水力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.doc

水 力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 指 導(dǎo) 書目 錄實(shí)驗(yàn)一 靜水壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)二 伯努利方程實(shí)驗(yàn)4實(shí)驗(yàn)三 雷諾演示實(shí)驗(yàn)8實(shí)驗(yàn)四 文丘里流量系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)10實(shí)驗(yàn)五 孔口管嘴出流演示實(shí)驗(yàn)12 實(shí)驗(yàn)一 靜水壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 利用測(cè)壓計(jì)測(cè)壓管等測(cè)量并計(jì)算大容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)；2 測(cè)量并計(jì)算A、B兩點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)；3 求未知液體的重度2。二 實(shí)驗(yàn)裝置靜水壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)裝置。三 實(shí)驗(yàn)原理1 靜水壓強(qiáng)基本公式：p=p0+h Z+p/=Const2 相對(duì)壓強(qiáng)p相與絕對(duì)壓強(qiáng)p絕的計(jì)算：p相=p絕-p a四 實(shí)驗(yàn)步驟（1） 準(zhǔn)備工作：用壓力表測(cè)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(qiáng)與外部的大氣壓強(qiáng)相同，即p0=pa。觀察各測(cè)壓管的液面。（2） 將小容器降低到適當(dāng)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(guān)閉氣閥，使小容器上升至液面高于大容器液面至適當(dāng)位置，此時(shí)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(guān)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(shí)p0pa，讀出各管的液面高度，記錄數(shù)據(jù)。五 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（1）測(cè)量值：ZA= mm；ZB= mm；pa= mmHg （氣壓表編號(hào)： ）（2）記錄數(shù)據(jù)： （單位：mm）測(cè)管編號(hào)初始讀數(shù)p0pap0pa讀數(shù)相鄰差讀數(shù)相鄰差1234567891011121314六 計(jì)算（1）計(jì)算大容器內(nèi)表面壓強(qiáng)p0所選計(jì)算測(cè)管容器表面壓強(qiáng)p0p0pap0pa相對(duì)壓強(qiáng)值絕對(duì)壓強(qiáng)值相對(duì)壓強(qiáng)值絕對(duì)壓強(qiáng)值1-2-3-47-89-1011-1213-14（2）計(jì)算A、B兩點(diǎn)的壓強(qiáng)編號(hào)p0pap0pa測(cè)壓管高度測(cè)壓管水頭測(cè)壓管高度測(cè)壓管水頭AB（3）求未知液體的重度。p0pa時(shí)， 2= p0pa時(shí)， 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(cè)壓計(jì)，哪種情況精度較好？為什么？實(shí)驗(yàn)二 伯努利方程實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 加深對(duì)連續(xù)性方程和伯努利能量方程的理解；2 了解測(cè)壓管水頭線和總水頭線的意義和繪制方法。二 實(shí)驗(yàn)裝置能量方程實(shí)驗(yàn)臺(tái)三 實(shí)驗(yàn)原理1 過水?dāng)嗝娴哪芰坑晌荒?、壓能、?dòng)能三部分組成。水流在不同管徑、不同高程的管路中流動(dòng)時(shí)，三種能量不斷的相互轉(zhuǎn)化，通過設(shè)置測(cè)速管和測(cè)壓管可了解能量變化的實(shí)際情況。2 過水?dāng)嗝婵偹^ H=Z+測(cè)壓管水頭 Hp=Z+四 實(shí)驗(yàn)步驟1 排除各管中的空氣，整理好接頭，防止漏水。2 關(guān)閉閘門，啟動(dòng)水泵，待水箱穩(wěn)定后觀測(cè)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(cè)壓管小孔側(cè)對(duì)水流方向，當(dāng)水面穩(wěn)定后讀記各管（1-6）讀數(shù)。再使測(cè)壓管小孔正對(duì)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(dá)到最大值，使測(cè)壓管小孔測(cè)對(duì)水流方向，當(dāng)水面穩(wěn)定后讀記各管（1-6）讀數(shù)。再使測(cè)壓管小孔正對(duì)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(shí)的水量，測(cè)其體積。并測(cè)出當(dāng)時(shí)水溫，一并記入表3。6 關(guān)閉閘門后停泵。五 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算表1 管段長(zhǎng)度和直徑管段號(hào)L1L2L3L4L5L6L7管段長(zhǎng)（m）管徑（mm）表2 數(shù)據(jù)記錄和計(jì)算管號(hào)水頭流量123456Q=0Z+Z+QQmaxZ+Z+Q=QmaxZ+Z+Z+注：取=1.0計(jì)算。表3水溫（）運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)集水時(shí)間t（s）體積V（L）流量Q=V/t流速v1=Q/A1流速v2=Q/A2計(jì)算：1最大流量時(shí)的總水頭損失：h w1-6= 。2繪制Q=0和Q=Qmax時(shí)的測(cè)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(cè)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(shí)驗(yàn)誤差的產(chǎn)生原因，可以如何改進(jìn)？實(shí)驗(yàn)三 雷諾演示實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庖后w流動(dòng)的層流和紊流兩種形態(tài)，并觀察臨界狀態(tài)及轉(zhuǎn)變過程。二 實(shí)驗(yàn)裝置 雷諾實(shí)驗(yàn)演示儀三 實(shí)驗(yàn)原理1 雷諾數(shù)Re=d/，當(dāng)Re2300時(shí)，為層流；當(dāng)Re4000時(shí)，為紊流；2300Re4000時(shí)，為臨界狀態(tài)。因此，可通過改變實(shí)驗(yàn)中的水流流速，改變水流的流態(tài)，進(jìn)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?qū)恿鬟^渡的臨界流速。相應(yīng)的雷諾數(shù)為上臨界雷諾數(shù)和下臨界雷諾數(shù)。四 實(shí)驗(yàn)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(xì)線，此時(shí)為層流狀態(tài)。逐漸開大出水閥門至顏色水開始微微顫動(dòng)，此時(shí)為臨界狀態(tài)。繼續(xù)開大出水閥，使出流流速再加大，此時(shí)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(guān)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(guān)小調(diào)節(jié)閥，顏色水會(huì)逐漸恢復(fù)為細(xì)線。注意觀察并判斷相應(yīng)的流動(dòng)形態(tài)。五 思考題1 液體的流動(dòng)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(shí)驗(yàn)四 文丘里流量系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康纳钊肜斫膺B續(xù)性方程和伯努利方程，掌握文丘里流量計(jì)測(cè)定流量的原理，了解文丘里流量系數(shù)的測(cè)定方法。二 實(shí)驗(yàn)裝置多功能水力實(shí)驗(yàn)臺(tái)三 實(shí)驗(yàn)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(shí)際流動(dòng)存在水頭損失，所以實(shí)際流量Q0要略小于理論流量Q，則流量系數(shù) =四 實(shí)驗(yàn)步驟1 記錄儀器常數(shù)d1、d2，并算出K值。2 關(guān)閉測(cè)點(diǎn)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(guān)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(cè)壓板壓差讀數(shù)較大。記錄數(shù)據(jù)。五 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和計(jì)算d1= mm； d2= mm； K= NOh1（cm）h2（cm）h（cm）V（cm3）t（s）Q（cm3/s）Q0（cm3/s）12實(shí)驗(yàn)五 孔口管嘴出流演示實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 觀察孔口自由出流的水力特點(diǎn)。2 注意不同類型管嘴自由出流的水力特點(diǎn)。3 加深對(duì)流速系數(shù)、流量系數(shù)、收縮系數(shù)等概念的理解。二 實(shí)驗(yàn)裝置孔口、管嘴出流演示實(shí)驗(yàn)臺(tái)三 實(shí)驗(yàn)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)