水力學實驗指導書

2022-05-19 17:52:57 字數 4123 閱讀 6309

伯諾里方程實驗

一部分:實驗預習報告

一 、實驗目的要求

1.掌握恆定總流的能量方程。

2.掌握有壓管流中水動力學的能量轉換特性。

3.掌握漸變流過流斷面壓強分布。

4.認識離心慣性力對動水壓強的影響。

5.掌握管流流量、壓強等水動力學要素的實驗量測方法。

6.掌握有壓管流總水頭線、測壓管水頭線的繪製方法。

二、實驗原理

均勻流或漸變流過水斷面上的壓強分布服從於水靜力學規律。而當水流沿彎管運動時,由於離心慣性力作用,外側壓強大,內側壓強小,過水斷面上的壓強分布不再服從於水靜力學規律。

在實驗管路中沿管內水流方向取n個過水斷面。可以列出進口斷面至另一斷面的伯諾里方程式,從已設定的各斷面的測壓管中讀出測壓管水頭值,測出通過管路的流量,即可計算出斷面平均流速及流速水頭,從而即可得到各斷面測壓管水頭和總水頭。。

三、主要儀器裝置及耗材

主要實驗裝置:自迴圈能量方程實驗儀。實驗耗材:塑料管、調速器、量筒、秒錶等。

四、實驗方法與步驟

1.準備熟悉實驗裝置,記錄有關常數。

2.開啟水幫浦。

3.關閉調節閥,檢查所有測壓管水面是否齊平。如不平則需查明原因並加以排除。

4.開啟調節閥,觀察1)測壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢;2)位置水頭、壓強水頭之間的相互關係;3)漸變流斷面上測點(2)、(3)的測壓管水頭是否相同;4)彎管斷面上測點(10)、(11)的測壓管水頭是否相同;5)當流量變化時測壓管水頭線和總水頭線如何變化。

5.當調節閥接近全開時,測計各測壓管液面讀數,同時用體積法測計流量。

6.改變流量,重複上述測量2次。

7.實驗完畢,關閉水幫浦,清理實驗桌面及場地。

第二部分:實驗過程記錄

水箱液面高程▽0= cm; 上管道軸線高程▽1= cm

管徑記錄表

測計測壓管水頭z+p/γ數值表單位:cm

第三部分:結果與討論

1. 計算流速水頭和總水頭。

流速水頭v2/2g計算表

總水頭z+p/γ+ v2/2g計算表單位:cm

2. 繪製最大流量下的總水頭線、測壓管水頭線。

動量定律實驗

一部分:實驗預習報告

一 、實驗目的要求

1.驗證恆定總流的動量方程;

2.通過對動量與流速、流量等因素間相關性的分析,進一步掌握動量守恆原理。

3.了解動量定律實驗儀原理、構造,進一步啟發與培養創造性思維的能力。

二 、實驗原理

根據恆定總流的動量方程

實驗中,在平衡狀態下,只要測得流量q和活塞形心水深h,由給定的管嘴直徑d和活塞直徑d,代入上式,便可驗證動量方程,並率定射流的動量修正係數β值。其中,測壓管的標尺零點已固定在活塞的圓心處,因此液面標尺讀數,即為作用在活塞圓心處的水深。

三、主要儀器裝置及耗材

主要實驗裝置:自迴圈動量定律實驗儀。實驗耗材:塑料管、調速器、水桶、秒錶、盤秤等。

四、實驗方法與步驟

1. 準備熟悉實驗裝置,記錄有關常數。

2. 開啟水幫浦。

3. 調整測壓管位置,使其垂直。

4. 測讀測壓管水位。

5. 用體積法測量流量,每次時間要求大於20秒。

6. 改變水頭重複實驗3次。

第二部分:實驗過程記錄

管嘴內徑d= cm 活塞直徑d= cm

γ=980 dny/ cm3 ρ=1g/ cm3

畢託管測速實驗

一部分:實驗預習報告

一 、實驗目的要求

1.通過對管嘴淹沒出流點流速係數的測量,掌握用畢託管測量點流速的技能;

2.了解畢託管的構造和適應性,並檢驗其測量精度。

二 、實驗原理

u= c= k

k= c

式中 u──畢託管測點處的點流速;

c──畢託管的校正係數;

h──畢託管全壓水頭與靜水壓頭差;

g=980 cm/s 2 。

u= 聯解上兩式可得c

式中 u──測點處流速,由畢託管測定;

── 測點流速係數;

h── 管嘴的作用水頭。

三、主要儀器裝置及耗材

主要實驗裝置:自迴圈畢託管測速實驗儀。實驗耗材:塑料管、調速器等。

四、實驗方法與步驟

1.準備熟悉實驗裝置,記錄有關常數。

2.開啟水幫浦。

3.對畢託管、比壓計進行排氣。

4.將畢託管放入靜水匣中,檢查畢託管比壓計是否齊平。

5.去掉靜水匣,將畢託管安放在正確位置上。

6.測讀測壓管讀數。

7.改變水頭重複實驗3次。

8.實驗完畢,關閉水幫浦,清理實驗桌面及場地。

第二部分:實驗過程記錄

記錄計算表

g=980cm/s2

雷諾實驗

一 、實驗目的要求

1.觀察實際液體流動的兩種形態——層流與紊流;

2.掌握臨界雷諾數的測定方法。

二 、實驗原理

re = = = kq

k =三、主要儀器裝置及耗材

主要實驗裝置:自迴圈雷諾實驗儀。實驗耗材:塑料管、調速器、量筒、秒錶、化學試劑等。

四、實驗方法與步驟

1.準備熟悉實驗裝置,記錄有關常數。

2.開啟水幫浦。

3.觀察實際液體流動的兩種形態——層流與紊流。

4.測定下臨界雷諾數。

(1)將調節閥全開,使管中呈完全紊流,再逐步關小調節閥使流量減小,當顏色水在全管剛呈現一穩定直線時,即為下臨界狀態。

(2)待管中呈現臨界狀態時,用體積法測定流量。

(3)根據所測定流量計算下臨界雷諾數。

(4)重複以上步驟測量不少於三次。

(5)同時測量水溫,從而求得水的運動粘度。

5.測定上臨界雷諾數。

逐步開啟調節閥,使管中水流由層流過渡到紊流,當顏色水剛開始散開時,即為上臨界狀態,測定上臨界雷諾數。

6.實驗完畢,關閉水幫浦,清理實驗桌面及場地。

第二部分:實驗過程記錄

記錄表第三部分:結果與討論

計算表孔口、管嘴出流實驗

一 、實驗目的要求

1.掌握孔口、管嘴出流的流速係數、流量係數、收縮係數、區域性阻力係數的量測技能;

2.通過對不同管嘴與孔口的流量係數測量分析,了解進口形狀對出流能力的影響。

二 、實驗原理

q=εa=μa

流量係數

收縮係數

流速係數

阻力係數1

三、主要儀器裝置及耗材

主要實驗裝置:自迴圈孔口、管嘴出流實驗儀。實驗耗材:塑料管、調速器、水桶、秒錶等。

四、實驗方法與步驟

1.準備熟悉實驗裝置,記錄有關常數。

2.開啟水幫浦。

3.開啟1#園角管嘴,待水面穩定後,測記水箱水位,用體積法測定流量,測量完畢,先旋轉水箱內的旋板,將1#園角管嘴進口蓋好,再塞緊橡皮塞。

4.依照上法,開啟2#直角管嘴,測記水箱水位和流量,觀察直角管嘴出流的真空。

4.依照上法,開啟3#圓錐形管嘴,測記水箱水位和流量以及直角管嘴出流的真空度。

5.依照上法,開啟4#孔口,測記水箱水位和流量,以及孔口收縮斷面直徑。

6.實驗完畢,關閉水幫浦,清理實驗桌面及場地。

第二部分:實驗過程記錄

記錄表第三部分:結果與討論

計算表明渠流動實驗

一 、實驗目的要求

1.掌握基本的測速工具(畢託管)和水位測量工具(測針)的效能和使用方法。

2.了解比壓計的構造、原理,掌握比壓計的使用方法。

3.掌握通過測量各垂線上的流速、水位,計算明渠斷面上的平均流速和流量的方法。

4.掌握明渠斷面上的流速分布的特徵。

二、實驗原理

畢託管、比壓計及水槽簡圖如下圖所示。

畢託管是由兩根同心圓的小管所組成。a管通頭部頂端小孔,b管與離頭部頂端為3d的斷面上的環形孔相通。環形孔與畢託管的園柱表面垂直,因此它所測得的是水流的勢能。

而a管卻正對流向,它所測得的是包括水流動能在內的全部機械能,在比壓計上所反映的水面差即為測點的流速水頭。

為了提高量測的精度,將比壓計斜放成角,若兩測壓管水面之間的讀數差為,則有,從而可以求得測點的流速表示式:

式中 c—流速修正係數,對不同結構的畢託管,其值由率定得之。

本實驗使用的畢託管,經率定。

1.垂線平均流速的計算

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