水力學實驗指導書.doc

水 力 學 實 驗 指 導 書目 錄實驗一 靜水壓強實驗1實驗二 伯努利方程實驗4實驗三 雷諾演示實驗8實驗四 文丘里流量系數(shù)測定實驗10實驗五 孔口管嘴出流演示實驗12 實驗一 靜水壓強實驗一 實驗目的1 利用測壓計測壓管等測量并計算大容器內(nèi)氣體壓強；2 測量并計算A、B兩點的靜水壓強；3 求未知液體的重度2。二 實驗裝置靜水壓強實驗裝置。三 實驗原理1 靜水壓強基本公式：p=p0+h Z+p/=Const2 相對壓強p相與絕對壓強p絕的計算：p相=p絕-p a四 實驗步驟（1） 準備工作：用壓力表測定大氣壓并記錄數(shù)據(jù)。打開氣閥，使容器內(nèi)自由液面上的壓強與外部的大氣壓強相同，即p0=pa。觀察各測壓管的液面。（2） 將小容器降低到適當位置，待水面穩(wěn)定之后，讀出各管的液面高度，記錄數(shù)據(jù)。（3） 關閉氣閥，使小容器上升至液面高于大容器液面至適當位置，此時p0pa，待液面穩(wěn)定后，讀出各管的液面高度，記錄數(shù)據(jù)。（4） 打開氣閥，待液面穩(wěn)定后關閉氣閥，將小容器下降至液面低于大容器液面，待液面穩(wěn)定后，此時p0pa，讀出各管的液面高度，記錄數(shù)據(jù)。五 實驗數(shù)據(jù)記錄（1）測量值：ZA= mm；ZB= mm；pa= mmHg （氣壓表編號： ）（2）記錄數(shù)據(jù)： （單位：mm）測管編號初始讀數(shù)p0pap0pa讀數(shù)相鄰差讀數(shù)相鄰差1234567891011121314六 計算（1）計算大容器內(nèi)表面壓強p0所選計算測管容器表面壓強p0p0pap0pa相對壓強值絕對壓強值相對壓強值絕對壓強值1-2-3-47-89-1011-1213-14（2）計算A、B兩點的壓強編號p0pap0pa測壓管高度測壓管水頭測壓管高度測壓管水頭AB（3）求未知液體的重度。p0pa時， 2= p0pa時， 2= 2= = 七 思考題1. 裝置中，在各種情況下，有哪些液面為等壓面？2. 用水、酒精、水銀做測壓計，哪種情況精度較好？為什么？實驗二 伯努利方程實驗一 實驗目的1 加深對連續(xù)性方程和伯努利能量方程的理解；2 了解測壓管水頭線和總水頭線的意義和繪制方法。二 實驗裝置能量方程實驗臺三 實驗原理1 過水斷面的能量由位能、壓能、動能三部分組成。水流在不同管徑、不同高程的管路中流動時，三種能量不斷的相互轉化，通過設置測速管和測壓管可了解能量變化的實際情況。2 過水斷面總水頭 H=Z+測壓管水頭 Hp=Z+四 實驗步驟1 排除各管中的空氣，整理好接頭，防止漏水。2 關閉閘門，啟動水泵，待水箱穩(wěn)定后觀測并讀記1-6管讀數(shù)，記入表2。3 開閘門，使管中通過一定的流量Q，使測壓管小孔側對水流方向，當水面穩(wěn)定后讀記各管（1-6）讀數(shù)。再使測壓管小孔正對水流方向，水面穩(wěn)定后，讀記1-6管讀數(shù)。記入表2。4 全開閘門，使管中流量Q達到最大值，使測壓管小孔測對水流方向，當水面穩(wěn)定后讀記各管（1-6）讀數(shù)。再使測壓管小孔正對水流方向，水面穩(wěn)定后，讀記管1-6讀數(shù)。記入表2。5 用水桶接約1分鐘的管中最大流量時的水量，測其體積。并測出當時水溫，一并記入表3。6 關閉閘門后停泵。五 實驗數(shù)據(jù)記錄及計算表1 管段長度和直徑管段號L1L2L3L4L5L6L7管段長（m）管徑（mm）表2 數(shù)據(jù)記錄和計算管號水頭流量123456Q=0Z+Z+QQmaxZ+Z+Q=QmaxZ+Z+Z+注：取=1.0計算。表3水溫（）運動粘度系數(shù)集水時間t（s）體積V（L）流量Q=V/t流速v1=Q/A1流速v2=Q/A2計算：1最大流量時的總水頭損失：h w1-6= 。2繪制Q=0和Q=Qmax時的測壓管水頭線和總水頭線。六 思考題1試比較u和的不同。2測壓管水頭線的變化和總水頭線的變化是否總是一致？為什么？3分析實驗誤差的產(chǎn)生原因，可以如何改進？實驗三 雷諾演示實驗一 實驗目的了解液體流動的層流和紊流兩種形態(tài)，并觀察臨界狀態(tài)及轉變過程。二 實驗裝置 雷諾實驗演示儀三 實驗原理1 雷諾數(shù)Re=d/，當Re2300時，為層流；當Re4000時，為紊流；2300Re4000時，為臨界狀態(tài)。因此，可通過改變實驗中的水流流速，改變水流的流態(tài)，進行流態(tài)觀察。2 上臨界流速是指由層流向紊流過渡的臨界流速；下臨界流速是指由紊流向層流過渡的臨界流速。相應的雷諾數(shù)為上臨界雷諾數(shù)和下臨界雷諾數(shù)。四 實驗步驟1 層流臨界流紊流水箱上水，保持微小溢流，微開出水閥門和顏色水閥門，使顏色水成一條細線，此時為層流狀態(tài)。逐漸開大出水閥門至顏色水開始微微顫動，此時為臨界狀態(tài)。繼續(xù)開大出水閥，使出流流速再加大，此時顏色水完全摻混，水流為紊流狀態(tài)。2 紊流臨界流層流輕微關小調(diào)節(jié)閥，逐漸重新出現(xiàn)波浪形的線條。繼續(xù)輕微關小調(diào)節(jié)閥，顏色水會逐漸恢復為細線。注意觀察并判斷相應的流動形態(tài)。五 思考題1 液體的流動形態(tài)由哪些因素決定的？2 上臨界雷諾數(shù)和下臨界雷諾數(shù)是否相等？為什么？實驗四 文丘里流量系數(shù)測定實驗一 實驗目的深入理解連續(xù)性方程和伯努利方程，掌握文丘里流量計測定流量的原理，了解文丘里流量系數(shù)的測定方法。二 實驗裝置多功能水力實驗臺三 實驗原理1 由伯努利方程可知：Z1+= Z2+ h w 12取1=2=1.0，忽略水頭損失，則有：= （Z1+）（Z2+）=h又 Q= Q=K2 由于實際流動存在水頭損失，所以實際流量Q0要略小于理論流量Q，則流量系數(shù) =四 實驗步驟1 記錄儀器常數(shù)d1、d2，并算出K值。2 關閉測點4、5、6、7、8、9、10的小閥門。3 打開閥門2、3、4、5、6、8及球閥，關閉閥門9。4 閥門7先調(diào)為較小開度。5 開泵，緩慢開啟閥門7，使測壓板壓差讀數(shù)較大。記錄數(shù)據(jù)。五 實驗數(shù)據(jù)記錄和計算d1= mm； d2= mm； K= NOh1（cm）h2（cm）h（cm）V（cm3）t（s）Q（cm3/s）Q0（cm3/s）12實驗五 孔口管嘴出流演示實驗一 實驗目的1 觀察孔口自由出流的水力特點。2 注意不同類型管嘴自由出流的水力特點。3 加深對流速系數(shù)、流量系數(shù)、收縮系數(shù)等概念的理解。二 實驗裝置孔口、管嘴出流演示實驗臺三 實驗原理孔口、管嘴出流的流速公式為 = （H0為作用水頭）流量公式為 Q=流量系數(shù)