(jì)測(cè)記水溫，從而求得水的運(yùn)動(dòng)粘度。注意：a、每調(diào)節(jié)閥門一次，均需等待穩(wěn)定幾分鐘；b、關(guān)小閥門過(guò)程中，只許漸小，不許開(kāi)大；c、隨出水流量減少，應(yīng)適當(dāng)調(diào)小開(kāi)關(guān)（右旋），以減少溢流量引發(fā)的擾動(dòng)。4、測(cè)定上臨界雷諾數(shù)。逐步開(kāi)啟調(diào)節(jié)閥，使管中水流由層流過(guò)渡到紊流，當(dāng)色水線剛開(kāi)始散開(kāi)時(shí)，即為上臨界狀態(tài)，測(cè)定上臨界雷諾數(shù)1~2次。五、實(shí)驗(yàn)成果及要求1、記錄、計(jì)算有關(guān)常數(shù)：實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)號(hào)No管徑d=cm，水溫t=C運(yùn)動(dòng)粘度計(jì)算常數(shù)K=s/cm32、整理、記錄計(jì)算表表5.1實(shí)驗(yàn)次序顏色水線形態(tài)水體積時(shí)間T(s)流量Q(cm3/s)雷諾數(shù)Re閥門開(kāi)度增(↑)或減(↓)備注實(shí)測(cè)下臨界雷諾數(shù)(平均值)=注：顏色水形態(tài)指：穩(wěn)定直線，穩(wěn)定略彎曲、旋轉(zhuǎn)、斷續(xù)，直線抖動(dòng)，完全散開(kāi)等。六、實(shí)驗(yàn)分析與討論☆1、流態(tài)判據(jù)為何采用無(wú)量綱參數(shù)，而不采用臨界流速？2、為何認(rèn)為上臨界雷諾數(shù)無(wú)實(shí)際意義，而采用下臨界雷諾數(shù)作為層流與紊流的判據(jù)？實(shí)測(cè)下臨界雷諾數(shù)為多少？3、雷諾實(shí)驗(yàn)得出的圓管流動(dòng)下臨界雷諾數(shù)為2320，而目前一般教科書中介紹采用的下臨界雷諾數(shù)為2000，原因何在？4、試結(jié)合紊動(dòng)機(jī)理實(shí)驗(yàn)的觀察，分析由層流過(guò)渡到紊流的機(jī)理何在？5、分析層流和紊流在運(yùn)動(dòng)學(xué)特性和動(dòng)力學(xué)特性方面各有何差異？

（六）文丘里流量計(jì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、通過(guò)測(cè)定流量系數(shù)，掌握文丘里流量計(jì)量測(cè)管道流量的技術(shù)和應(yīng)用氣—水多管壓差計(jì)量測(cè)壓差的技術(shù)；2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)與量綱分析，了解應(yīng)用量綱分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)合研究水力學(xué)問(wèn)題的途徑，進(jìn)而掌握文丘里流量計(jì)的水力特性。二、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)的裝置如圖6.1所示。圖6.1文丘里流量計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置圖1、自循環(huán)供水器；2、實(shí)驗(yàn)臺(tái)；3、可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器；4、恒壓水箱；5、溢流板；6、穩(wěn)水孔板；7、文丘里實(shí)驗(yàn)管段；8、測(cè)壓計(jì)氣閥；9、測(cè)壓計(jì)；10、滑尺；11、多管壓差計(jì)；12、實(shí)驗(yàn)流量調(diào)節(jié)閥。在文丘里流量計(jì)的兩個(gè)測(cè)量斷面上，分別有4個(gè)測(cè)壓孔與相應(yīng)的均壓環(huán)連通，經(jīng)均壓環(huán)均壓后的斷面壓強(qiáng)由氣一水多管壓差計(jì)9測(cè)量（亦可用電測(cè)儀量測(cè)，詳參P23）。三、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)能量方程式和連續(xù)性方程式，可得不計(jì)阻力作用時(shí)的文氏管過(guò)水能力關(guān)系式中，為兩斷面測(cè)壓管水頭差。由于阻力的存在，實(shí)際通過(guò)的流量恒小于。今引入一無(wú)量綱系數(shù)（稱為流量系數(shù)），對(duì)計(jì)算所得的流量值進(jìn)行修正。即 另，由水靜力學(xué)基本方程可得氣一水多管壓差計(jì)的為四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1、測(cè)記各有關(guān)常數(shù)。2、打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，全關(guān)閥12，檢核測(cè)管液面讀數(shù)是否為0，不為0時(shí)，需查出原因并予以排除。3、全開(kāi)調(diào)節(jié)閥12檢查各測(cè)管液面是否都處在滑尺讀數(shù)范圍內(nèi)？否則，按下列步序調(diào)節(jié)：擰開(kāi)氣閥8/將清水注入測(cè)管2、3/待，找開(kāi)電源開(kāi)關(guān)充水/待連通管無(wú)氣泡，漸關(guān)閥12，并調(diào)開(kāi)關(guān)3/至，即速擰緊氣閥8。4、全開(kāi)調(diào)節(jié)閥門，待水流穩(wěn)定后，讀取各測(cè)壓管的液面讀數(shù)，并用秒表、量筒測(cè)定流量。5、逐次關(guān)小調(diào)節(jié)閥，改變流量7~9次，重復(fù)步驟4，注意調(diào)節(jié)閥門應(yīng)緩慢。6、把測(cè)量值記錄在實(shí)驗(yàn)表格內(nèi)，并進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。7、如測(cè)管內(nèi)液面波動(dòng)時(shí)，應(yīng)取時(shí)均值。8、實(shí)驗(yàn)結(jié)束，需按步驟2校核壓差計(jì)是否回零。五、實(shí)驗(yàn)成果及要求：1、記錄計(jì)算有關(guān)常數(shù)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)No，，水溫℃， ，水箱液面標(biāo)尺值，管軸線高程標(biāo)尺值。2、整理記錄計(jì)算表。表6.1記錄表次序測(cè)壓管讀數(shù)（）水量（）測(cè)量時(shí)間（）h1(cm)h2(cm)h3(cm)h4(cm)123456789表6.2計(jì)算表次序Q(cm2/s)(cm)123456789六、實(shí)驗(yàn)分析與討論1、本實(shí)驗(yàn)中，影響文丘里管流量系數(shù)大小的因素有哪些？哪個(gè)因素最敏感？對(duì)本實(shí)驗(yàn)的管道而言，若因加工精度影響，誤將(d2-0.01)cm值取代上述d2值時(shí)，本實(shí)驗(yàn)在最大流量下的值將變?yōu)槎嗌伲?、為什么計(jì)算流量與實(shí)際流量不相等？3、試證氣一水多管壓差計(jì)（圖6.2）有下列關(guān)系：圖6.2☆4、試應(yīng)用量綱分析法，闡明文丘里流量計(jì)的水力特性。5、文氏管喉頸處容易產(chǎn)生真空，允許最大真空度為。工程中應(yīng)用文氏管時(shí)，應(yīng)檢驗(yàn)其最大真空度是否在允許范圍內(nèi)。據(jù)你的實(shí)驗(yàn)成果，分析本實(shí)驗(yàn)流量計(jì)喉頸最大真空值為多少？

（七）沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、加深了解圓管層流和紊流的沿程損失隨平均流速變化的規(guī)律，繪制曲線；2、掌握管道沿程阻力系數(shù)的量測(cè)技術(shù)和應(yīng)用氣一水壓差計(jì)及電測(cè)儀測(cè)量壓差的方法；3、二、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)的裝置如圖7.1所示。圖7.1自循環(huán)沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)裝置圖1、自循環(huán)高壓恒定全自動(dòng)供水器；2、實(shí)驗(yàn)臺(tái)；3、回水管；4、水壓差計(jì)；5、測(cè)壓計(jì)；6、實(shí)驗(yàn)管道；7、水銀壓差儀；8、滑動(dòng)測(cè)量尺；9、測(cè)壓點(diǎn)；10、實(shí)驗(yàn)流量調(diào)節(jié)閥；11、供水管與供水閥；12、旁通管與旁通閥；13、穩(wěn)壓筒。根據(jù)壓差測(cè)法不同，有兩種型式：型式I壓差計(jì)測(cè)壓差。低壓差用水壓差計(jì)量測(cè)；高壓差用水銀多管式壓差計(jì)量測(cè)。裝置簡(jiǎn)圖如圖7.1所示。本實(shí)驗(yàn)裝置配備有：1、自動(dòng)水泵與穩(wěn)壓器自循環(huán)高壓恒定全自動(dòng)供水器由離心泵、自動(dòng)壓力開(kāi)關(guān)、氣一水壓力罐式穩(wěn)壓器等組成。壓力超高時(shí)能自動(dòng)停機(jī)，過(guò)低時(shí)能自動(dòng)開(kāi)機(jī)。為避免因水泵直接向?qū)嶒?yàn)管道供水而造成的壓力波動(dòng)等影響，離心泵的輸水是先進(jìn)入穩(wěn)壓器的壓力罐，經(jīng)穩(wěn)壓后再送向?qū)嶒?yàn)管道。圖7.21、壓力傳感器；2、排氣旋鈕；3、連通管；4、主機(jī)2、旁通管與旁通閥由于本實(shí)驗(yàn)裝置所采用水泵的特性，在供小流量時(shí)有可能時(shí)開(kāi)時(shí)停，從而造成供水壓力的較大波動(dòng)。為了避免這種情況出現(xiàn)，供水器設(shè)有與蓄水箱直通的旁通管（圖中未標(biāo)出），通過(guò)分流可使水泵持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。旁通管中設(shè)有調(diào)節(jié)分流量至蓄水箱的閥門，即旁通閥，實(shí)驗(yàn)流量隨旁通閥開(kāi)度減?。ǚ至髁繙p小）而增大。實(shí)際上旁通閥又是本裝置用以調(diào)節(jié)流量的重要閥門之一。3、穩(wěn)壓筒為了簡(jiǎn)化排氣，并防止實(shí)驗(yàn)中再進(jìn)氣，在傳感器前連接由2只充水（不滿頂）之密封立筒構(gòu)成。4、電測(cè)儀由壓力傳感器和主機(jī)兩部分組成。經(jīng)由連通管將其接入測(cè)點(diǎn)（圖7.2）。壓差讀數(shù)（以厘米水柱為單位）通過(guò)主機(jī)顯示。三、實(shí)驗(yàn)原理由達(dá)西公式得（7.1）另由能量方程對(duì)水平等直徑圓管可得（7.2）壓差可用壓差計(jì)或電測(cè)。對(duì)于多管式水銀壓差有下列關(guān)系：（7.3）式中，分別為水銀和水的容重；為汞柱總差。*由圖7.3知據(jù)水靜力學(xué)基本方程及等壓面原理有圖7.3四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟（一）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1、檢查實(shí)驗(yàn)裝置?？磳?shí)驗(yàn)設(shè)備是否連接完善。2、開(kāi)啟所有閥門（包括進(jìn)水閥、旁通閥、流量調(diào)節(jié)閥）。3、打開(kāi)防塵罩，通電。4、排氣。1）測(cè)壓架端軟管排氣：連續(xù)開(kāi)關(guān)旁通閥數(shù)次，待水從測(cè)壓架中經(jīng)過(guò)即可。排氣完畢，打開(kāi)旁通閥。若此時(shí)測(cè)壓管內(nèi)水柱過(guò)高，可打開(kāi)測(cè)壓架頂部放氣閥（所有閥門都打開(kāi)），水柱自動(dòng)降落，至正常水位擰緊放氣閥即可。2）傳感器端軟管排氣：關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，打開(kāi)傳感器端排氣閥，傳感器內(nèi)連續(xù)出水，關(guān)閉排氣閥，排氣完成。3）關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，觀察測(cè)壓架內(nèi)兩水柱是否齊平，不平，找出原因并排除；齊平，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備完成，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。（二）層流實(shí)驗(yàn)1、全開(kāi)進(jìn)水閥、旁通閥，微開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥，保證實(shí)驗(yàn)管道兩點(diǎn)壓差小于2cm（夏天）~3cm（冬天）內(nèi)，待壓力穩(wěn)定，測(cè)量流量、溫度測(cè)壓管內(nèi)壓差。2、改變流量3~5次，重復(fù)上述步驟。（三）紊流實(shí)驗(yàn)1、關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，將電測(cè)儀讀數(shù)（既管道兩測(cè)點(diǎn)壓差）調(diào)領(lǐng)。2、夾緊測(cè)壓架兩端夾子，防止水流經(jīng)測(cè)壓架。3、全開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥、進(jìn)水閥，適當(dāng)關(guān)小旁通閥開(kāi)度，增大實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)流量，待流量穩(wěn)定之后，測(cè)量流量、溫度、電測(cè)儀讀數(shù)（即實(shí)驗(yàn)管道兩測(cè)點(diǎn)壓差）。4、改變流量3~5次，重復(fù)上述步驟。（四）實(shí)驗(yàn)完成，打開(kāi)所有閥門，關(guān)閉電源。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別繪制層流段lgRe~lghf關(guān)系曲線、紊流段lgRe~lghf關(guān)系曲線。五、實(shí)驗(yàn)成果及要求1、有關(guān)常數(shù)。實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)號(hào)NO圓管直徑，量測(cè)段長(zhǎng)度。2、記錄及計(jì)算（見(jiàn)表7.1）3、繪圖分析*繪制曲線，并確定指數(shù)關(guān)系值m的大小。在厘米紙上以為橫坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，點(diǎn)繪所測(cè)的關(guān)系曲線，根據(jù)具體情況連成一段或幾段直線。求厘米紙上直線的斜率將從圖上求得m值與已知各流區(qū)的m值（即層流m=1，光滑管流區(qū)m=1.75，粗糙管紊流區(qū)m=2.0，紊流過(guò)渡區(qū)1.75<m<2.0）進(jìn)行比較，確定流區(qū)。表7.1記錄及計(jì)算表格常數(shù)次序體積cm3時(shí)間s流量Qcm3/s流速Vcm/s水溫℃粘度vcm2/s雷諾數(shù)Re比壓計(jì)、電測(cè)儀讀數(shù)cm沿程損失hfcm沿程損失系數(shù)λRe<2320h1H21234567891011121314PAGE51PAGE六、實(shí)驗(yàn)分析與討論1、為什么壓差計(jì)的水柱差就是沿程水頭損失？實(shí)驗(yàn)管道安裝成向下傾斜，是否影響實(shí)驗(yàn)成果？2、據(jù)實(shí)測(cè)m值判別本實(shí)驗(yàn)的流區(qū)?！?、實(shí)際工程中鋼管中的流動(dòng)，大多為光滑紊流或紊流過(guò)渡區(qū)，而水電站泄洪洞的流動(dòng)，大多為紊流阻力平方區(qū)，其原因何在？4、管道的當(dāng)量粗糙度如何測(cè)得？☆5、本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果與莫迪圖吻合與否？試分析其原因。*附錄7.1實(shí)驗(yàn)曲線繪法建議1、圖紙繪圖紙可用普通厘米紙或?qū)?shù)紙，面積不小于；2、坐標(biāo)確定若采用厘米紙，取為縱坐標(biāo)（繪制實(shí)驗(yàn)曲線一般以因變量為縱坐標(biāo)），lgv為橫坐標(biāo)；采用對(duì)數(shù)紙，縱坐標(biāo)寫，橫坐標(biāo)用v，即不寫成對(duì)數(shù)；3、標(biāo)注在坐標(biāo)軸上，分別標(biāo)明變量名稱、符號(hào)、單位以及分度值；4、繪點(diǎn)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出實(shí)驗(yàn)點(diǎn)；5、繪曲線據(jù)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分布繪制曲線，應(yīng)使位于曲線兩側(cè)的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)數(shù)大致相等，且各點(diǎn)相對(duì)曲線的垂直距離總和也大致相等。（八）局部阻力損失實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、掌握三點(diǎn)法、四點(diǎn)法量測(cè)局部阻力系數(shù)的技能；2、通過(guò)對(duì)圓管突擴(kuò)局部阻力系數(shù)的包達(dá)公式和突縮局部阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析，熟悉用理論分析法和經(jīng)驗(yàn)法建立函數(shù)式的途徑；3、加深對(duì)局部阻力損失機(jī)理的理解。二、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)裝置如圖8.1所示。圖8.1局部阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置圖1、自循環(huán)供水器；2、實(shí)驗(yàn)臺(tái)；3、可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器；4、恒壓水箱；5、溢流板；6、穩(wěn)水孔板；7、突然擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)管段；8、測(cè)壓計(jì)；9、滑動(dòng)測(cè)量尺；10、測(cè)壓管；11、突然收縮實(shí)驗(yàn)管段；12、實(shí)驗(yàn)流量調(diào)節(jié)閥。三、實(shí)驗(yàn)原理寫出局部阻力前后兩斷面的能量方程，根據(jù)推導(dǎo)條件，扣除沿程水頭損失可得：1、突然擴(kuò)大采用三點(diǎn)法計(jì)算，下式中由按流長(zhǎng)比例換算得出。實(shí)測(cè)理論2、突然縮小采用四點(diǎn)法計(jì)算，下式中B點(diǎn)為突縮點(diǎn)，由換算得出，由換算得出。實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1、測(cè)記實(shí)驗(yàn)有關(guān)常數(shù)。2、打開(kāi)電子調(diào)速器開(kāi)關(guān)，使恒壓水箱充水，排除實(shí)驗(yàn)管道中滯留氣體。待水箱溢流后，檢查泄水閥全關(guān)時(shí)，各測(cè)壓管液面是否齊平，若不平，則需排氣調(diào)平。3、打開(kāi)泄水閥至最大開(kāi)度，待流量穩(wěn)定后，測(cè)記測(cè)壓管讀數(shù)，同時(shí)用體積法或用電測(cè)法測(cè)記流量。4、改變泄水閥開(kāi)度3~4次，分別測(cè)記測(cè)壓管讀數(shù)及流量。5、實(shí)驗(yàn)完成后關(guān)閉泄水閥，檢查測(cè)壓管液面是否齊平？否則，需重做。五、實(shí)驗(yàn)成果及要求1、記錄、計(jì)算有關(guān)常數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)號(hào)=，，，12，24，12，6，6，6，，。2、整理記錄、計(jì)算表。3、將實(shí)測(cè)值與理論值（突擴(kuò)）或公認(rèn)值（突縮）比較。表8.1記錄表次數(shù)流量測(cè)壓管讀數(shù)體積時(shí)間流量123456表8-2計(jì)算表格阻力形式次序流量前斷面后斷面突然擴(kuò)大突然縮小六、實(shí)驗(yàn)分析與討論1、結(jié)合實(shí)驗(yàn)成果，分析比較突擴(kuò)與突縮在相應(yīng)條件下的局部損失大小關(guān)系。2、結(jié)合流動(dòng)儀演示的水力現(xiàn)象，分析局部阻力損失機(jī)理何在？產(chǎn)生突擴(kuò)與突縮局部阻力損失的主要部位在哪里？怎樣減小局部阻力損失？3、現(xiàn)備有一段長(zhǎng)度及聯(lián)接方式與調(diào)節(jié)閥(圖8.1)相同，內(nèi)徑與實(shí)驗(yàn)管道相同的直管段，如何用兩點(diǎn)法測(cè)量閥門的局部阻力系數(shù)？☆4、實(shí)驗(yàn)測(cè)得突縮管在不同管徑比時(shí)的局部阻力系數(shù)（）如下：序號(hào)123450.20.40.60.81.00.480.420.320.180試用最小二乘法建立局部阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式?！?、試說(shuō)明用理論分析法和經(jīng)驗(yàn)法建立相關(guān)物理量間函數(shù)關(guān)系式的途徑。（九）孔口與管嘴出流實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、掌握孔口與管嘴出流的流速系數(shù)、流量系數(shù)、側(cè)收縮系數(shù)、局部阻力系數(shù)的量測(cè)技能；2、通過(guò)對(duì)不同管嘴與孔口的流量系數(shù)測(cè)量分析，了解進(jìn)口形狀對(duì)出流能力的影響及相關(guān)水力要素對(duì)孔口出流能力的影響。二、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)裝置如圖9.1所示。圖9.1孔口管嘴實(shí)驗(yàn)裝置圖1、自循環(huán)供水器；2、實(shí)驗(yàn)臺(tái)；3、可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器；4、恒壓水箱；5、溢流板；6、穩(wěn)水孔板；7、孔口管嘴，其圖內(nèi)小字標(biāo)號(hào)1#為喇叭進(jìn)口管嘴，2#為直角進(jìn)口管嘴，3#為錐形管嘴，4#為孔口；8、防濺旋板；9、測(cè)量孔口射流收縮直徑的移動(dòng)觸頭；10、上回水槽；11、標(biāo)尺；12、測(cè)壓管。測(cè)壓管12和標(biāo)尺11用于測(cè)量水箱水位、孔口管嘴的位置高程及直角進(jìn)口管嘴2#的真空度。防濺板8用于管嘴的轉(zhuǎn)換操作，當(dāng)某一管嘴實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，將旋板旋至進(jìn)口截?cái)嗨?，再用橡皮塞封口；?dāng)需開(kāi)啟時(shí)，先用旋板擋水，再打開(kāi)橡皮塞。這樣可防止水花四濺。移動(dòng)觸頭9位于射流收縮斷面上，可水平向伸縮，當(dāng)兩個(gè)觸塊分別調(diào)節(jié)至射流兩側(cè)外緣時(shí)，將螺絲固定，然后用游標(biāo)卡尺測(cè)量?jī)捎|塊的間距，即為射流收縮斷面直徑。本設(shè)備還能演示明槽水躍。三、實(shí)驗(yàn)原理孔口：管嘴：流量系數(shù)孔口：管嘴：收縮系數(shù)流速系數(shù)孔口：管嘴：阻力系數(shù)四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1、記錄實(shí)驗(yàn)常數(shù)，各孔口管嘴用橡皮塞塞緊。2、打開(kāi)調(diào)速器開(kāi)關(guān)，使恒壓水箱充水，至溢流后，再打開(kāi)1#圓角管嘴，待水面穩(wěn)定后，測(cè)記水箱水面高程標(biāo)尺讀數(shù)H1，測(cè)定流量Q（要求重復(fù)測(cè)量三次，時(shí)間盡量長(zhǎng)些，以求準(zhǔn)確），測(cè)量完畢，先旋轉(zhuǎn)水箱內(nèi)的旋板，將1#管嘴進(jìn)口蓋好，再塞緊橡皮塞。3、依照上法，打開(kāi)2#管嘴，測(cè)記水箱水面高程標(biāo)尺讀數(shù)H1及流量Q，觀察和量測(cè)直角管嘴出流時(shí)的真空情況。4、依次打開(kāi)3#圓錐形管嘴，測(cè)定H1及Q。5、打開(kāi)4#孔口，觀察孔口出流現(xiàn)象，測(cè)定H1及Q，并按下述7(2)的方法測(cè)記孔口收縮斷面的直徑（重復(fù)測(cè)量三次）。然后改變孔口出流的作用水頭（可減少進(jìn)口流量），觀察孔口收縮斷面直徑隨水頭變化的情況。6、關(guān)閉調(diào)速器開(kāi)關(guān)，清理實(shí)驗(yàn)桌面及場(chǎng)地。7、注意事項(xiàng)：⑴實(shí)驗(yàn)次序先管嘴后孔口，每次塞橡皮塞前，先用旋板將進(jìn)口蓋掉，以免水花濺開(kāi)；⑵量測(cè)收縮斷面直徑，可用孔口兩邊的移動(dòng)觸頭。首先松動(dòng)螺絲，先移動(dòng)一邊觸頭將其與水股切向接觸，并旋緊螺絲，再移動(dòng)另一邊觸頭，使之切向接觸，并旋緊螺絲，再將旋板開(kāi)關(guān)順時(shí)針?lè)较蜿P(guān)上孔口，用卡尺測(cè)量觸頭間距，即為射流直徑。實(shí)驗(yàn)時(shí)將旋板置于不工作的孔口（或管嘴）上，盡量減少旋板對(duì)工作孔口、管嘴的干擾。⑶進(jìn)行以上實(shí)驗(yàn)時(shí)，注意觀察各出流的流股形態(tài)，并作好記錄。五、實(shí)驗(yàn)成果及要求：1、有關(guān)常數(shù)：實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)號(hào)N0圓角管嘴d1=cm，出口高程讀數(shù)Z1=Z2=cm，直角管嘴d2=cm，圓錐管嘴d3=cm，出口高程讀數(shù)Z3=Z4=cm，孔口d4=cm。2、整理記錄及計(jì)算表格（表9.1）。

表9.1分類項(xiàng)目圓角管嘴直角管嘴圓錐管嘴孔口水面讀數(shù)H1(cm)體積(cm3)時(shí)間(s)流量(cm3/s)平均流量(cm3/s)水頭(cm)面積A(cm2)流量系數(shù)μ測(cè)管讀數(shù)H2(cm)真空度Hv(cm)收縮直徑dc(cm)收縮斷面Ac(cm2)收縮系數(shù)流速系數(shù)阻力系數(shù)流股形態(tài)注：流股形態(tài)：①光滑圓柱；②紊散；③圓柱形麻花狀扭變；④具有側(cè)收縮的光滑圓柱；⑤其他形狀。六、實(shí)驗(yàn)分析與討論1、結(jié)合觀測(cè)不同類型管嘴與孔口出流的流股特征，分析流量系數(shù)不同的原因及增大過(guò)流能力的途徑。2、觀察d/H>0.1時(shí)，孔口出流的側(cè)收縮率較d/H<0.1時(shí)有何不同？☆3、試分析完善收縮的銳緣薄壁孔口出流的流量系數(shù)有下列關(guān)系：根據(jù)這一關(guān)系，并結(jié)合其他因素分析本實(shí)驗(yàn)的流量系數(shù)偏離理論值（）的原因。其中We為韋伯?dāng)?shù)。

（十）水面曲線實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅?、觀察棱柱體渠道中非均勻漸變流的十二種水面曲線。２、掌握十二種水面曲線的生成條件。二、實(shí)驗(yàn)裝置圖10.1水面曲線實(shí)驗(yàn)裝置圖1.自循環(huán)供水器；2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)；3.可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器；4.溢流板；5.穩(wěn)水孔板；6.變坡水槽；7.閘板；8.底坡水準(zhǔn)泡；9.變坡軸承；10.長(zhǎng)度標(biāo)尺；11.閘板鎖緊輪；12.垂向滑尺；13.帶標(biāo)尺的升降桿；14.升降機(jī)構(gòu)。為改變明槽底坡，以演示十二種水面曲線，本實(shí)驗(yàn)裝置配有新型高比速直齒電機(jī)軀動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)14。按下14的升降開(kāi)關(guān)，明槽6即繞軸承9擺動(dòng)，從而改變水槽的底坡。坡度值由升降桿13的標(biāo)尺值（▽z）和軸承9與升降機(jī)上支點(diǎn)水平間距（L0）算得；平坡可依底坡水準(zhǔn)泡8判定。實(shí)驗(yàn)流量由可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器3調(diào)控，并用重量法（或體積法）測(cè)定。槽身設(shè)有兩道閘板，用于調(diào)控上下游水位，以形成不同水面線型。閘板鎖緊輪11用以?shī)A緊閘板，使其定位。水深由滑尺12量測(cè)。三、實(shí)驗(yàn)原理如圖10.2所示，十二種水面線分別產(chǎn)生于五種不同底坡。因而實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先確定底坡性質(zhì)，其中需測(cè)定的，也是最關(guān)鍵的是平坡和臨界坡。平坡可依水準(zhǔn)泡或升降標(biāo)尺值判定。臨界底坡應(yīng)滿足下列關(guān)系：圖圖10.2式中，Pk、Ck、Bk、hk和Rk分別為明槽臨界流時(shí)的濕周、謝才系數(shù)、槽寬、水深和水力半徑；n為糙率。（以上公式單位均取米·秒）．臨界底坡確定后，保持流量不變，改變渠槽底坡，就可形成陡坡（ｉ＞ik），緩坡（0＜ｉ＜ik），平坡（i＝0）和逆坡（i＜0），分別在不同坡度下調(diào)節(jié)閘板開(kāi)度，則可得到不同型式的水面曲線。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟測(cè)記設(shè)備有關(guān)常數(shù)，記錄開(kāi)五.1中。開(kāi)啟水泵，調(diào)節(jié)調(diào)速器使供水量最大，待穩(wěn)定后測(cè)量過(guò)槽流量，重測(cè)兩次取其均值。計(jì)算臨界底坡ik值。操縱升降機(jī)構(gòu)，至所需的高程讀數(shù)，使槽底坡度i=ik,觀察槽中臨界流（均勻流）時(shí)的水面曲線。然后插入閘前板2，觀察閘前和閘后出現(xiàn)的c1型和c3型水面曲線，并將曲線繪于記錄紙上。操縱升降機(jī)構(gòu)使槽底坡度出現(xiàn)ｉ＞ik（使底坡盡量陡些），由學(xué)生自定和量測(cè)槽底坡度，插入閘板２，調(diào)節(jié)開(kāi)度，使渠道上同時(shí)呈現(xiàn)S1、S2、S3水面曲線，并繪于記錄紙上。操縱升降機(jī)構(gòu)，使槽中分別出現(xiàn)0＜ｉ＜ik（使底坡盡量接近于０）、i＝0和i＜0，插入閘板１、調(diào)節(jié)開(kāi)度，使槽中分別出現(xiàn)相應(yīng)的水面曲線，并繪在記錄紙上。（緩坡時(shí)，閘板１開(kāi)啟適度，能同時(shí)呈現(xiàn)M1、M2、M3型水面線）。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉水泵。注：在以上實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了在一個(gè)底坡上同時(shí)呈現(xiàn)三種水面曲線，要求緩坡宜緩些，陡坡宜陡些。（當(dāng)計(jì)算出ik后，由學(xué)生設(shè)計(jì)出緩坡坡度和陡坡坡度。）五、實(shí)驗(yàn)成果及要求1、記錄有關(guān)常數(shù)：B=cmn=0.008L0=cm(兩支點(diǎn)間距)2、記錄及計(jì)算流量：水體V時(shí)間流量計(jì)算臨界底坡（以米，秒為單位）3、定性繪制水面線并注明線型于圖10.3上。六、實(shí)驗(yàn)分析與討論1、判別臨界除了采用ik方法外，還有其他方法？2、分析計(jì)算水面線時(shí)，急流和緩流的控制斷面應(yīng)如何選擇？為什么？3、在進(jìn)行緩坡或陡坡實(shí)驗(yàn)時(shí)，為什么在接近臨界底坡情況下，不容易同時(shí)出現(xiàn)三種水面線的流動(dòng)型式？4、請(qǐng)利用本實(shí)驗(yàn)裝置，由學(xué)生獨(dú)立構(gòu)思測(cè)量活動(dòng)水槽糙率n的實(shí)驗(yàn)方案。（假定水槽中流動(dòng)為阻力平方區(qū)）

i<0i=0i=iki>iki<ii<0i=0i=iki>iki<ik閘板2閘板1圖10.3（十一）堰流實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅保^察不同的有坎、無(wú)坎寬頂堰或?qū)嵱醚叩乃鳜F(xiàn)象，以及下游水位變化對(duì)寬頂堰過(guò)流能力的影響。２．二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備如下圖所示：圖11.1堰流實(shí)驗(yàn)裝置圖1.有機(jī)玻璃實(shí)驗(yàn)水槽；2.穩(wěn)水孔板；3.測(cè)針；4.實(shí)驗(yàn)堰；5.三角堰量水槽；6.三角堰水位測(cè)針筒；7.多孔尾門；8.尾門升降輪；9.支架；10.旁通管微調(diào)閥門；11.旁通管；12.供水管；13.供水流量調(diào)節(jié)閥門；14.水泵；15.蓄水箱。本設(shè)備自循環(huán)供水，回水儲(chǔ)存在蓄水箱15中。實(shí)驗(yàn)時(shí)，由水泵14向?qū)嶒?yàn)水槽１供水，水流經(jīng)三角堰量水槽５，流回到蓄水箱15中。水槽首部有穩(wěn)水、消波裝置，末端有多孔尾門及尾門升降機(jī)構(gòu)。槽中可換裝各種堰、閘模型。堰閘上下游與三角堰量水槽水位分別用測(cè)針3與6測(cè)量。為量測(cè)三角堰堰頂高程配有專用校驗(yàn)器。本設(shè)備通過(guò)變換不同堰體，可演示水力學(xué)課程中所介紹的各種堰流現(xiàn)象，及其下游水面銜接型式。包括有側(cè)收縮無(wú)坎及其它各種常見(jiàn)寬頂堰流、底流、挑流、面流和戽流等現(xiàn)象。此外，還可演示平板閘下出流、薄壁堰流。同學(xué)們?cè)谕瓿梢?guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目外，可任選其中一種或幾種作實(shí)驗(yàn)觀察，以拓寬感性知識(shí)面。三、實(shí)驗(yàn)原理１、堰流流量公式：自由出流（11.1）淹沒(méi)出流（11.2）２、堰流流量系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式：（1）園角進(jìn)口寬頂堰(當(dāng)3時(shí)，m=0.36)（11.3）（2）直角進(jìn)口寬頂堰(當(dāng)3時(shí)，m=0.32)（11.4）（３）WES型標(biāo)準(zhǔn)剖面實(shí)用堰1.33時(shí)，屬高壩范圍，m值如下：時(shí)，m＝md＝0.502；時(shí)，m值參見(jiàn)附錄11.2。3、淹沒(méi)系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值，參見(jiàn)附錄11.1。本實(shí)驗(yàn)需測(cè)記渠寬b，上游渠底高程、堰頂高程、寬頂堰厚度、流量Q、上游水位及下游水位。還應(yīng)檢驗(yàn)是否符合寬頂堰條件。進(jìn)而按下列各式計(jì)算確定上游堰高P1、行近流速、堰上水頭H總水頭H0：其中實(shí)驗(yàn)流量Q由三角堰量水槽５測(cè)量，三角堰的流量公式為：（cm3/s）(cm)式中：▽01、▽00分別為三角堰堰頂水位（實(shí)測(cè)）和堰頂高程（實(shí)驗(yàn)時(shí)為常數(shù)）。A、B為率定常數(shù)，由設(shè)備制成后率定，標(biāo)明于設(shè)備銘牌上。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟（以寬頂堰為例）1、把設(shè)備常數(shù)測(cè)記于實(shí)驗(yàn)表格中。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求流量，調(diào)節(jié)閥門13和下游尾門開(kāi)度，使之形成堰下自由出流，同時(shí)滿足2.5＜＜10的條件。待水流穩(wěn)定后，觀察寬頂堰自由出流的流動(dòng)情況，定性繪出其水面線圖。3、用測(cè)針測(cè)量堰的上、下游水位。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不允許旋動(dòng)測(cè)針針頭（包括明渠所有實(shí)驗(yàn)均是如此）。4、待三角堰和測(cè)針筒中的水位完全穩(wěn)定后（需待５分鐘左右），測(cè)記測(cè)針筒中水位。5、改變進(jìn)水閥門開(kāi)度，測(cè)量４－６個(gè)不同流量下的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。6、調(diào)節(jié)尾門，抬高下游水位，使寬頂堰成淹沒(méi)出流（滿足）。測(cè)記流量Q＇及上、下游水位。改變流量重復(fù)2次。7、測(cè)算淹沒(méi)系數(shù)。方法有二：方法一，根據(jù)步驟6測(cè)記的Q＇與H值，由式(11.2)確定，式中m需根據(jù)Ｈ值由自由出流下實(shí)驗(yàn)繪制的m~f2(H)曲線確定，也可由上式（11.3）或(11.4)式計(jì)得(誤差不大于2%)。方法二，在完成步驟４后，已測(cè)得自由出流下的Q值。后調(diào)節(jié)尾門使之成淹沒(méi)出流，此時(shí)由于流量沒(méi)有改變，因淹沒(méi)出流的影響，上游水位必高出原水位，為便于比較，可減小過(guò)水流量，待堰上游水位回復(fù)到原自由出流水位，測(cè)定此時(shí)的流量Q＇，據(jù)式（11.2）可得。參照以上方法，改變hs重復(fù)測(cè)２次。對(duì)WES型實(shí)用堰，除淹沒(méi)系數(shù)不測(cè)外，其余同上。五、實(shí)驗(yàn)成果及要求１、對(duì)堰流流量系數(shù)m的實(shí)測(cè)值與經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行分析比較。２、對(duì)寬頂堰淹沒(méi)出流的實(shí)測(cè)淹沒(méi)系數(shù)s與經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行分析比較。3、完成下列實(shí)驗(yàn)報(bào)表：（１）記錄有關(guān)常數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)號(hào)No渠槽b＝cm；寬頂堰厚度δ＝cm；上游堰底高程▽z＝cm；堰頂高程▽0＝cm；上游堰高P1=cm；三角堰流量公式為Q=AhB=cm3/sh=▽01－▽00＝cm其中，三角堰頂高程▽00＝cm；A=；B= （2）流量系數(shù)測(cè)計(jì)表（表11.1與表11.2）六、實(shí)驗(yàn)分析與討論 1、量測(cè)堰上水頭H值時(shí)，堰上游水位測(cè)針讀數(shù)為何要在堰壁上游(3~4)H附近處測(cè)讀？2、為什么寬頂堰要在2.5＜/H＜10的范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？3、有哪些因素影響實(shí)測(cè)流量系數(shù)的精度？如果行近流速水頭略去不計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生多大影響？PAGE70PAGE表11.1寬頂堰流量系數(shù)測(cè)計(jì)表三角堰上游水位01(cm)實(shí)測(cè)注量Q(cm3/s)堰上游水位1(cm)堰頂水頭H(cm)行近流速V0(cm/s)流速水頭(cm)堰頂總水頭H0(cm)流量系數(shù)(m)堰下游水位(cm)下游水位超頂高h(yuǎn)s(cm)hs/ho淹沒(méi)系數(shù)實(shí)測(cè)值經(jīng)驗(yàn)值實(shí)測(cè)值經(jīng)驗(yàn)值直角進(jìn)口園角進(jìn)口表11.2WES型堰流量系數(shù)測(cè)計(jì)表三角堰上游水位01(cm)實(shí)測(cè)注量Q(cm3/s)堰上游水位1(cm)堰頂水頭H(cm)行近流速V0(cm/s)流速水頭(cm)堰頂總水頭H0(cm)流量系數(shù)(m)堰下游水位(cm)下游水位超頂高h(yuǎn)s(cm)hs/ho淹沒(méi)系數(shù)實(shí)測(cè)值經(jīng)驗(yàn)值實(shí)測(cè)值經(jīng)驗(yàn)值附錄11.1寬頂堰的淹沒(méi)系數(shù)值0.800.810.820.830.840.850.860.870.880.891.000.9950.990.980.970.960.950.930.900.870.900.910.920.930.940.950.960.970.980.840.820.780.740.700.650.590.500.40附錄11.2H0/Hd~m關(guān)系曲線

（十二）水躍實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?1．觀察水躍現(xiàn)象的特征和三種類型的水躍。 2．檢驗(yàn)平坡矩形明槽自由水躍共軛水深理論關(guān)系的合理性，并將實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值進(jìn)行比較。測(cè)定躍長(zhǎng)，檢驗(yàn)躍長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)公式的可靠性。 3．了解水躍的消能效果。 4．比較不同F(xiàn)r五種型態(tài)水躍*的流動(dòng)特征。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)槽如下圖所示，其供排水系統(tǒng)與圖11.1同。圖12.1水躍實(shí)驗(yàn)槽示意圖1.穩(wěn)水孔板；2.閘板；3.測(cè)針；4.多孔尾門；5.高程標(biāo)志塊。堰、閘出流均可產(chǎn)生水躍。若以堰流作水躍實(shí)驗(yàn)（圖11.2）時(shí)，雖能進(jìn)行一般水躍實(shí)驗(yàn)，包括共軛水深關(guān)系、躍長(zhǎng)、消能率的實(shí)驗(yàn)，但由于堰上水位▽1完全取決于實(shí)驗(yàn)流量Q，F(xiàn)r1圖12.2可調(diào)范圍較窄，不足以進(jìn)行五種型態(tài)水躍的流動(dòng)特征實(shí)驗(yàn)。故通常采用閘下出流作水躍實(shí)驗(yàn)。閘下出流除可調(diào)節(jié)尾門改變下游水位▽5，還可通過(guò)調(diào)節(jié)閘板2的開(kāi)度，改變堰頂水位▽1，不僅可得到臨界、遠(yuǎn)驅(qū)、淹沒(méi)三種類型的水躍，并能較大幅度地改變Fr1，從而演示上述五種形態(tài)的流動(dòng)特征。 本實(shí)驗(yàn)流量由三角堰量水槽（圖11.1）中（5）測(cè)量，水位由測(cè)針3測(cè)量。*五種型態(tài)水躍：1、波狀水躍（Fr1=1.0～1.7）；2、弱水躍（Fr1=1.7～2.5）；3、擺動(dòng)水躍（Fr1=2.5～4.5）；4、穩(wěn)定水躍（Fr1=4.5～9.0）；5、強(qiáng)水躍（Fr1>9.0）(詳見(jiàn)圖12.3)。三、實(shí)驗(yàn)原理通過(guò)實(shí)驗(yàn)可測(cè)定完整水躍共軛水深h＇、h＂、躍長(zhǎng)LB、消能率，并可驗(yàn)證平坡矩形槽中自由水躍計(jì)算的下列理論公式：式中，水躍的能量損失：躍前斷面總能頭，。為測(cè)定消能率，可選平坡渠底為基準(zhǔn)，然后由槽寬b和實(shí)測(cè)的h＇和h＂值確定水躍前后斷面的總能頭E1和E2，再由下列各式換算得實(shí)測(cè)消能率＇：該裝置還可演示遠(yuǎn)驅(qū)、臨界和淹沒(méi)三種水躍以及按Ｆr不同而區(qū)分的五種型態(tài)水躍（圖12.3）。圖12.3 保持流量約1000~2000cm3/s不變，調(diào)節(jié)閘板開(kāi)度，使閘下躍前的Fr1由110逐漸變化，可觀察到如圖12.3所示的五種型態(tài)水躍。其中各種水躍特征如下：波狀水躍：水面有突然波狀升高，無(wú)表面旋滾，消能率低，波動(dòng)距離遠(yuǎn)。弱水躍：水躍高度較小，躍區(qū)紊動(dòng)不強(qiáng)烈，躍后水面較為平穩(wěn)，其消能率低于20%。擺動(dòng)水躍：流態(tài)不穩(wěn)定，水躍振蕩，躍后水面波動(dòng)較大，且向下游傳播較遠(yuǎn)。強(qiáng)水躍：流態(tài)洶涌，表面旋滾強(qiáng)烈，下游波動(dòng)較劇，影響較遠(yuǎn)，消能率可達(dá)70%以上，但消能工的造價(jià)高。一般當(dāng)Fr1＞13時(shí)，因底流消能工更昂貴，宜改用挑流或其他形式消能。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1．測(cè)記有關(guān)固定常數(shù)。2．3．調(diào)控進(jìn)水閥門開(kāi)度，使下游產(chǎn)生完全水躍，分別測(cè)記三角堰測(cè)針讀數(shù)、共軛水深和躍長(zhǎng)（測(cè)量共軛水深需用斷面三點(diǎn)平均）。4．調(diào)節(jié)流量Q=800~1000cm3/s左右，閘板開(kāi)度e=0.5~1cm，同時(shí)調(diào)控閥門，使閘上水位在測(cè)針可讀范圍內(nèi)最高，測(cè)記Fr1，觀察Fr1＞9時(shí)的強(qiáng)水躍特征。5．適當(dāng)調(diào)小e，使4.5＜Fr1＜9，調(diào)節(jié)尾門使之形成穩(wěn)定水躍。然后增大流量（至4000cm3/s左右），調(diào)節(jié)開(kāi)度e與尾門高度，依次形成擺動(dòng)水躍、弱水躍、波狀水躍。并觀察其消能效果和流動(dòng)特征。五、實(shí)驗(yàn)成果及要求1．實(shí)驗(yàn)成果（1）以（躍前斷面平均流速）為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，畫出用計(jì)算公式求得的理論曲線，和實(shí)驗(yàn)值相比較，并進(jìn)行分析討論。（2）按經(jīng)驗(yàn)公式算得躍長(zhǎng)，并和實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較。（3）計(jì)算相應(yīng)的和，進(jìn)行分析討論。（4）定性繪制上游至水躍躍后段的總能頭線。2．報(bào)告要求（下列提綱供參考）（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?；?）實(shí)驗(yàn)成果，包括有關(guān)曲線和測(cè)記表（格式附后）；（3）成果分析討論，包括實(shí)驗(yàn)結(jié)論，有關(guān)思考題的討論。六、實(shí)驗(yàn)分析與討論1．測(cè)量水深時(shí)，水位有波動(dòng)，應(yīng)如何取其平均值？2．如何判斷躍前水深和躍后水深的位置？怎樣量測(cè)水躍長(zhǎng)度？3．在同一流量下，為什么調(diào)節(jié)下游尾門可出現(xiàn)三種不同類型的水躍？另當(dāng)尾門不變時(shí)，能否用他法獲得三種類型的水躍？4．五種形態(tài)水躍中哪種水躍的消能效果較好？為什么實(shí)際工程中大多采用穩(wěn)定水躍？5．請(qǐng)獨(dú)立構(gòu)思平板銳緣閘門的流速系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)。表12.1水躍實(shí)驗(yàn)測(cè)計(jì)表三角堰測(cè)針讀數(shù)V實(shí)驗(yàn)流量Qcm3/s躍前水深cm躍后水深cm水躍長(zhǎng)度cm水躍損失△Hjcm躍前水頭H1cm消能率Fr水面讀數(shù)實(shí)測(cè)均值水面讀數(shù)實(shí)測(cè)均值計(jì)算值實(shí)測(cè)值計(jì)算值LB（十三）消能池實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?．掌握消能池模型試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)技能。2．觀察壩下游設(shè)置消能工前后的水流銜接型式，并檢驗(yàn)設(shè)置消能池的必要性。3．通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)消能池設(shè)計(jì)方法的可靠性。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)基本設(shè)備如圖11.1所示，圖中寬頂堰更換成WES實(shí)用堰。更換后的局部裝置如圖13.1所示。圖13.11.水槽底；2.WES堰模型；3.活動(dòng)模塊；4.下游河床；5.壩下銜接底板 本實(shí)驗(yàn)裝置在堰下游渠底設(shè)有可拆裝的活動(dòng)板塊3與4，以提供下列三種實(shí)驗(yàn)條件：①3和4均設(shè)，演示壩后未開(kāi)挖消力池時(shí)原渠槽流態(tài)；②拆3設(shè)4，形成消力池流態(tài)；③3和4均拆，量測(cè)壩下游為池底高程時(shí)的臨界水躍共軛水深和。 本模型設(shè)計(jì)上游堰高15cm，消能池深2.0cm，長(zhǎng)45cm，但因安裝誤差，實(shí)驗(yàn)時(shí)均以實(shí)測(cè)為準(zhǔn)。 三、實(shí)驗(yàn)原理圖13.2消能池量測(cè)計(jì)算示意圖 1．已知參數(shù) 給定實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表13.1所列，包括池深與池長(zhǎng)的設(shè)計(jì)流量Qd1與Qd2、渠寬b、下游水深ht、池長(zhǎng)LB、壩面與池末的流速系數(shù)與＇、池中水躍淹沒(méi)度設(shè)計(jì)值，另有實(shí)驗(yàn)常數(shù)▽0、▽2、▽4、▽6，需實(shí)驗(yàn)前由學(xué)生測(cè)定。 2．消能池水力設(shè)計(jì)【池深s的確定】計(jì)算公式如下：(13.1)（13.2）（13.3）（13.4）式中各量定義參圖13.2?！境厣頛B的確定】 計(jì)算公式如下：（13.5）（13.6）各計(jì)算結(jié)果匯總于表13.2，表中是設(shè)消能池前的計(jì)算值，由下式確定：（13.7）式13.1~13.4是多元隱函數(shù)方程組?？捎玫ㄇ蠼?，令初值i=0、s=s0=0及計(jì)算精度=0.001。迭代上學(xué)序如下：其中，式13.1的求解參附錄13.1。以上計(jì)算備有計(jì)算機(jī)程序，可供調(diào)用。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟【方法】1．未設(shè)消能池（裝有板塊3、4）壩下水流形態(tài)試驗(yàn)將流量調(diào)到設(shè)計(jì)流量，待穩(wěn)定后，再調(diào)尾門，使躍后水深達(dá)到設(shè)計(jì)下游水深。這時(shí)，可觀察到壩下發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)式水躍，說(shuō)明此時(shí)河床將被沖刷，從而危及大壩安全，故必須設(shè)消池。2．消能池試驗(yàn)拆除模板3，即形成了消能池流態(tài)（圖13.2）。形成消能池后必須保持兩個(gè)約束條件；一是不變，這可帶水操作，不要調(diào)節(jié)供水閥門；二是ht不變，這往往易于忽視。由于模板3的拆除，雖尾門開(kāi)度不變，仍會(huì)引起下游水深的顯著變化。因此，為使下游水位▽5保持原值，必須重新調(diào)節(jié)尾門。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)實(shí)測(cè)＇值與設(shè)計(jì)取值（=1.05）比較，以檢驗(yàn)消能池設(shè)計(jì)方法的可靠性。實(shí)測(cè)＇值根據(jù)下式測(cè)算：式中為拆除模板4，并調(diào)節(jié)尾門，使之形成臨界水躍時(shí)所測(cè)得躍后水深?！静襟E】1．量測(cè)有關(guān)常數(shù)，并測(cè)記于實(shí)驗(yàn)表格中。2．調(diào)控流量Q=Qd1（池深設(shè)計(jì)流量），然后調(diào)節(jié)尾門，使下游水深達(dá)到與Qd1相應(yīng)的值（附錄13.2）。依據(jù)壩下水流的銜接型式，判定設(shè)置消能池的必要性，并繪出流態(tài)圖。3．拆除活動(dòng)護(hù)坦板塊3(圖13.1)，使之形成消能池，再調(diào)節(jié)尾門，使下游水位仍保持在額定的▽5值。測(cè)記堰上游水位▽1和池末水位▽3(圖13.2)，并測(cè)算。4．保持流量不變，拆除活動(dòng)板塊4，并調(diào)節(jié)尾門使下游形成臨界水躍，測(cè)記躍后水位▽3，由此算得。5．依據(jù)下式確定實(shí)測(cè)的淹沒(méi)系數(shù)＇：五、實(shí)驗(yàn)成果及要求1．按實(shí)驗(yàn)步驟中的要求繪制流態(tài)圖，并驗(yàn)證設(shè)置消能工的必要性。2．依據(jù)已知的設(shè)計(jì)流量Od、渠寬b、下游水位▽5、堰流量系數(shù)m以及上下游堰底高程▽2和▽6值。設(shè)計(jì)池深s＇及池長(zhǎng)L＇B，并與實(shí)驗(yàn)池深s及池長(zhǎng)LB比較。試分析其設(shè)計(jì)方法的可靠性。3．實(shí)測(cè)淹沒(méi)系數(shù)＇與設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)采用的值比較。4．整理記錄、計(jì)算表（1）常數(shù)測(cè)計(jì)表實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)No表13.1三角堰頂高程（表中單位為cm,各水位均與Od1相應(yīng)）池深設(shè)計(jì)流量Qd1池長(zhǎng)設(shè)計(jì)流量Qd2渠寬b堰頂高程0上游水位1上游堰底高程2下游水深ht20003000下游堰底高程6下游水位5=6+ht池底高程4實(shí)驗(yàn)池深S=6—4實(shí)驗(yàn)池長(zhǎng)LB流速系數(shù)=＇水躍淹沒(méi)系數(shù)450.951.05（2）消能池測(cè)計(jì)表表13.2項(xiàng)目驗(yàn)T0()hts銜接型式與σ值設(shè)消能池前計(jì)算///實(shí)測(cè)略設(shè)消能池后計(jì)算/實(shí)測(cè)/注：1．表中單位均用cm·s制；2．與池深設(shè)計(jì)流量Qd1=2000cm3/s相應(yīng)；3．池長(zhǎng)設(shè)計(jì)流量Qd2=3000cm3/s時(shí)，計(jì)算得。六、實(shí)驗(yàn)分析與討論1．池長(zhǎng)和池深的設(shè)計(jì)流量為何不同？如何確定？（參附錄13.2）2．雖然臨界水躍的消能效果最好，但消能池設(shè)計(jì)中卻采用淹沒(méi)度=1.05~1.1的淹沒(méi)水躍，原因何在？附錄13.1式13.1是多元隱函數(shù)，不能直接求解，對(duì)矩形渠，可用以下迭代法計(jì)算：令則初值附錄13.2在確定池深設(shè)計(jì)流量時(shí)，需繪制關(guān)系曲線，其中Q~ht有如下表所示的對(duì)應(yīng)關(guān)系：設(shè)備號(hào)NO單位為cm·s制Q10001500200025003000ht4.05.06.07.08.0

（十四）消能坎（墻）實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?．通過(guò)獨(dú)立構(gòu)思實(shí)驗(yàn)方案與模型實(shí)驗(yàn)，掌握斷面模型試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法與實(shí)驗(yàn)技能。2．檢驗(yàn)已知條件下設(shè)置消能工的必要性。3．檢驗(yàn)現(xiàn)有消能坎高度設(shè)計(jì)方法的可靠性。4．觀察過(guò)坎水流現(xiàn)象。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖14.1所示，圖中寬頂堰更換成WES型曲線堰，并加設(shè)消能坎。圖14.1消能坎實(shí)驗(yàn)設(shè)備局部圖1．WES堰；2.可更換的不同尺寸的消能坎(C=3.5~4.2cm)本模型提供幾種不同尺寸可更換的消能坎，可按設(shè)計(jì)結(jié)果選用相近高的坎。拆除消能坎后，可進(jìn)行臨界水躍共軛水深的測(cè)量。模型堰上游高為15cm，消力池長(zhǎng)為45cm。三、實(shí)驗(yàn)原理按實(shí)驗(yàn)要求，本實(shí)驗(yàn)需獨(dú)立構(gòu)思模型實(shí)驗(yàn)方案，包括下列兩個(gè)相關(guān)環(huán)節(jié)；一是據(jù)原型設(shè)計(jì)資料進(jìn)行原型消能坎水力設(shè)計(jì)；二是按重力相似準(zhǔn)則完成模型設(shè)計(jì)。有關(guān)公式如下：1．消能坎高的設(shè)計(jì)(14.1)(14.2)(14.3)(14.4)(14.5)以上各式中q為池深設(shè)計(jì)單寬流量，即q=qd1=Qd1/b。2．池長(zhǎng)的設(shè)計(jì)(14.6)其中為相應(yīng)池長(zhǎng)設(shè)計(jì)流量Qd2的臨界水躍躍后水深。3．模型比尺關(guān)系因堰壩溢流重力起主要作用，故模型按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)。即(14.7)由此可得出各水力要素比尺與長(zhǎng)度比尺λl有如下關(guān)系：(14.8)(14.9)(14.10)()四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1．根據(jù)原型資料，分析確定消能坎高設(shè)計(jì)流量Qd1和池長(zhǎng)設(shè)計(jì)流量Qd2，并設(shè)計(jì)坎高C和池長(zhǎng)LB（參見(jiàn)表14.2）。2．把原型參數(shù)（參郵表14.3）按100:1的比尺換算成模型參數(shù)。3．測(cè)記模型中的有關(guān)常數(shù)列于表14.4中。4．裝坎前先調(diào)控流量和尾門，使流量分別為、、和，使槽中形成臨界水躍，然后分別測(cè)定其、、和（若Q2、Q3、Q4中有與Qd1同值則可刪去），記入實(shí)驗(yàn)表14.5中，并與Q~ht曲線給定的相應(yīng)值比較，以檢驗(yàn)設(shè)置消能坎的必要性。5．裝上與模型設(shè)計(jì)高度相同的消能坎，調(diào)控流量Q=Qd1，然后調(diào)節(jié)尾門，使下游水位處于相應(yīng)于Qd1值。測(cè)記堰上游水位▽1和池末水位▽3（如圖14.1）。由此可算得，繪出流態(tài)圖。并依據(jù)下式確定實(shí)測(cè)的淹沒(méi)＇，并完成實(shí)驗(yàn)表14.4。6．調(diào)控流量和尾門，分別使實(shí)驗(yàn)流量為Q1、Q2、Q3相應(yīng)水位ht1、ht2、ht3以檢驗(yàn)在給定的流量范圍內(nèi)，本消能工的水力設(shè)計(jì)是否安全。完成表14.5。五、實(shí)驗(yàn)成果及要求1．按實(shí)