堰顶实验报告

1 / 11 堰顶实验报告 堰流流量系数测定实验 1、 实验目的： 掌握堰流流量系数 m 的测定方法，了解流量系数 m的物理意义。 观察淹没堰流的水流形态和特征。 点绘实用堰流流量系数 m 与堰上水头 H0 的关系曲线。 2、 实验基本原理： 通过溢流坝的流量可用量水堰测得，求得过堰的流量后，即可通过堰流公式 3/2 反求流量系数： Q? 0，可以得到： m? 。 实验中改变流量 Q 可测得相应的堰顶水头 H,然后计算出 H0和相应 m，即可绘制 m 与水头 H0的关系曲线。 。 3、主要仪器： 如下图所示：在玻璃水槽中装有实用堰，并在水槽首部装有 90 的三角量水堰，堰前有水位测针筒。 二、实验操作部分 1实验步骤 放水之前，用活动测针测出堰前槽底高程低和堰2 / 11 顶高程堰顶，堰高 P= 堰顶 -底。 关闭首部的泄水阀，打开进水阀和尾门，保持堰流为自由出流，待水流稳 定后测读三角堰上游水面测针读数，三角堰水头H= - 0，根据 Q-H曲线 图查 Q值；或者根据 Q=/s 计算 Q值。 用水位测针筒测读堰前水深 h，约在堰顶上游 H 以上断面处，得 到堰顶水头 H 堰 =h-P， P为堰高。 ?0?02Q 计算行近流速 v0和堰上水头 H0 ， ?0?， H0?H 堰 ?。 2gBh 按堰流流量计算公式计算流量系数 m值。 改变流量，重复 35 步骤，共做 8次。 试验完成后，可关小尾门，抬高下游水位，观察淹没堰流的水流形态。 实验过程注意事项 要检查水槽首部泄水阀是否关闭，否则，所测流 量与进槽流量是不相等的。 堰上水头一定要在距离堰顶 35倍水头以上处测量。 每次调节流量一定要待水流稳定后，才能进行测量。 关小尾门时要注意水位变化，不要使水流溢出槽外。 2、实验数据，表格及数据处理 3 / 11 三角堰零点读数 0= cm；堰前水位测针零点读数底 = - cm；堰高 P= cm；水槽宽度 B=30 cm。 3、 实验结论： mH0 曲线图： 三、实验效果分析 1、实验成果的评价 由于实验过程中，水槽中水流的波动，读数时实验数据必然存在误 差， 加之人为读数误差，运用公式计算时，流量明显小于水流实际流量，导致所计算出来的结果与理论值相差较大。同时实验装置属于粗放型的，本身不能精确测数据，也会导致误差。 通过实验，我们掌握了堰流流量系数的测量方法，在误差允许的范围内，本次实验结果大致能表示实用堰的堰流流量系数。 实 验 报 告 实验名称 _实用剖面堰与宽顶堰溢流实验 课程名称 _水力学 _ 院 系 部 : 可再生能源学院 专业班级： 水文 1201 学生姓名：申彦玲 学 号 :1121550122 同 组 人 : 田沛佩 王关泽 尼玛多吉实验台号 : 农净尧 4 / 11 指导教师： 彭杨 成 绩：实验日期 : 华北电力大学 一、实验目的及要求： 1. 观察实用剖面堰和宽顶堰上的水流现象，并观察下游水位对水跃的影响。 2. 测定非淹没宽顶堰和实用剖面堰的流量系数 m值，并与经验值进行比较。 3测定跃后断面的流速分布，求得跃后断面的平均流速。 二、仪器用具： 实验在玻璃水槽中进行，如图所示。水槽长、宽 b为、高；槽中安装 WES标准实用剖面堰，堰高 P=15cm，设计水头 Hd=5cm，设计水头流量系数 md=。槽中还可安装宽顶堰，堰高 P=8cm，堰顶 =40cm，直角和圆角进口各一套。水槽下游装有三角堰，用来测定水槽流量 Q，槽尾设尾门以控制下游水位，用活动测针沿轨道移动以量测上下游水位。 三、实验原理 堰的分类：根据堰墙厚度或顶长 ?与堰上水头 H 的比值不同而分成三种：薄壁堰 ；实用剖面堰 ；宽顶堰 。 堰的流量公式 对图中两种堰流情况的 1-1与 C-C断面写能量方程，可得收缩断面流速表示式为： 5 / 11 式中： ?为流速系数；收缩断面 C-C处水深。 经过适当假设与简化，得堰流流量公式： 式中： b为堰宽， b=15cm， m 为堰流的流量系数。 为堰上总水头， H 为堰上水头， v 为上游趋近流速；hc为 堰的流量系数公式 1. 实用高堰流量系数 当 P/Hd为高堰。 WES标准剖面堰的流量系数公式为： 式中： Hd 为堰的设计水头 ， md为 H0=Hd时的设计水头流量系数。 2. 宽顶堰流量系数 直角前沿进口宽顶堰，计算 m 的公式为： 圆角前沿进口宽顶堰，计算 m 的公式为： 上二式中的 P 为宽顶堰高度； H为堰顶以上水头。 四、实验方法与步骤 : 实验内容 1. 记录有关常数，如堰宽 b、堰高 P、设计水头 Hd等，记录测针在堰顶、槽底处的零点读数。 2. 进水节门置于增大开度，开动水泵，调节尾门，使堰后水跃呈远驱形态，仔细观察堰流现象。 用测针细致量测三 角堰上游水面读数，根据三角堰流量计算关系式，得出实验流量 Q 值。 3. 用测针细致量测6 / 11 实用堰堰顶高程和堰上游水面读数，从而计算堰上水头 H值， 应多测几次，以取平均值。以上实验应改变流量 5-6次，重复进行实验。 4. 将皮托管置于跃后断面中，抽取皮托管内的空气，量测跃后断面流速的分布；用测针量测跃 后断面的槽底和水面读数。 实验要求 1根据测得流量 Q和堰上水头 H 等值，计算实用剖面堰或宽顶堰的流量系数 m值，并与相应 的经验公式计算值作分析比较。 2根据不同流量下的实验结果，在方格纸上绘制 WES实用堰的 m H0/Hd 关系曲线，或者绘制宽顶堰 m H 关系曲线，应用经验公式计算的流量系数 m 值也画到图上，分析流量变化对流量系数 m 的影响，探讨其变化规律。 3在方格纸上绘制跃后断面流速分布的 h u 关系曲线，根据流速分布曲线，积分求得其平均流速；利用测得流量和跃后断面的面积，求得其平均流速，对二者作分析比较。 注意事项 1. 量测实用堰上游水位断面 1-1，一般应在距离堰的前沿约 H处， 可免除溢流水面自由降落的影响。对宽顶堰也应如此。 7 / 11 2. 量测跃后断面流速分布时，应保持水跃位置基本稳定。 五、实验结果与数据处理： 实验数据记录 仪器规格参数 堰前水面高相关数据 三角堰 实用堰 毕托管数据记录 非均匀流水面曲线 实验报告 课程名称：水力学 姓 名 : 专业班级： 小 组： 学 号 : 同 组 人 : 指导教师：实验日期 : 华北 电力大学 可再生能源学院 一、实验目的 1. 观察实用剖面堰和宽顶堰上的水流现象，并观察下游水位对水跃的影响。 2. 测定非淹没宽顶堰和实用剖面堰的流量系数 m值，并与经验值进行比较。 3测定跃后断面的流速分布，求得跃后断面的平均流速。 二、实验类型 综合型 8 / 11 三、实验仪器 实验在玻璃水槽中进行，如图所示。水槽长、宽 b为、高；槽中安装 WES标准实用剖面堰，堰高 P=15cm，设计水头 Hd=5cm，设计水头流量系数 md=。槽中还 可安装宽顶堰，堰高 P=8cm，堰顶 =40cm，直角和圆角进口各一套。水槽下游装有三角堰，用来测定水槽流量 Q，槽尾设尾门以控制下游水位，用活动测针沿轨道移动以量测上下游水位。 四、实验原理 堰的分类：根据堰墙厚度或顶长 ?与堰上水头 H 的比值不同而分成三种：薄壁堰 ；实用剖面堰 ；宽顶堰 。 堰的流量公式 对图中两种堰流情况的 1-1与 C-C断面写能量方程，可得收缩断面流速表示式为： 式中： ?为流速系数； hc为收缩断面 C-C处水深。 为堰上总水头， H 为堰上水头， v 为上游趋近流速； 经过适当假设与简化，得堰流流量公式： 式中： b为堰宽， b=15cm， m 为堰流的流量系数。 堰的流量系数公式 1. 实用高堰流量系数 当 P/Hd为高堰。 WES标准剖面堰的流量系数公式为： 9 / 11 式中： Hd 为堰的设计水头， md为 H0=Hd时的设计水头流量系数。 2. 宽顶堰流量系数 直角前沿进口宽顶堰，计算 m 的公式为： 圆角前沿进口宽顶堰，计算 m 的公式为： 上二式中的 P 为宽顶堰高度； H为堰顶以上水头。 五、实验内容和要求 实验内容 1. 记录有关常数，如堰宽 b、堰高 P、设计水头 Hd等，记录测针在堰顶、槽底处的零点读 数。 2. 进水节门置于增大开度，开动水泵，调节尾门，使堰后水跃呈远驱形态，仔细观察堰流 现象。用测针细致量测三角堰上游水面读数，根据三角堰流量计算关系式，得出实验流量 Q 值。 3. 用测针细致量测实用堰堰顶高程和堰上游水面读数，从而计算堰上水头 H 值，应 多测几次，以取平均值。以上实验应改变流量 5-6次，重复进行实验。 4. 将皮托管置于跃后断面中，抽取皮托管内的空气，量测跃后断面流速的分布；用测针量 测跃后断面的槽底和水面读数。 实验要求 1根据测得流量 Q和堰上水头 H 等值，计算实用剖面堰或宽顶堰的流量系数 m值，并与相应的经验公式计算值10 / 11 作分析比较。 2根据不同流量下的实验结果，在方格纸上绘制 WES实用堰的 m H0/Hd 关系曲线，或者绘制宽顶堰 m H 关系曲线，应用经验公式计算的流量系数 m 值也画到图上，分析流量 变化对流量系数 m 的影响，探讨其变化规律。 3在方格纸上绘制跃后断面流速分布的 h u 关系曲线，根据流速分布曲线，积分求得其平均流速；利用测得流量和跃后断面的面积，求得其平均流速，对二者作分析比较。 六、注意事项 1. 量测实用堰上游水位断面 1-1，一般应在距离堰的前沿约 H处，可免除溢流水面自由降落的影响。对宽顶堰也应如此。 2. 量测跃后断面流速分布时，应保持水跃位置基本稳定。 七、实验数据处理与分析 1.由三角堰流计算关系式，即 Q=C0*H5/2,C0=,求得各