水力学实验报告

水力学试验扳告院:级:名:号:第三组同学:姓名:姓名:

学号:学号:姓名:

2015、12、25

学号:1 平面静水总压力试验1x11、把握解析法及压力图法，测定矩形平而上得静水总压力.2、验证平而静水压力理论。1x2作用在任意外形平面上得静水总压力P等于该平而形心处得压强处与平而而积A得乘积：方向垂宜指向受压而0压力图法：静水总压力P得大小等于压强分布图得面积与以宽度h所构成得压强分布体得体积。假设压强分布图为三角形分布、如图3—2,则式中“一为三角形压强分布图得形心距底部得距离。假设压强分布图为梯形分布，如图3-3,则式中：0-为梯形压强分布图得形心距梯形底边得距离.图Mfff水压强分布图〔三角 图1-2静水压强分布图｛梯本试验设备原理如图3-4.由力矩平衡原理。英中：求出平面静水总压力1x3在自循环水箱上部安装一放开得矩形容器，容器通过进水开关Kh放水开关&与水箱连3-5所示。1、4U生疏仪器，测记有关常数。2、用底脚螺丝调平，使水准泡居中。3、调整平衡锤使平衡杆处于水平状态。4IC,待水流上升到肯定高度后关闭.5、在天平盘上放置适量舷码。假设平衡杆仍无法到达水平状态，可通过进水开关进水或放水开关放水来调整进放水量直至平衡。674“,loomm33次.8、翻开放水阀门K2•将水排净，并将舷码放入盒中，试验结朿。1、51、 有关常数记录：天平臂距离“cm,扇形体垂直距离(扇形半径)£=_cm.扇形体宽h=_ Cm,矩形端面高5= Cm水位读数〃水位读数駆码质量加水位读数〃水位读数駆码质量加压强分布形式测次(cm)(Cm)(g)12三角形分布341梯形分布233、试验结果作用点距底作用点距底作用力距支点实测力矩实测静水总理论静水谋差乐强分测部距离(C垂嵐距离(cm)(N•cm)圧力(N)总压力｛N)(%)布形式次m)1三角形2分布341梯形分2布31x61、在调整平衡杆时,进水或放水速度要慢。2、测读数据时，一世要等平衡杆稳定后再读。1、试验中，扇形体得其她侧而所受到得压力就是否对试验精度产生影响？为什么？2100mm以上时，作用在平而上得压强分布图就是什么外形?3、影响本试验精度得缘由就是什么?2 能量方程试验2、11、 观看恒;^流得状况下，与管道断而发生转变时水流得位置势能、压强势能、动能得沿程转化规律，加深对能量方程得物理意义及几何意义得理解.2、观看均匀流、渐变流断面及其水流特征。3、把握急变流断面压强分布规律。4、测定管道得测压管水头及总水头值，并绘制管道得测压管水头线及总水头线.2、2实际液体在有压笛道中作恒世流淌时，貝能量方程如下它说明：液体在流淌得过程中，液体得各种机械能〔〕0因而机械能应沿程减小。对于均匀流与渐变流断而,压强分布符合静水压强分布规律：但不同断而得c值不同.££“77”7^齐二(时 Qb)2-1急变流斷面动水用强分布图对于急变流，由于流线得曲率较大，因此惯性力亦将影响过水断而上得压强分布规律：

上凸曲面边界上得急变流断而如图3-7(a),离心力与重力方向相反，所以.下凹曲面边界上得急变流断而如图2-1(b), 离心力与重力方向柑向，所以Q2、32、41、区分测压管与毕托管并检査橡皮皆接头就是否接紧。2、启动抽水机,翻开进水阀门，使水箱充水并保持溢流，使水位恒世03、关闭尾阀K.检査测压管与毕托管得液面就是否齐平.假设不平，则需检查管路就是否存在气泡并排出。4K.05AB处得压强分布规律。6、本试验共做三次，流量变化由大变小。2、51、有关常数记录ch= cnb d,=cm。〔ds即d,山即D〕测次14568测次145689A中间测圧管液而商总圧管液面商测压管总斥管液面商测压管总压管测斥管总斥管测斥管测斥管总侧测外侧測液面商液面高液面商液面廊总斥管液面高压管岛斥管商液面高商液面高压管123456789103、试验结果9(1)绘制测压管水头线与总水头线(任选一组)O9水2 34

8.5 6 7,

ciC10水轿(252得平均流速与毕托管测点流速。2、61、尾阀K开启一；^要缓慢•井留意测压管中水位得变化，不要使测压管水而下降太多，以免空气倒吸入管路系统，影响试验进展.2、流速较大时，测压管水而有脉动现象，读数时要读取时均值。2\71、试验中哪个测压管水面下降最大?为什么？2、甲托管中得水面高度能否低于测压管中得水而高度？3、在渐渐扩大得皆路中，测压皆水头线就是怎样变化得?3动*方程试验3、11、测世管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加得冲击力.2解。3、2Li△gB文点T<?△gB文点T<?力矩平衡方程：式中：F-射流作用力;L-作用力力臂;Gi-磁码重:a；Li;^总流得动量方程为

3lfi式为式中：0管嘴得流量卩一管嘴流速；-射流射向平而或曲面板后得偏转角度。:水流对平而板得冲击力3、3试验设备及齐局部名称见图3-2,试验中配有得平而板与及得曲而板，另备大小量筒及秒表各一只。3、41、测记有关常数。2、安装平而板，调整平衡锤位置，使杠杆处于水平状态。3、启动抽水机，使水箱充水并保持溢流。此时，水流从管嘴対出，冲击平板中心•标尺倾斜。加法码并调整舷码位置，使杠杆处于水平状态，到达力矩平衡。记录舷Lw4SQi|Fw。5、转变溢流板高度，使水头与流量变化，重复上述步骤。6、将平而板更换为曲而板〔及〕，又可实测与讣算不同流量得作用力.7、关闭抽水机，将水箱中水排空，舷码从杠杆中取下，试验结朿。3、5相关常数：L= Cm•管径d= cm水御质水御质时间a(L流速码质LI(cm)FwFw谋差(％)S(g)(S)/S)(ni/s)fi(g)(N)(N>3、61、量测流量后.量筒内水必需倒进接水器，以保证水箱循环水充分。2、测流量时，计时与量简接水一左要同步进展，以减小流量得量测误差.3、测流量一般测两次取平均值，以消退误差.1、FF畀有差异，除试验误差外还有什么缘由？2、流量很大与很小时各■对试验精度有什么影响？3、试验中，平衡锤产生得力矩没有加以考虑，为什么?4 雷诺试验4、11、观看层流与素流得流淌特征及尖转变状况，以加深对层流、紊流形态得感性生疏。2、测世层流与紊流两种流态得水头损失打断而平均流速之间得关系.3mRck。4、2同一种液体在同一®道中流淌，当流速不同时，液体可有两种不同得流态•当流速较小时，管中水流得全部质点以平行而不相互混杂得方式分层流淌，这种形态得液体流淌叫做紊流.层流与紊流得沿程水头损失规律也不同。层流得沿程水头损失大小与断而平均11、752、0次方成正比，即。视水流状况，可表示为，式中也为指数，或表示为。毎套试验设备得管径d固立,当水箱水位保持不变时，管内即产生恒宦流淌。沿程水头损失与断而平均流速卩得关系可由能量方程导出：值可以由压差计读出。在圆管流淌中承受需诺数来判别流态：式中：V-圆管水流得断而平均流速；d-圆管直径：一水流得运动粘滞系数。Rc〈Rs〔下临界雷诺数〕时为层流状态，RCK=2320:Re>Rcr〔上临界雷诺数〕时为素流状态，Rcl4000-12023之间。4、3试验设备及各局部名称见图4-1所示。血错血一— *1一4、4

4一I雷诺试验仪〔一〕观看流淌形态将进水管翻开使水箱布满水，并保持溢流状态;然后用尾部阀门调整流S,将阀门微4^明显得流线时，1所示。至全管，水流紊乱到已瞧不淸着色流线时，这便就是素流流态。〔二〕测是得关系及临界雷诺数1、生疏仪器，测记有关常数。2、检査尾阀全关时，压差计液而就是否齐平、假设不平，则需排气调平。3、将尾部阀门开至最大，然后逐步关小阀门，使管内流量逐步削减；毎转变一次流量、均待水流平稳后，测楚毎次得流量、水温与试验段得水头损失〔即压差〕。流量Q用质量法测量•用天平量测水得质Mm,依据水得密度讣算出体积匕用秒表讣时间T断而平均流速。410Rc〈2500时，为准确起见，毎次压差减小值只3~5mm。5、用温度计量测当日得水温•由此可査得运动粘滞系数，从而讣算雷诺数。6、相反，将调整阀由小逐步开大,®内流速渐渐加大，重复上述步骤.4、51、 有关常数

°Co管径厶 管径厶 cnvK温厂测次 质虽m〔g}时间t〔S〕流虽Q(cn?/S)审诺数流速(n$)12345678910” (Cm)3•绘制水头损失％与断而平均流速得对数关系曲线•即曲线，并计算图中得斜率m与临界需诺数Rek。〔用方格纸或对数纸〕lghf~lgv曲线4、61均待水头稳宦后再量测流量与水头损失。2、在流淌形态转变点四周，流量变化得间隔要小些，使测点多些以便准确测定临界雷诺数.3、在层流流态时，由于流速I，较小，所以水头损失/[f值也较小，应急躁、细致地多测几次•同时留意不要碰撞设备并保持试验环境得安静，以削减扰动。4、71、要使注入得颜色水能精准反映水流状态.应留意什么问题?2么性质得液体比较好？其读数怎样进展换算为实际压强差值？3、为什么上、下临界雷诺数值会有差异？4、为什么不用临界流速来判别层流与紊流？5 管道局部水头损失试验5、11、把握测定管道局部水头损失系数得方法•2、将皆道局部水头损失系数得实测值与理论值进展比较。3、观看管径突然扩大时旋涡区测压管水头线得变化状况,以及其她各种边界突变状况下得测压管水头线得变化状况5、2从而消耗一局部机械能•单位重量液体得能量损失就就是局部水头损失.阻力系数。系数就是流淌形态与边界外形得函数，即。一般水流Rc数足够大时，可认为系Rc数而变化，而瞧作一常数。失可应用动量方程与能量方程及连续方程联合求解得到如下公式:式中，Ai与刃分别为突然扩大上游管段得断而而积与平均流速：A2与V2分别为突然扩大下游管段得断面而积与平均流速。5x3试验设备及各局部需称如图5・1所示.水箱I“4I“4S67・・IOH162031 32$开诋5、4

图5—1局部水头损失试验仪1、生疏仪器，记录有关常数.23、启动抽水机，翻开进水阀门，使水箱无水，井保持溢流，使水位恒定。4、检査尾阀K全关时，测压皆得液面就是否齐平，假设不平，则需排气调平.5、渐渐翻开尾阀K,使流量在测压管量程范围内最大，待流淌稳世后，记录测压管液而标高，用体积法测量管逍流量。605、51、有关常数记录cm,d=

cm•水温测次Sm测次SmMs)(g)1点测压管商(cm)34上点测m>FR管商(cm)13侧点测压管岛(cm)14点测用管高(Cm)1617点测乐管商(cm)管岛(cm)18点测乐管為”(cm12345678

t= cmR三。测突然扩大突然缩小测突然扩大突然缩小90。弯头次渓差〔％〕误差〔％〉误差〔％〕123456785、61、 试验必需在水流稳定前方可进展。2、 计算局部水头损失系数时，应留意选择相应得流速水头;所选量测断面应选在渐变流断而上，尤其下游断而应选在旋涡区得末端，即主流恢复并布满全管得断而上。5\712、如不无视管段得沿程损失力户所测出得值比实际得偏大还就是偏小?在工程中使用此值就是否安全？3缩小得值？4、不同得Re数时,局部水头损失系数值就是否一样?通常值就是否为一常数?6 文德里流*计及孔板流*计试验6、11、了解文徳里与孔板流量计测流量得原理及｝t简洁构造。2、绘出压差与流量得关系，确定文徳里流量计与孔板流量计得系数.6、2il•测得.孔板流量il原理与文徳里流量计一样，依据能量方程与连续方程以及等压而原理可得出不il•阻力作用时得文徳里流量讣〔孔板流量计〕得流量计算公式：式中根拯试验室得设备条件，管逍得实测流量Q实可由体枳法测出0在实际液体中，由于阻力得存在，水流通过文徳里流量计〔或孔板流量计〕Q》一般比QR稍小，因此在实际应用时•上式应予以修正，实测流量与抱负流体状况下得流量之比称为流量系数，即6、36—1文徳里流量计与孔板流量计6、41、生疏仪器，记录有关数据。2、