水力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告思考題答案(想你所要)

1、 水力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一 流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 不可壓縮流體恒定流能量方程（伯諾利方程）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 不可壓縮流體恒定流動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 畢托管測(cè)速實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五 雷諾實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六 文丘里流量計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)七 沿 程 水 頭 損 失 實(shí) 驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八 局部阻力實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理在重力作用下不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程 或 (1.1)式中： z被測(cè)點(diǎn)在基準(zhǔn)面的相對(duì)位置高度； p被測(cè)點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)，用相對(duì)壓強(qiáng)表示，以下同； p0水箱中液面的表面壓強(qiáng)； 液體容重； h被測(cè)點(diǎn)的液體深度。另對(duì)裝有水油（圖1.2及圖1.3）U型測(cè)管，應(yīng)用等壓面可得油的比重S0有下列關(guān)系： (1.2)據(jù)此可用儀器（不用另外尺）

2、直接測(cè)得S0。實(shí)驗(yàn)分析與討論1.同一靜止液體內(nèi)的測(cè)管水頭線是根什么線？測(cè)壓管水頭指，即靜水力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀顯示的測(cè)管液面至基準(zhǔn)面的垂直高度。測(cè)壓管水頭線指測(cè)壓管液面的連線。實(shí)驗(yàn)直接觀察可知，同一靜止液面的測(cè)壓管水頭線是一根水平線。2.當(dāng)PB<0時(shí)，試根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，確定水箱內(nèi)的真空區(qū)域。，相應(yīng)容器的真空區(qū)域包括以下三部分：(1)過測(cè)壓管2液面作一水平面，由等壓面原理知，相對(duì)測(cè)壓管2及水箱內(nèi)的水體而言，該水平面為等壓面，均為大氣壓強(qiáng)，故該平面以上由密封的水、氣所占的空間區(qū)域，均為真空區(qū)域。(2)同理，過箱頂小水杯的液面作一水平面，測(cè)壓管4中，該平面以上的水體亦為真空區(qū)域。(3)在測(cè)壓管5中，自水面

3、向下深度某一段水柱亦為真空區(qū)。這段高度與測(cè)壓管2液面低于水箱液面的高度相等，亦與測(cè)壓管4液面高于小水杯液面高度相等。3.若再備一根直尺，試采用另外最簡(jiǎn)便的方法測(cè)定0。最簡(jiǎn)單的方法，是用直尺分別測(cè)量水箱內(nèi)通大氣情況下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，從而求得0。4.如測(cè)壓管太細(xì)，對(duì)測(cè)壓管液面的讀數(shù)將有何影響？設(shè)被測(cè)液體為水，測(cè)壓管太細(xì)，測(cè)壓管液面因毛細(xì)現(xiàn)象而升高，造成測(cè)量誤差，毛細(xì)高度由下式計(jì)算式中，為表面張力系數(shù)；為液體的容量；d為測(cè)壓管的內(nèi)徑；h為毛細(xì)升高。常溫(t=20)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。水與玻璃的浸潤(rùn)角很小，可認(rèn)為cos=1

4、.0。于是有(h、d單 位 為mm)一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)玻璃測(cè)壓管的內(nèi)徑大于10mm時(shí)，毛細(xì)影響可略而不計(jì)。另外，當(dāng)水質(zhì)不潔時(shí)，減小，毛細(xì)高度亦較凈水?。划?dāng)采用有機(jī)玻璃作測(cè)壓管時(shí)，浸潤(rùn)角較大，其h較普通玻璃管小。如果用同一根測(cè)壓管測(cè)量液體相對(duì)壓差值，則毛細(xì)現(xiàn)象無(wú)任何影響。因?yàn)闇y(cè)量高、低壓強(qiáng)時(shí)均有毛細(xì)現(xiàn)象，但在計(jì)算壓差時(shí)，互相抵消了。5.過C點(diǎn)作一水平面，相對(duì)管1、2、5及水箱中液體而言，這個(gè)水平面是不是等壓面？哪一部分液體是同一等壓面？不全是等壓面，它僅相對(duì)管1、2及水箱中的液體而言，這個(gè)水平面才是等壓面。因?yàn)橹挥腥烤邆湎铝?個(gè)條件的平面才是等壓面：（1）重力液體；（2）靜止；（3）連通；（4）連通

5、介質(zhì)為同一均質(zhì)液體；（5）同一水平面。而管5與水箱之間不符合條件（4），因此，相對(duì)管5和水箱中的液體而言，該水平面不是等壓面。6.用圖1.1裝置能演示變液位下的恒定流實(shí)驗(yàn)嗎？關(guān)閉各通氣閥門，開啟底閥，放水片刻，可看到有空氣由c進(jìn)入水箱。這時(shí)閥門的出流就是變液位下的恒定流。因?yàn)橛捎^察可知，測(cè)壓管1的液面始終與c點(diǎn)同高，表明作用于底閥上的總水頭不變，故為恒定流動(dòng)。這是由于液位的降低與空氣補(bǔ)充使箱體表面真空度的減小處于平衡狀態(tài)。醫(yī)學(xué)上的點(diǎn)滴注射就是此原理應(yīng)用的一例，醫(yī)學(xué)上稱之為馬利奧特容器的變液位下恒定流。7.該儀器在加氣增壓后，水箱液面將下降而測(cè)壓管液面將升高H，實(shí)驗(yàn)時(shí)，若以P0=0時(shí)的水箱液面作

6、為測(cè)量基準(zhǔn)，試分析加氣增壓后，實(shí)際壓強(qiáng)（H+）與視在壓強(qiáng)H的相對(duì)誤差值。本儀器測(cè)壓管內(nèi)徑為0.8cm，箱體內(nèi)徑為20cm。加壓后，水箱液面比基準(zhǔn)面下降了，而同時(shí)測(cè)壓管1、2的液面各比基準(zhǔn)面升高了H，由水量平衡原理有則 本實(shí)驗(yàn)儀d=0.8cm, D=20cm,故 H=0.0032于是相對(duì)誤差有因而可略去不計(jì)。其實(shí)，對(duì)單根測(cè)壓管的容器若有D/d10或?qū)筛鶞y(cè)壓管的容器D/d7時(shí)，便可使0.01。實(shí)驗(yàn)二 不可壓縮流體恒定流能量方程（伯諾利方程）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理在實(shí)驗(yàn)管路中沿管內(nèi)水流方向取n個(gè)過斷面?？梢粤谐鲞M(jìn)口斷面(1)至另一斷面(i)的能量方程式(i=2,3,n)取a1=a2=an=1，選好基準(zhǔn)面，從

7、已設(shè)置的各斷面的測(cè)壓管中讀出值，測(cè)出通過管路的流量，即可計(jì)算出斷面平均流速v及，從而即可得到各斷面測(cè)管水頭和總水頭。成果分析及討論1.測(cè)壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢(shì)有何不同？為什么？測(cè)壓管水頭線（P-P）沿程可升可降，線坡JP可正可負(fù)。而總水頭線（E-E）沿程只降不升，線坡J恒為正，即J>0。這是因?yàn)樗诹鲃?dòng)過程中，依據(jù)一定邊界條件，動(dòng)能和勢(shì)能可相互轉(zhuǎn)換。測(cè)點(diǎn)5至測(cè)點(diǎn)7，管收縮，部分勢(shì)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，測(cè)壓管水頭線降低，Jp>0。測(cè)點(diǎn)7至測(cè)點(diǎn)9，管漸擴(kuò)，部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)換成勢(shì)能，測(cè)壓管水頭線升高，JP<0。而據(jù)能量方程E1=E2+hw1-2, hw1-2為損失能量，是不可逆的，即恒

8、有hw1-2>0，故E2恒小于E1，（E-E）線不可能回升。(E-E) 線下降的坡度越大，即J越大，表明單位流程上的水頭損失越大，如圖2.3的漸擴(kuò)段和閥門等處，表明有較大的局部水頭損失存在。2.流量增加，測(cè)壓管水頭線有何變化？為什么？有 如 下 二 個(gè) 變 化 ：（1）流量增加，測(cè)壓管水頭線（P-P）總降落趨勢(shì)更顯著。這是因?yàn)闇y(cè)壓管水頭，任一斷面起始時(shí)的總水頭E及管道過流斷面面積A為定值時(shí)，Q增大，就增大，則必減小。而且隨流量的增加阻力損失亦增大，管道任一過水?dāng)嗝嫔系目偹^E相應(yīng)減小，故的減小更加顯著。（2）測(cè)壓管水頭線（P-P）的起落變化更為顯著。因?yàn)閷?duì)于兩個(gè)不同直徑的相應(yīng)過水?dāng)嗝嬗惺?/p>

9、中為兩個(gè)斷面之間的損失系數(shù)。管中水流為紊流時(shí)，接近于常數(shù)，又管道斷面為定值，故Q增大，H亦增大，（P-P）線的起落變化就更為顯著。3.測(cè)點(diǎn)2、3和測(cè)點(diǎn)10、11的測(cè)壓管讀數(shù)分別說(shuō)明了什么問題？測(cè)點(diǎn)2、3位于均勻流斷面（圖2.2），測(cè)點(diǎn)高差0.7cm，HP=均為37.1cm（偶有毛細(xì)影響相差0.1mm），表明均勻流同斷面上，其動(dòng)水壓強(qiáng)按靜水壓強(qiáng)規(guī)律分布。測(cè)點(diǎn)10、11在彎管的急變流斷面上，測(cè)壓管水頭差為7.3cm，表明急變流斷面上離心慣性力對(duì)測(cè)壓管水頭影響很大。由于能量方程推導(dǎo)時(shí)的限制條件之一是“質(zhì)量力只有重力”，而在急變流斷面上其質(zhì)量力，除重力外，尚有離心慣性力，故急變流斷面不能選作能量方程的

10、計(jì)算斷面。在繪制總水頭線時(shí)，測(cè)點(diǎn)10、11應(yīng)舍棄。4.試問避免喉管（測(cè)點(diǎn)7）處形成真空有哪幾種技術(shù)措施？分析改變作用水頭（如抬高或降低水箱的水位）對(duì)喉管壓強(qiáng)的影響情況。下述幾點(diǎn)措施有利于避免喉管（測(cè)點(diǎn)7）處真空的形成：（1）減小流量，（2）增大喉管管徑，（3）降低相應(yīng)管線的安裝高程，（4）改變水箱中的液位高度。顯然（1）、（2）、（3）都有利于阻止喉管真空的出現(xiàn)，尤其（3）更具有工程實(shí)用意義。因?yàn)槿艄芟德洳畈蛔?，單單降低管線位置往往就可完全避免真空。例如可在水箱出口接一下垂90彎管，后接水平段，將喉管的高程降至基準(zhǔn)高程00，比位能降至零，比壓能p/得以增大（Z），從而可能避免點(diǎn)7處的真空。至于

11、措施（4）其增壓效果是有條件的，現(xiàn)分析如下：當(dāng)作用水頭增大h時(shí)，測(cè)點(diǎn)7斷面上值可用能量方程求得。取基準(zhǔn)面及計(jì)算斷面1、2、3，計(jì)算點(diǎn)選在管軸線上（以下水柱單位均為cm）。于是由斷面1、2的能量方程（取a2=a3=1）有 (1)因hw1-2可表示成此處c1.2是管段1-2總水頭損失系數(shù)，式中e、s分別為進(jìn)口和漸縮局部損失系數(shù)。又由連續(xù)性方程有故式（1）可變?yōu)?(2)式中可由斷面1、3能量方程求得，即 (3)由此得 (4)代入式( 2)有(Z2+P2/)隨h遞增還是遞減，可由(Z2+P2/)加以判別。因 (5)若1-(d3/d2)4+c1.2/(1+c1.3)>0，則斷面2上的(Z+p/)

12、隨h同步遞增。反之，則遞減。文丘里實(shí)驗(yàn)為遞減情況，可供空化管設(shè)計(jì)參考。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告解答中，d3/d2=1.37/1，Z1=50，Z3=-10，而當(dāng)h=0時(shí)，實(shí)驗(yàn)的(Z2+P2/)=6，將各值代入式(2)、(3)，可得該管道阻力系數(shù)分別為c1.2=1.5，c1.3=5.37。再將其代入式(5)得表明本實(shí)驗(yàn)管道喉管的測(cè)壓管水頭隨水箱水位同步升高。但因(Z2+P2/)接近于零，故水箱水位的升高對(duì)提高喉管的壓強(qiáng)（減小負(fù)壓）效果不顯著。變水頭實(shí)驗(yàn)可證明該結(jié)論正確。5.由畢托管測(cè)量顯示的總水頭線與實(shí)測(cè)繪制的總水頭線一般都有差異，試分析其原因。與畢托管相連通的測(cè)壓管有1、6、8、12、14、16和18管，稱總

13、壓管。總壓管液面的連續(xù)即為畢托管測(cè)量顯示的總水頭線，其中包含點(diǎn)流速水頭。而實(shí)際測(cè)繪的總水頭是以實(shí)測(cè)的值加斷面平均流速水頭v2/2g繪制的。據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料，對(duì)于園管紊流，只有在離管壁約0.12d的位置，其點(diǎn)流速方能代表該斷面的平均流速。由于本實(shí)驗(yàn)畢托管的探頭通常布設(shè)在管軸附近，其點(diǎn)流速水頭大于斷面平均流速水頭，所以由畢托管測(cè)量顯示的總水頭線，一般比實(shí)際測(cè)繪的總水線偏高。因此，本實(shí)驗(yàn)由1、6、8、12、14、16和18管所顯示的總水頭線一般僅供定性分析與討論，只有按實(shí)驗(yàn)原理與方法測(cè)繪總水頭線才更準(zhǔn)確。實(shí)驗(yàn)三 不可壓縮流體恒定流動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理恒定總流動(dòng)量方程為取脫離體，因滑動(dòng)摩擦阻力水平分離，可忽

14、略不計(jì)，故x方向的動(dòng)量方程化為即 式中： hc作用在活塞形心處的水深； D活塞的直徑； Q射流流量； V1x射流的速度； 1動(dòng)量修正系數(shù)。實(shí)驗(yàn)中，在平衡狀態(tài)下，只要測(cè)得Q流量和活塞形心水深hc，由給定的管嘴直徑d和活塞直徑D，代入上式，便可驗(yàn)證動(dòng)量方程，并率定射流的動(dòng)量修正系數(shù)1值。其中，測(cè)壓管的標(biāo)尺零點(diǎn)已固定在活塞的園心處，因此液面標(biāo)尺讀數(shù)，即為作用在活塞園心處的水深。實(shí)驗(yàn)分析與討論1、實(shí)測(cè)與公認(rèn)值(=1.021.05)符合與否？如不符合，試分析原因。 實(shí)測(cè)=1.035與公認(rèn)值符合良好。(如不符合，其最大可能原因之一是翼輪不轉(zhuǎn)所致。為排除此故障，可用4B鉛筆芯涂抹活塞及活塞套表面。)2、帶翼

15、片的平板在射流作用下獲得力矩，這對(duì)分析射流沖擊無(wú)翼片的平板沿x方向的動(dòng)量力有無(wú)影響？為什么？ 無(wú)影響。 因帶翼片的平板垂直于x軸，作用在軸心上的力矩T，是由射流沖擊平板是，沿yz平面通過翼片造成動(dòng)量矩的差所致。即式中 Q射流的流量； Vyz1入流速度在yz平面上的分速； Vyz2出流速度在yz平面上的分速； 1入流速度與圓周切線方向的夾角，接近90°； 2出流速度與圓周切線方向的夾角； r1,2分別為內(nèi)、外圓半徑。該式表明力矩T恒與x方向垂直，動(dòng)量矩僅與yz平面上的流速分量有關(guān)。也就是說(shuō)平板上附加翼片后，盡管在射流作用下可獲得力矩，但并不會(huì)產(chǎn)生x方向的附加力，也不會(huì)影響x方向的流速分

16、量。所以x方向的動(dòng)量方程與平板上設(shè)不設(shè)翼片無(wú)關(guān)。3、通過細(xì)導(dǎo)水管的分流，其出流角度與V2相同，試問對(duì)以上受力分析有無(wú)影響？無(wú)影響。當(dāng)計(jì)及該分流影響時(shí)，動(dòng)量方程為即 該式表明只要出流角度與V1垂直，則x方向的動(dòng)量方程與設(shè)置導(dǎo)水管與否無(wú)關(guān)。4、滑動(dòng)摩擦力為什么可以忽略不記？試用實(shí)驗(yàn)來(lái)分析驗(yàn)證的大小，記錄觀察結(jié)果。(提示：平衡時(shí)，向測(cè)壓管內(nèi)加入或取出1mm左右深的水，觀察活塞及液位的變化) 因滑動(dòng)摩擦力<5墸，故可忽略而不計(jì)。如第三次實(shí)驗(yàn)，此時(shí)hc=19.6cm，當(dāng)向測(cè)壓管內(nèi)注入1mm左右深的水時(shí)，活塞所受的靜壓力增大，約為射流沖擊力的5。假如活動(dòng)摩擦力大于此值，則活塞不會(huì)作軸向移動(dòng)，亦即hc

17、變?yōu)?.7cm左右，并保持不變，然而實(shí)際上，此時(shí)活塞很敏感地作左右移動(dòng)，自動(dòng)調(diào)整測(cè)壓管水位直至hc仍恢復(fù)到19.6cm為止。這表明活塞和活塞套之間的軸向動(dòng)摩擦力幾乎為零，故可不予考慮。5、V2x若不為零，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)什么影響？試結(jié)合實(shí)驗(yàn)步驟7的結(jié)果予以說(shuō)明。按實(shí)驗(yàn)步驟7取下帶翼輪的活塞，使射流直接沖擊到活塞套內(nèi)，便可呈現(xiàn)出回流與x方向的夾角大于90°(其V2x不為零)的水力現(xiàn)象。本實(shí)驗(yàn)測(cè)得135°，作用于活塞套圓心處的水深hc=29.2cm，管嘴作用水頭H0=29.45cm。而相應(yīng)水流條件下，在取下帶翼輪的活塞前，V2x=0，hc=19.6cm。表明V2x若不為零，對(duì)動(dòng)

18、量立影響甚大。因?yàn)閂2x不為零，則動(dòng)量方程變?yōu)?(1)就是說(shuō)hc隨V2及遞增。故實(shí)驗(yàn)中hc> hc。實(shí)際上，hc隨V2及的變化又受總能頭的約束，這是因?yàn)橛赡芰糠匠痰?(2)而 所以 從式(2)知，能量轉(zhuǎn)換的損失較小時(shí)，實(shí)驗(yàn)四 畢托管測(cè)速實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理 （4.1）式中：u畢托管測(cè)點(diǎn)處的點(diǎn)流速； c畢托管的校正系數(shù)； 畢托管全壓水頭與靜水壓頭差。 (4.2)聯(lián)解上兩式可得 (4.3)式中：u 測(cè)點(diǎn)處流速，由畢托管測(cè)定； 測(cè)點(diǎn)流速系數(shù)；H管嘴的作用水頭。實(shí)驗(yàn)分析與討論1.利用測(cè)壓管測(cè)量點(diǎn)壓強(qiáng)時(shí)，為什么要排氣？怎樣檢驗(yàn)排凈與否？畢托管、測(cè)壓管及其連通管只有充滿被測(cè)液體，即滿足連續(xù)條件，才有可能測(cè)得

19、真值，否則如果其中夾有氣柱，就會(huì)使測(cè)壓失真，從而造成誤差。誤差值與氣柱高度和其位置有關(guān)。對(duì)于非堵塞性氣泡，雖不產(chǎn)生誤差，但若不排除，實(shí)驗(yàn)過程中很可能變成堵塞性氣柱而影響量測(cè)精度。檢驗(yàn)的方法是畢托管置于靜水中，檢查分別與畢托管全壓孔及靜壓孔相連通的兩根測(cè)壓管液面是否齊平。如果氣體已排凈，不管怎樣抖動(dòng)塑料連通管，兩測(cè)管液面恒齊平。2.畢托管的動(dòng)壓頭h和管嘴上、下游水位差H之間的大關(guān)系怎樣？為什么？由于 且 即 一般畢托管校正系數(shù)c=11（與儀器制作精度有關(guān)）。喇叭型進(jìn)口的管嘴出流，其中心點(diǎn)的點(diǎn)流速系數(shù)=0.9961。所以h<H。本實(shí)驗(yàn)h=21.1cm，H=21.3cm，c=1.000。3.所

20、測(cè)的流速系數(shù)說(shuō)明了什么？若管嘴出流的作用水頭為H，流量為Q，管嘴的過水?dāng)嗝娣e為A，相對(duì)管嘴平均流速v，則有稱作管嘴流速系數(shù)。若相對(duì)點(diǎn)流速而言，由管嘴出流的某流線的能量方程，可得式中：為流管在某一流段上的損失系數(shù)；為點(diǎn)流速系數(shù)。本實(shí)驗(yàn)在管嘴淹沒出流的軸心處測(cè)得=0.995，表明管嘴軸心處的水流由勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的過程中有能量損失，但甚微。4.據(jù)激光測(cè)速儀檢測(cè)，距孔口23cm軸心處，其點(diǎn)流速系數(shù)為0.996，試問本實(shí)驗(yàn)的畢托管精度如何？如何率定畢托管的修正系數(shù)c？若以激光測(cè)速儀測(cè)得的流速為真值u，則有而畢托管測(cè)得的該點(diǎn)流速為203.46cm/s，則=0.2欲率定畢托管的修正系數(shù)，則可令本例：5.普朗

21、特畢托管的測(cè)速范圍為0.22m/s，軸向安裝偏差要求不應(yīng)大于10度，試說(shuō)明原因。（低流速可用傾斜壓差計(jì)）。（1）施測(cè)流速過大過小都會(huì)引起較大的實(shí)測(cè)誤差，當(dāng)流速u小于0.2m/s時(shí)，畢托管測(cè)得的壓差h亦有若用30傾斜壓差計(jì)測(cè)量此壓差值，因傾斜壓差計(jì)的讀數(shù)值差h為，那么當(dāng)有0.5mm的判讀誤差時(shí)，流速的相對(duì)誤差可達(dá)6%。而當(dāng)流速大于2m/s時(shí)，由于水流流經(jīng)畢托管頭部時(shí)會(huì)出現(xiàn)局部分離現(xiàn)象，從而使靜壓孔測(cè)得的壓強(qiáng)偏低而造成誤差。（2）同樣，若畢托管安裝偏差角（）過大，亦會(huì)引起較大的誤差。因畢托管測(cè)得的流速u是實(shí)際流速u在其軸向的分速ucos，則相應(yīng)所測(cè)流速誤差為若>10，則6.為什么在光、聲、電

22、技術(shù)高度發(fā)展的今天，仍然常用畢托管這一傳統(tǒng)的流體測(cè)速儀器？畢托管測(cè)速原理是能量守恒定律，容易理解。而畢托管經(jīng)長(zhǎng)期應(yīng)用，不斷改進(jìn)，已十分完善 。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量精度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。因而被廣泛應(yīng)用于液、氣流的測(cè)量（其測(cè)量氣體的流速可達(dá)60m/s）。光、聲、電的測(cè)速技術(shù)及其相關(guān)儀器，雖具有瞬時(shí)性，靈敏、精度高以及自動(dòng)化記錄等諸多優(yōu)點(diǎn)，有些優(yōu)點(diǎn)畢托管是無(wú)法達(dá)到的。但往往因其機(jī)構(gòu)復(fù)雜，使用約束條件多及價(jià)格昂貴等因素，從而在應(yīng)用上受到限制。尤其是傳感器與電器在信號(hào)接收與放大處理過程中，有否失真，或者隨使用時(shí)間的長(zhǎng)短，環(huán)境溫度的改變是否飄移等，難以直觀判斷。致使可靠度難以把握，因而所有光、聲

23、、電測(cè)速儀器，包括激光測(cè)速儀都不得不用專門裝置定期率定（有時(shí)是利用畢托管作率定）?？梢哉J(rèn)為至今畢托管測(cè)速仍然是最可信，最經(jīng)濟(jì)可靠而簡(jiǎn)便的測(cè)速方法。實(shí)驗(yàn)五 雷諾實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)分析與討論流態(tài)判據(jù)為何采用無(wú)量綱參數(shù)，而不采用臨界流速？ 雷諾在1883年以前的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)園管流動(dòng)存在兩種流態(tài)層流和紊流，并且存在著層流轉(zhuǎn)化為紊流的臨界流速V，V與流體的粘性及園管的直徑d有關(guān)，即 （1）因此從廣義上看，V不能作為流態(tài)轉(zhuǎn)變的判據(jù)。為了判別流態(tài)，雷諾對(duì)不同管徑、不同粘性液體作了大量的實(shí)驗(yàn)，得出了用無(wú)量綱參數(shù)（vd/）作為管流流態(tài)的判據(jù)。他不但深刻揭示了流態(tài)轉(zhuǎn)變的規(guī)律，而且還為后人用無(wú)量綱化的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研

24、究樹立了典范。用無(wú)量綱分析的雷列法可得出與雷諾數(shù)結(jié)果相同的無(wú)量綱數(shù)?？梢哉J(rèn)為式（1）的函數(shù)關(guān)系能用指數(shù)的乘積來(lái)表示。即 （2）其中K為某一無(wú)量綱系數(shù)。式（2）的量綱關(guān)系為 （3）從量綱和諧原理，得L：21+2=1T：-1=-1 聯(lián)立求解得1=1，2=-1將上述結(jié)果，代入式（2），得 或 雷諾實(shí)驗(yàn)完成了K值的測(cè)定，以及是否為常數(shù)的驗(yàn)證。結(jié)果得到K=2320。于是，無(wú)量綱數(shù)vd/便成了適應(yīng)于任何管徑，任何牛頓流體的流態(tài)轉(zhuǎn)變的判據(jù)。由于雷諾的奉獻(xiàn)，vd/定命為雷諾數(shù)。隨著量綱分析理論的完善，利用量綱分析得出無(wú)量綱參數(shù)，研究多個(gè)物理量間的關(guān)系，成了現(xiàn)今實(shí)驗(yàn)研究的重要手段之一。為何認(rèn)為上臨界雷諾數(shù)無(wú)實(shí)際

25、意義，而采用下臨界雷諾數(shù)作為層流與紊流的判據(jù)？實(shí)測(cè)下臨界雷諾數(shù)為多少？根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，上臨界雷諾數(shù)實(shí)測(cè)值在30005000范圍內(nèi)，與操作快慢，水箱的紊動(dòng)度，外界干擾等密切相關(guān)。有關(guān)學(xué)者做了大量實(shí)驗(yàn)，有的得12000，有的得20000，有的甚至得40000。實(shí)際水流中，干擾總是存在的，故上臨界雷諾數(shù)為不定值，無(wú)實(shí)際意義。只有下臨界雷諾數(shù)才可以作為判別流態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。凡水流的雷諾數(shù)小于下臨界雷諾數(shù)者必為層流。一般實(shí)測(cè)下臨界雷諾數(shù)為2100左右。 雷諾實(shí)驗(yàn)得出的圓管流動(dòng)下臨界雷諾數(shù)2320，而目前一般教科書中介紹采用的下臨界雷諾數(shù)是2000，原因何在？ 下臨界雷諾數(shù)也并非與干擾絕對(duì)無(wú)關(guān)。雷諾實(shí)驗(yàn)是在環(huán)境的

26、干擾極小，實(shí)驗(yàn)前水箱中的水體經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定情況下，經(jīng)反復(fù)多次細(xì)心量測(cè)才得出的。而后人的大量實(shí)驗(yàn)很難重復(fù)得出雷諾實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確數(shù)值，通常在20002300之間。因此，從工程實(shí)用出發(fā)，教科書中介紹的園管下臨界雷諾數(shù)一般是2000。試結(jié)合紊動(dòng)機(jī)理實(shí)驗(yàn)的觀察，分析由層流過渡到紊流的機(jī)理何在？從紊動(dòng)機(jī)理實(shí)驗(yàn)的觀察可知，異重流（分層流）在剪切流動(dòng)情況下，分界面由于擾動(dòng)引發(fā)細(xì)微波動(dòng)，并隨剪切流速的增大，分界面上的波動(dòng)增大，波峰變尖，以至于間斷面破裂而形成一個(gè)個(gè)小旋渦。使流體質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生橫向紊動(dòng)。正如在大風(fēng)時(shí)，海面上波浪滔天，水氣混摻的情況一樣，這是高速的空氣和靜止的海水這兩種流體的界面上，因剪切流動(dòng)而引起的界面失穩(wěn)

27、的波動(dòng)現(xiàn)象。由于園管層流的流速按拋物線分布，過流斷面上的流速梯度較大，而且因壁面上的流速恒為零。相同管徑下，如果平均流速越大則梯度越大，即層間的剪切流速越大，于是就容易產(chǎn)生紊動(dòng)。紊動(dòng)機(jī)理實(shí)驗(yàn)所見的波動(dòng)破裂旋渦質(zhì)點(diǎn)紊動(dòng)等一系列現(xiàn)象，便是流態(tài)從層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯倪^程顯示。分析層流和紊流在運(yùn)動(dòng)學(xué)特性和動(dòng)力學(xué)特性方面各有何差異？層流和紊流在運(yùn)動(dòng)學(xué)特性和動(dòng)力學(xué)特性方面的差異如下表： 運(yùn)動(dòng)學(xué)特性: 動(dòng)力學(xué)特性: 層流: 1.質(zhì)點(diǎn)有律地作分層流動(dòng) 1.流層間無(wú)質(zhì)量傳輸2.斷面流速按拋物線分布 2.流層間無(wú)動(dòng)量交換3.運(yùn)動(dòng)要素?zé)o脈動(dòng)現(xiàn)象 3.單位質(zhì)量的能量損失與流速的一次方成正比紊流: 1.質(zhì)點(diǎn)互相混摻作無(wú)規(guī)則

28、運(yùn)動(dòng) 1.流層間有質(zhì)量傳輸2.斷面流速按指數(shù)規(guī)律分布 2.流層間存在動(dòng)量交換3.運(yùn)動(dòng)要素發(fā)生不規(guī)則的脈動(dòng)現(xiàn)象 3.單位質(zhì)量的能量損失與流速的（1.752）次方成正比實(shí)驗(yàn)六 文丘里流量計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)能量方程式和連續(xù)性方程式，可得不計(jì)阻力作用時(shí)的文氏管過水能力關(guān)系式 式中：h為兩斷面測(cè)壓管水頭差。由于阻力的存在，實(shí)際通過的流量Q恒小于Q。今引入一無(wú)量綱系數(shù)µ=Q/Q（稱為流量系數(shù)），對(duì)計(jì)算所得的流量值進(jìn)行修正。即 另，由水靜力學(xué)基本方程可得氣水多管壓差計(jì)的h為 實(shí)驗(yàn)分析與討論本實(shí)驗(yàn)中，影響文丘里管流量系數(shù)大小的因素有哪些？哪個(gè)因素最敏感？對(duì)d2=0.7cm的管道而言，若因加工精度影響

29、，誤將（d20.01）cm值取代上述d2值時(shí)，本實(shí)驗(yàn)在最大流量下的值將變?yōu)槎嗌?？由?可見本實(shí)驗(yàn)（水為流體）的值大小與Q、d1、d2、h有關(guān)。其中d1、d2影響最敏感。本實(shí)驗(yàn)中若文氏管d1 =1.4cm，d2=0.71cm，通常在切削加工中d1比d2測(cè)量方便，容易掌握好精度，d2不易測(cè)量準(zhǔn)確，從而不可避免的要引起實(shí)驗(yàn)誤差。例如當(dāng)最大流量時(shí)值為0.976，若d2的誤差為0.01cm，那么值將變?yōu)?.006，顯然不合理。為什么計(jì)算流量Q與實(shí)際流量Q不相等？因?yàn)橛?jì)算流量Q是在不考慮水頭損失情況下，即按 理想液體推導(dǎo)的，而實(shí)際流體存在粘性必引起阻力損失，從而減小過流能力，Q<Q，即<1.0

30、。試證氣水多管壓差計(jì)（圖6.4）有下列關(guān)系：如圖6. 4所述，試應(yīng)用量綱分析法，闡明文丘里流量計(jì)的水力特性。運(yùn)用量綱分析法得到文丘里流量計(jì)的流量表達(dá)式，然后結(jié)合實(shí)驗(yàn)成果，便可進(jìn)一步搞清流量計(jì)的量測(cè)特性。對(duì)于平置文丘里管，影響1的因素有：文氏管進(jìn)口直徑d1，喉徑d2、流體的密度、動(dòng)力粘滯系數(shù)及兩個(gè)斷面間的壓強(qiáng)差P。根據(jù)定理有從中選取三個(gè)基本量，分別為：共有6個(gè)物理量，有3個(gè)基本物理量，可得3個(gè)無(wú)量綱數(shù)，分別為：根據(jù)量綱和諧原理，1的量綱式為分別有 L：1=a1+b1-3c1T：0=- b1M：0= c1聯(lián)解得：a1=1，b1=0，c1=0，則同理將各值代入式（1）得無(wú)量綱方程為或?qū)懗蛇M(jìn)而可得流量

31、表達(dá)式為 （2）式（2）與不計(jì)損失時(shí)理論推導(dǎo)得到的 （3） 相似。為計(jì)及損失對(duì)過流量的影響，實(shí)際流量在式（3）中引入流量系數(shù)µQ計(jì)算，變?yōu)?（4）比較（2）、（4）兩式可知，流量系數(shù)µQ與Re一定有關(guān)，又因?yàn)槭剑?）中d2/d1的函數(shù)關(guān)系并不一定代表了式（2）中函數(shù)所應(yīng)有的關(guān)系，故應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)搞清µQ與Re、d2/d1的相關(guān)性。通過以上分析，明確了對(duì)文丘里流量計(jì)流量系數(shù)的研究途徑，只要搞清它與Re及d2/d1的關(guān)系就行了。由實(shí)驗(yàn)所得在紊流過渡區(qū)的µQRe關(guān)系曲線（d2/d1為常數(shù)），可知µQ隨Re 的增大而增大，因恒有<1，故若使實(shí)驗(yàn)的Re

32、增大，µQ將漸趨向于某一小于1 的常數(shù)。另外，根據(jù)已有的很多實(shí)驗(yàn)資料分析，µQ與d1/d2也有關(guān)，不同的d1/d2值，可以得到不同的µQRe關(guān)系曲線，文丘里管通常使d1/d2=2。所以實(shí)用上，對(duì)特定的文丘里管均需實(shí)驗(yàn)率定µQRe的關(guān)系，或者查用相同管徑比時(shí)的經(jīng)驗(yàn)曲線。還有實(shí)用上較適宜于被測(cè)管道中的雷諾數(shù)Re>2×105，使µQ值接近于常數(shù)0.98。流量系數(shù)µQ的上述關(guān)系，也正反映了文丘里流量計(jì)的水力特性。文氏管喉頸處容易產(chǎn)生真空，允許最大真空度為67mH2O。工程中應(yīng)用文氏管時(shí)，應(yīng)檢驗(yàn)其最大真空度是否在允許范圍內(nèi)。據(jù)你

33、的實(shí)驗(yàn)成果，分析本實(shí)驗(yàn)流量計(jì)喉頸最大真空值為多少？本實(shí)驗(yàn)若d1= 1. 4cm，d2= 0. 71cm，以管軸線高程為基準(zhǔn)面，以水箱液面和喉道斷面分別為11和22計(jì)算斷面，立能量方程得則 > 0 <52.22cmH2O即實(shí)驗(yàn)中最大流量時(shí)，文丘里管喉頸處真空度，而由本實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)為60.5cmH2O。進(jìn)一步分析可知，若水箱水位高于管軸線4m左右時(shí)，實(shí)驗(yàn)中文丘里喉頸處的真空度可達(dá)7mH2O（參考能量方程實(shí)驗(yàn)解答六4）。七 沿 程 水 頭 損 失 實(shí) 驗(yàn) 一： 為 什 么 壓 差 計(jì) 的 水 柱 差 就 是 沿 程 水 頭 損 失 ？實(shí) 驗(yàn) 管 道 安 裝 成 向 下 傾 斜 ，是 否 影響

34、 實(shí) 驗(yàn) 成 果 ？現(xiàn) 以 傾 斜 等 徑 管 道 上 裝 設(shè) 的 水 銀 多 管 壓 差 計(jì) 為 例（圖 7. 3）說(shuō) 明（圖 中 A A 為 水 平 線 ）：如 圖 示 0 0 為 基 準(zhǔn) 面 ，以 1 1 和 2 2 為 計(jì) 算 斷 面 ，計(jì) 算 點(diǎn) 在 軸 心 處 ，設(shè) 定 ，由 能 量 方 程 可 得 表 明 水 銀 壓 差 計(jì) 的 壓 差 值 即 為 沿 程 水 頭 損 失 ，且 和 傾 角 無(wú) 關(guān) 。 二： 據(jù) 實(shí) 測(cè) m 值 判 別 本 實(shí) 驗(yàn) 的 流 區(qū) 。（ ）曲 線 的 斜 率 m = 1. 0 1. 8，即 與 成 正 比 ，表 明 流 動(dòng) 為 層 流 m = 1. 0

35、、紊 流光 滑 區(qū) 和 紊 流 過 渡 區(qū)（未 達(dá) 阻 力 平 方 區(qū) ）。 三： 實(shí) 際 工 程 中 鋼 管 中 的 流 動(dòng) ，大 多 為 光 滑 紊 流 或 紊 流 過 渡 區(qū) ，而 水 電 站 泄 洪 洞 的流 動(dòng) ，大 多 為 紊 流 阻 力 平 方 區(qū) ，其 原 因 何 在 ？鋼 管 的 當(dāng) 量 粗 糙 度 一 般 為 0. 2mm，常 溫（）下 ，經(jīng) 濟(jì) 流 速 300cm/s，若 實(shí) 用 管 徑 D =（20 100）cm，其 ，相 應(yīng) 的 = 0. 0002 0. 001，由 莫 迪 圖 知 ，流 動(dòng) 均 處 在 過 渡 區(qū) 。若 需 達(dá) 到 阻 力 平 方 區(qū) ，那 么 相

36、應(yīng) 的 ，流 速 應(yīng) 達(dá) 到（5 9）m/s。這 樣 高 速 的 有 壓管 流 在 實(shí) 際 工 程 中 非 常 少 見 。而 泄 洪 洞 的 當(dāng) 量 粗 糙 度 可 達(dá)（1 9）mm，洞 徑 一 般 為 （2 3）m，過 流 速 往 往 在（ ）m/s以 上 ，其 大 于 ，故 一 般 均 處 于 阻 力 平 方 區(qū) 。 四： 管 道 的 當(dāng) 量 粗 糙 度 如 何 測(cè) 得 ？當(dāng) 量 粗 糙 度 的 測(cè) 量 可 用 實(shí) 驗(yàn) 的 同 樣 方 法 測(cè) 定 及 的 值 ，然 后 用 下 式 求 解 ：（1）考 爾 布 魯 克 公 式      

37、60;  （1）迪 圖 即 是 本 式 的 圖 解 。（2）S·J公 式         （2）（3）Barr公 式         （3）（3）式 精 度 最 高 。在 反 求 時(shí) ，（2）式 開 方 應(yīng) 取 負(fù) 號(hào) 。也 可 直 接 由 關(guān) 系 在 莫 迪 圖 上 查 得，進(jìn) 而 得 出 當(dāng) 量 粗 糙 度 值 。 五： 本 次 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 與 莫 迪 圖 吻 合 與 否 ？試 分 析 其 原 因 。通 常 試 驗(yàn) 點(diǎn) 所 繪

38、得 的 曲 線 處 于 光 滑 管 區(qū) ，本 報(bào) 告 所 列 的 試 驗(yàn) 值 ，也 是 如 此 。但 是 ，有 的 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 相 應(yīng) 點(diǎn) 落 到 了 莫 迪 圖 中 光 滑 管 區(qū) 的 右 下 方 。對(duì) 此 必 須 認(rèn) 真 分 析 。如 果 由 于 誤 差 所 致 ，那 么 據(jù) 下 式 分 析     d 和 Q 的 影 響 最 大 ，Q 有 2% 誤 差 時(shí) ， 就 有 4% 的 誤 差 ，而 d 有 2% 誤 差 時(shí) ， 可 產(chǎn) 生 10% 的 誤 差 。Q 的 誤 差 可 經(jīng) 多 次 測(cè) 量 消 除 ，而 d 值 是 以 實(shí) 驗(yàn) 常 數(shù) 提

39、供 的 ，由 儀 器 制 作 時(shí) 測(cè) 量 給 定 ，一 般 < 1%。如 果 排 除 這 兩 方 面 的 誤 差 ，實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 仍 出 現(xiàn) 異 常 ，那 么 只 能 從 細(xì) 管 的 水 力 特 性 及 其 光 潔 度 等 方 面 作 深 入 的 分 析 研 究 。還 可 以 從 減 阻 劑 對(duì) 水 流 減 阻 作 用 上 作 探 討 ，因?yàn)?自 動(dòng) 水 泵 供 水 時(shí) ，會(huì) 滲 入 少 量 油 脂 類 高 分 子 物 質(zhì) ?？?之 ，這 是 尚 待 進(jìn) 一 步 探 討 的 問 題 。（八）局部阻力實(shí)驗(yàn)1、結(jié)合實(shí)驗(yàn)成果，分析比較突擴(kuò)與突縮在相應(yīng)條件下的局部損失大小關(guān)系。由式 及 表明影

40、響局部阻力損失的因素是和，由于有 突擴(kuò)： 突縮：則有 當(dāng) 或 時(shí)，突然擴(kuò)大的水頭損失比相應(yīng)突然收縮的要大。在本實(shí)驗(yàn)最大流量Q下，突擴(kuò)損失較突縮損失約大一倍，即。接近于1時(shí)，突擴(kuò)的水流形態(tài)接近于逐漸擴(kuò)大管的流動(dòng)，因而阻力損失顯著減小。 2.結(jié)合流動(dòng)演示儀的水力現(xiàn)象，分析局部阻力損失機(jī)理何在？產(chǎn)生突擴(kuò)與突縮局部阻力損失的主要部位在哪里？怎樣減小局部阻力損失？流動(dòng)演示儀 I-VII型可顯示突擴(kuò)、突縮、漸擴(kuò)、漸縮、分流、合流、閥道、繞流等三十余種內(nèi)、外流的流動(dòng)圖譜。據(jù)此對(duì)局部阻力損失的機(jī)理分析如下：從顯示的圖譜可見，凡流道邊界突變處，形成大小不一的旋渦區(qū)。旋渦是產(chǎn)生損失的主要根源。由于水質(zhì)點(diǎn)的無(wú)規(guī)則運(yùn)

41、動(dòng)和激烈的紊動(dòng)，相互摩擦，便消耗了部分水體的自儲(chǔ)能量。另外，當(dāng)這部分低能流體被主流的高能流體帶走時(shí)，還須克服剪切流的速度梯度，經(jīng)質(zhì)點(diǎn)間的動(dòng)能交換，達(dá)到流速的重新組合，這也損耗了部分能量。這樣就造成了局部阻力損失。從流動(dòng)儀可見，突擴(kuò)段的旋渦主要發(fā)生在突擴(kuò)斷面以后，而且與擴(kuò)大系數(shù)有關(guān)，擴(kuò)大系數(shù)越大，旋渦區(qū)也越大，損失也越大，所以產(chǎn)生突擴(kuò)局部阻力損失的主要部位在突擴(kuò)斷面的后部。而突縮段的旋渦在收縮斷面前后均有。突縮前僅在死角區(qū)有小旋渦，且強(qiáng)度較小，而突縮的后部產(chǎn)生了紊動(dòng)度較大的旋渦環(huán)區(qū)。可見產(chǎn)生突縮水頭損失的主要部位是在突縮斷面后。從以上分析知。為了減小局部阻力損失，在設(shè)計(jì)變斷面管道幾何邊界形狀時(shí)應(yīng)

42、流線型化或盡量接近流線型，以避免旋渦的形成，或使旋渦區(qū)盡可能小。如欲減小本實(shí)驗(yàn)管道的局部阻力，就應(yīng)減小管徑比以降低突擴(kuò)段的旋渦區(qū)域；或把突縮進(jìn)口的直角改為園角，以消除突縮斷面后的旋渦環(huán)帶，可使突縮局部阻力系數(shù)減小到原來(lái)的1/21/10。突然收縮實(shí)驗(yàn)管道，使用年份長(zhǎng)后，實(shí)測(cè)阻力系數(shù)減小，主要原因也在這里。3.現(xiàn)備有一段長(zhǎng)度及聯(lián)接方式與調(diào)節(jié)閥（圖5.1）相同，內(nèi)徑與實(shí)驗(yàn)管道相同的直管段，如何用兩點(diǎn)法測(cè)量閥門的局部阻力系數(shù)？?jī)牲c(diǎn)法是測(cè)量局部阻力系數(shù)的簡(jiǎn)便有效辦法。它只需在被測(cè)流段（如閥門）前后的直管段長(zhǎng)度大于（2040）d的斷面處，各布置一個(gè)測(cè)壓點(diǎn)便可。先測(cè)出整個(gè)被測(cè)流段上的總水頭損失，有式中： 分

43、別為兩測(cè)點(diǎn)間互不干擾的各個(gè)局部阻力段的阻力損失； 被測(cè)段的局部阻力損失； 兩測(cè)點(diǎn)間的沿程水頭損失。然后，把被測(cè)段（如閥門）換上一段長(zhǎng)度及聯(lián)接方法與被測(cè)段相同，內(nèi)徑與管道相同的直管段，再測(cè)出相同流量下的總水頭損失，同樣有所以 4、實(shí)驗(yàn)測(cè)得突縮管在不同管徑比時(shí)的局部阻力系數(shù)如下：序號(hào)12345d2/d10.20.40.60.81.00.480.420.320.180試用最小二乘法建立局部阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式（1）確定經(jīng)驗(yàn)公式類型現(xiàn)用差分判別法確定。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得等差相應(yīng)的差分，其一、二級(jí)差分如下表i123450.20.20.20.2-0.06-0.1-0.04-0.18-0.04-0.04-0.04

44、二級(jí)差分為常數(shù)，故此經(jīng)驗(yàn)公式類型為 （1）（2）用最小二乘法確定系數(shù)令 是實(shí)驗(yàn)值與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值的偏差。如用表示偏差的平方和，即 （2）為使為最小值，則必須滿足 于是式（2）分別對(duì)、求偏導(dǎo)可得 （3）列表計(jì)算如下：10.20.480.040.00820.40.420.160.06430.60.320.360.21640.80.180.640.51251.001.001.00總和10.00160.0960.019220.02560.1680.067230.1300.1920.11540.4100.1440.11551.0000總和將上表中最后一行數(shù)據(jù)代入方程組（3），得到 （4）解得 ，代入式（

45、1）有于是得到突然收縮局部阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式為 或 （5）5.試說(shuō)明用理論分析法和經(jīng)驗(yàn)法建立相關(guān)物理量間函數(shù)關(guān)系式的途徑。突擴(kuò)局部阻力系數(shù)公式是由理論分析法得到的。一般在具備理論分析條件時(shí)，函數(shù)式可直接由理論推演得，但有時(shí)條件不夠，就要引入某些假定。如在推導(dǎo)突擴(kuò)局部阻力系數(shù)時(shí)，假定了“在突擴(kuò)的環(huán)狀面積上的動(dòng)水壓強(qiáng)按靜水壓強(qiáng)規(guī)律分布”。引入這個(gè)假定的前提是有充分的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，證明這個(gè)假定是合理的。理論推導(dǎo)得出的公式，還需通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其正確性。這是先理論分析后實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的一個(gè)過程。經(jīng)驗(yàn)公式有多種建立方法，突縮的局部阻力系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式是在實(shí)驗(yàn)取得了大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步作數(shù)學(xué)分析得出的。這是先實(shí)驗(yàn)后分析

46、歸納的一個(gè)過程。但通常的過程應(yīng)是先理論分析（包括量綱分析等）后實(shí)驗(yàn)研究，最后進(jìn)行分析歸納。九孔 口 管 嘴 實(shí) 驗(yàn)一. 結(jié) 合 觀 測(cè) 不 同 類 型 管 嘴 與 孔 口 出 流 的 流 股 特 征 ，分 析 流 量 系 數(shù) 不 同 的 原 因 及 增 大 過 流 能 力 的 途 徑 。據(jù) 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 解 答 的 實(shí) 際 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 可 知 ，流 股 形 態(tài) 及 流 量 系 數(shù) 如 下 ：園 角 管 嘴 出 流 的 流 股 呈 光 滑 園 柱 形 ，u = 0. 935；直 角 管 嘴 出 流 的 流 股 呈 園 柱 形 麻 花 狀 扭 變 ，u = 0. 816；園 錐 管 嘴 出

47、流 的 流 股 呈 光 滑 園 柱 形 ，u = 0. 934；孔 口 出 流 的 流 股 在 出 口 附 近 有 側(cè) 收 縮 ，呈 光 滑 園 柱 形 ，u = 0. 611。影 響 流 量 系 數(shù) 大 小 的 原 因 有 ：（1）出 口 附 近 流 股 直 徑 ，孔 口 為 ，其 余 同 管 嘴 的 出 口 內(nèi) 徑 ， = 1。（2）直 角 進(jìn) 口 管 嘴 出 流 ，u 大 于 孔 口 ， 是 因 為 前 者 進(jìn) 口 段 后 由 于 分 離 ，使 流 股 側(cè) 收 縮 而 引 起 局 部 真 空（實(shí) 際 實(shí) 驗(yàn) 實(shí) 測(cè) 局 部 真 空 度 為 16cm），產(chǎn) 生 抽 吸 作 用 從 而 加 大 過 流 能 力 。后 者 孔 口 出 流 流 股 側(cè) 面 均 為 大 氣 壓 ，無(wú) 抽 吸 力 存 在 。（3）直 角 進(jìn) 口 管 嘴 的 流 股 呈 扭 變 ，說(shuō) 明 橫 向 脈 速 大