《流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)》指示書(2014年版)

1、流體力學(xué)綜合實(shí) 驗(yàn) 指 示 書向文英 江岸城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院二O一四年十一月目 錄實(shí)驗(yàn)一 流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 不可壓縮恒定流能量方程實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 文丘里流量系數(shù)校正實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 不可壓縮恒定流動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)五 沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六 局部水頭損失實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)七 孔口與管嘴出流實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八 雷諾與滲流實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)九 水面曲線與流動(dòng)現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十 明渠流動(dòng)與堰流實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、驗(yàn)證靜力學(xué)的基本方程；2、學(xué)會(huì)使用測(cè)壓管與差壓計(jì)的量測(cè)技能；3、理解絕對(duì)壓強(qiáng)與相對(duì)壓強(qiáng)及毛細(xì)管現(xiàn)象；4、靈活應(yīng)用靜力學(xué)的基本知識(shí)進(jìn)行實(shí)際工程量測(cè)。二、實(shí)驗(yàn)原理1、重力作用下不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程：

2、 2、靜壓強(qiáng)分布規(guī)律： 式中：z被測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)面的位置高度； 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水箱中液面壓強(qiáng)； 液體容重； h被測(cè)點(diǎn)在液體中的淹沒(méi)深度。3、等壓面原理：對(duì)于連續(xù)的同種介質(zhì)，流體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，水平面即等壓面。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)儀器：流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀儀器元件：測(cè)壓管、U型測(cè)壓管、打氣球、通氣閥、放水閥、截止閥、量杯流體介質(zhì)：水、油、氣實(shí)驗(yàn)裝置如圖： 流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀4、 實(shí)驗(yàn)要求1、熟練并能準(zhǔn)確進(jìn)行測(cè)壓管的讀數(shù)；2、控制與測(cè)定液面的絕對(duì)壓強(qiáng)或相對(duì)壓強(qiáng)；3、分析測(cè)定介質(zhì)容重；4、驗(yàn)證靜力學(xué)基本方程；5、由等壓面原理分析壓差值。五、實(shí)驗(yàn)步驟與方法 1、熟悉實(shí)驗(yàn)裝

3、置各部分的功能與作用； 2、打開通氣閥，使液面與大氣相通。記錄水箱液面高程和測(cè)壓管液面高程。 3、液面增壓。關(guān)閉通氣閥、放水閥、截止閥，用打氣球加壓，記錄水箱液面高程和測(cè)壓管液面高程，計(jì)算各點(diǎn)壓強(qiáng)、及各點(diǎn)測(cè)壓管水頭、；繼續(xù)加壓數(shù)次并記錄計(jì)算。 4、液面減壓。關(guān)閉通氣閥和截止閥，打開放水閥放出一定水量后關(guān)閉放水閥，記錄水箱液面高程和測(cè)壓管液面高程，計(jì)算各點(diǎn)壓強(qiáng)、及各點(diǎn)測(cè)壓管水頭、；繼續(xù)減壓數(shù)次并記錄計(jì)算。 5、分別加壓三次，使U型測(cè)壓管中水面與油水交界面齊平，記錄水箱液面高程和測(cè)壓管液面高程并計(jì)算其平均值，要求三次差值間的誤差2mm。 6、分別減壓三次，使U型測(cè)壓管中水面與油面齊平，記錄水箱液面

4、高程和測(cè)壓管液面高程并計(jì)算其平均值，要求三次差值間的誤差2mm。 7、計(jì)算油容重。六、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理 1、基本參數(shù)：測(cè)點(diǎn)標(biāo)高： cm， cm， cm基準(zhǔn)面選在： 測(cè)點(diǎn)位能： cm， cm， cm水溶重： N/cm3 2、記錄計(jì)算：表1 壓強(qiáng)水頭與測(cè)壓管水頭測(cè)量成果表 單位：cm實(shí)驗(yàn)條件次數(shù)水箱液面高程測(cè)壓管液面高程壓強(qiáng)水頭測(cè)壓管水頭1123123表2 油容重測(cè)量與計(jì)算成果表 單位：cm實(shí)驗(yàn)條件次數(shù)水箱液面高程測(cè)壓管液面高程-平均值油容重(N/3）且U型測(cè)壓管中水面與油水交界面齊平1=23且U型測(cè)壓管中水面與油面齊平123七、問(wèn)題及分析 1、在毛細(xì)管現(xiàn)象影響下，測(cè)壓管的讀數(shù)如何減少誤差？ 2

5、、靜止流體中，不同斷面測(cè)壓管水頭線如何變化？ 3、根據(jù)等壓面原理，找出幾個(gè)等壓面。 4、當(dāng)，求出絕對(duì)壓強(qiáng)與相對(duì)壓強(qiáng)；當(dāng)，求出的相對(duì)壓強(qiáng)、絕對(duì)壓強(qiáng)和真空值。實(shí)驗(yàn)二 不可壓縮恒定流能量方程實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握均勻流的壓強(qiáng)分布規(guī)律以及非均勻流的壓強(qiáng)分布特性；2、驗(yàn)證不可壓縮流體恒定流動(dòng)中各種能量間的相互轉(zhuǎn)換；3、學(xué)會(huì)使用測(cè)壓管與測(cè)速管測(cè)量壓強(qiáng)水頭、流速水頭與總水頭；4、了解畢托管測(cè)速原理。 二、實(shí)驗(yàn)原理1、均勻流斷面壓強(qiáng)分布規(guī)律： 2、不可壓縮流體恒定流動(dòng)能量方程：3、畢托管點(diǎn)流速： 式中：z被測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)面的位置高度；p被測(cè)點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)，為壓強(qiáng)水頭；p s為滯止點(diǎn)的壓強(qiáng)，用相對(duì)壓強(qiáng)表示；流速

6、水頭，為動(dòng)能修正系數(shù)；液體容重；兩斷面間的水頭損失；兩斷面間的測(cè)壓管水頭差；比托管修正系數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)儀器：能量方程實(shí)驗(yàn)儀儀器元件：自循環(huán)供水系統(tǒng)、測(cè)壓管、測(cè)速管、滑動(dòng)測(cè)量尺、放水閥、秒表、水桶、電子秤流體介質(zhì)：水、氣實(shí)驗(yàn)裝置如圖：能量方程實(shí)驗(yàn)儀四、實(shí)驗(yàn)要求1、掌握均勻流過(guò)流斷面的測(cè)壓管水頭分布規(guī)律；2、分析非均勻流動(dòng)轉(zhuǎn)彎段上過(guò)流斷面的測(cè)壓管水頭的變化規(guī)律；3、分析測(cè)定各斷面的壓強(qiáng)水頭、流速水頭與總水頭值及其相互轉(zhuǎn)換；4、測(cè)定點(diǎn)流速，了解畢托管測(cè)速原理；5、繪制測(cè)壓管水頭線和總水頭線。五、實(shí)驗(yàn)步驟與方法1、 熟悉實(shí)驗(yàn)裝置各部分的功能，記錄有關(guān)常數(shù)； 2、啟動(dòng)供水系統(tǒng)，檢查測(cè)壓管液面讀

7、數(shù)并排氣；3、全開調(diào)節(jié)閥，穩(wěn)定后利用體積時(shí)間法測(cè)定流量； 4、記錄各點(diǎn)測(cè)壓管水頭、測(cè)速管值，計(jì)算相應(yīng)水力要素如壓強(qiáng)水頭、流速水頭、總水頭、及測(cè)壓管水頭差和總水頭差。5、比較均勻流與非均勻流斷面的測(cè)壓管水頭值。六、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理 1、基本參數(shù)水箱液面高程： cm，上管道軸線高程 cm，下管道軸線高程 cm管道直徑： cm， cm， cm 2、記錄計(jì)算表1 測(cè)點(diǎn)液面讀數(shù)與斷面能量轉(zhuǎn)換記錄計(jì)算表 單位：cm測(cè)點(diǎn)號(hào)位置水頭Z壓強(qiáng)水頭測(cè)壓管水頭流速水頭總水頭H測(cè)壓管水頭差總水頭差12345678910111213141516171819體積：V= cm3，測(cè)流時(shí)間：t= s，流量：Q= cm3/s根

8、據(jù)表1數(shù)據(jù)用方格紙繪制出總水頭線H-H和測(cè)壓管水頭線P-P（見(jiàn)下圖）。表2 畢托管測(cè)速實(shí)驗(yàn)記錄計(jì)算表 單位：cm畢托管測(cè)點(diǎn)號(hào)6/78/912/1314/1516/1718/19測(cè)速管讀數(shù)測(cè)壓管讀數(shù)測(cè)點(diǎn)流速水頭測(cè)點(diǎn)流速（cm/s）體積：V= cm，測(cè)流時(shí)間：t= s，流量：Q= cm3/s七、問(wèn)題及分析1、均勻流斷面測(cè)壓管水頭、壓強(qiáng)分布與非均勻流斷面測(cè)壓管水頭與壓強(qiáng)分布是否相同？2、實(shí)際流體測(cè)壓管水頭沿程是否可以升高？總水頭沿程變化如何？各部分能量如何進(jìn)行轉(zhuǎn)換？3、當(dāng)流量增加，測(cè)壓管水頭線是否變化？4、如何利用現(xiàn)有的測(cè)壓管與測(cè)速管測(cè)量某點(diǎn)的點(diǎn)流速？5、畢托管測(cè)定的流速是否準(zhǔn)確？原因何在？6、沿程

9、水頭損失與局部水頭損失如何測(cè)定？實(shí)驗(yàn)三 文丘里流量系數(shù)校正實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)測(cè)定流量系數(shù)，掌握文丘里流量計(jì)測(cè)量管道流量的計(jì)能；2、掌握復(fù)式壓差計(jì)量測(cè)壓差的技能。 二、實(shí)驗(yàn)原理 1、不可壓縮流體恒定流動(dòng)能量方程： 2、連續(xù)性方程： 3、文丘里管流量測(cè)量原理： 其中： ， 式中：z被測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)面的位置高度； p被測(cè)點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)，為壓強(qiáng)水頭；p s為滯止點(diǎn)的壓強(qiáng)，用相對(duì)壓強(qiáng)表示； 流速水頭，為動(dòng)能修正系數(shù)； 液體容重；兩斷面間的水頭損失； 兩斷面間的測(cè)壓管水頭差； K文丘里常數(shù)；流量系數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)儀器： 文丘里實(shí)驗(yàn)儀儀器元件：自循環(huán)供水系統(tǒng)、文丘里流量計(jì)、復(fù)式壓差計(jì)、滑動(dòng)測(cè)量尺

10、、放水閥、秒表、水桶、電子秤流體介質(zhì)：水、氣實(shí)驗(yàn)裝置如圖：文丘里實(shí)驗(yàn)儀四、實(shí)驗(yàn)要求1、測(cè)定管道實(shí)際流量；2、繪制流量壓差曲線圖（Qh）、雷諾數(shù)與流量系數(shù)曲線圖（Rel）。五、實(shí)驗(yàn)步驟與方法 1、熟悉實(shí)驗(yàn)儀器，記錄有關(guān)參數(shù)。 2、啟動(dòng)電源供水，全開流量調(diào)節(jié)閥，排除管道內(nèi)氣體；同時(shí)觀察多管壓差計(jì)液面是否全部處于滑動(dòng)測(cè)量尺標(biāo)尺讀數(shù)范圍內(nèi)，若是則照步驟3繼續(xù)；若不是則需： 3、關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，待多管壓差計(jì)液面穩(wěn)定后逐次松開壓差計(jì)上的兩氣閥，使1、4測(cè)管液面大約為28.5cm，2、3測(cè)管液面大約為24.5cm后擰緊壓差計(jì)氣閥，然后再全開流量調(diào)節(jié)閥檢查壓差計(jì)液面直至符合要求為止。 4、校核。關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥

11、，檢查多管壓差計(jì)壓差是否為零，即：h=h1-h2+h3-h4=0。由于毛細(xì)現(xiàn)象的存在，容許校核時(shí)h2mm。 5、全開流量調(diào)節(jié)閥，待流量穩(wěn)定后測(cè)記流量、壓差計(jì)讀數(shù)并記入記錄表中。 6、調(diào)節(jié)流量，照步驟5再測(cè)記多次。 7、實(shí)驗(yàn)完成后關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，再次校核壓差計(jì)壓差是否在容許誤差以內(nèi)；若超過(guò)則應(yīng)當(dāng)排除故障重新實(shí)驗(yàn)。確認(rèn)無(wú)誤后關(guān)閉電源，將儀器恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前狀態(tài)。六、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理 1、基本參數(shù)： 恒定液面高程： cm，管道軸線高程： cm 管道直徑： cm， 喉道直徑： cm, 水溫：T= 運(yùn)動(dòng)粘度： cm2/s 雷諾常數(shù)： s/cm3，文丘里常數(shù)：K= cm2.5/s 2、記錄計(jì)算： 表1 記錄

12、表序號(hào)壓差計(jì)讀數(shù)（cm）體積V（cm3）時(shí)間t（s）h1h2h3h412345678 表2 計(jì)算表序號(hào)實(shí)際流量Q(cm3/s)壓差(cm)雷諾數(shù)理論流量(cm3/s)流量系數(shù)12345678 3、用坐標(biāo)紙繪制流量壓差曲線圖（Qh）、雷諾數(shù)與流量系數(shù)曲線圖（Rel）。七、問(wèn)題及分析1、文丘里喉管中是否產(chǎn)生負(fù)壓，根據(jù)實(shí)驗(yàn)如何減少文丘里管中喉管中的負(fù)壓？最大可能真空有多大？2、文丘里管中流量系數(shù)的影響因素有那些？3、為什么實(shí)際流量與理論流量不同？何者大？實(shí)驗(yàn)四 不可壓縮恒定流動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、驗(yàn)證不可壓縮流體恒定流動(dòng)量方程；2、靈活應(yīng)用靜力學(xué)的基本知識(shí)，由測(cè)壓管推求壓力。二、實(shí)驗(yàn)原理 不可

13、壓縮流體恒定流動(dòng)量方程： 忽略滑動(dòng)摩擦阻力，則式左為 式右為： 即： 則： 管嘴流量系數(shù)： 式中：D活塞直徑；hc活塞形心水深； Q管嘴出流量，即射流流量；管嘴出流流速，即射流流速； 動(dòng)量修正系數(shù)；射流對(duì)活塞沖擊力； 液體密度。實(shí)驗(yàn)中，在平衡狀態(tài)下，只要測(cè)得流量Q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)值。其中，測(cè)壓管的標(biāo)尺零點(diǎn)已固定在活塞的圓心處，因此液面標(biāo)尺讀數(shù)，即為作用在活塞圓心處的水深。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)儀器：動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)儀儀器元件：自循環(huán)供水系統(tǒng)、帶活塞的測(cè)壓管、測(cè)壓管、水位調(diào)節(jié)板、秒表、水桶、電子秤流體介質(zhì)：水實(shí)驗(yàn)裝

14、置如圖：動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)儀四、實(shí)驗(yàn)要求1、熟練進(jìn)行測(cè)壓管的壓力測(cè)量，準(zhǔn)確讀取測(cè)壓管水位；2、測(cè)定孔口、管嘴作用水頭，驗(yàn)證孔口與管嘴出流的流量系數(shù)；3、觀察理解射流與孔口出流的水力現(xiàn)象；4、測(cè)定平板的沖擊力；5、測(cè)定不可壓縮流體恒定流的射流沖擊力。五、實(shí)驗(yàn)步驟與方法1、 熟悉實(shí)驗(yàn)裝置各部分名稱、結(jié)構(gòu)特征，作用性能，記錄有關(guān)常數(shù)。 2、啟動(dòng)供水系統(tǒng)，打開調(diào)速器開關(guān)，水泵啟動(dòng)23分鐘后，關(guān)閉23秒鐘，以利用回水排除離心式水泵內(nèi)滯留的空氣；3、調(diào)整測(cè)壓管位置。待恒壓水箱滿頂溢流后，松開測(cè)壓管固定螺絲，調(diào)整方位，要求測(cè)壓管垂直、螺絲對(duì)準(zhǔn)十字中心，使活塞轉(zhuǎn)動(dòng)松快。然后旋轉(zhuǎn)螺絲固定好。4、測(cè)讀水位。標(biāo)尺的零點(diǎn)已

15、固定在活塞園心的高程上。當(dāng)測(cè)壓管內(nèi)液面穩(wěn)定后，記下測(cè)壓管內(nèi)液面的標(biāo)尺讀數(shù)，即hc值。5、測(cè)量流量。利用體積時(shí)間法，在上回水管的出口處測(cè)量射流的流量，流量時(shí)間要求在1520秒以上，可用塑料桶等容器，通過(guò)活動(dòng)漏斗接水，再用量筒測(cè)量其體積(亦可用重量法測(cè)量)。6、改變水頭重復(fù)實(shí)驗(yàn)。逐次打開不同高度上的溢水孔蓋，改變管嘴的作用水頭。調(diào)節(jié)調(diào)速器，使溢流量適中，待水頭穩(wěn)定后，按35步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。7、驗(yàn)證v2=0對(duì)Fx的影響。取下平板活塞，使水流沖擊到活塞套內(nèi)，調(diào)整好位置，使反射水流的回射角度一致，記錄回射角度的目估值、測(cè)壓管作用水深hc和管嘴作用水頭H0。6、 實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理 1、基本參數(shù)：管嘴直

16、徑：d= m，活塞直徑：D= m，管嘴形心高程： m 2、記錄計(jì)算： 記錄計(jì)算表序號(hào)體積V(m3)時(shí)間t(s)流量Q（m3/s）活塞作用水頭hc（m）射流流速（m/s）動(dòng)量力（N）動(dòng)量修正系數(shù)管嘴作用水頭（m）管嘴流量系數(shù)123456七、問(wèn)題及分析1、動(dòng)量修正系數(shù)是否等于1，為什么？2、帶翼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)量方程有無(wú)影響，為什么？3、滑動(dòng)摩擦力為什么可以忽略不及？試用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)五 沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、加深了解圓管層流和紊流的沿程損失隨流速變化的規(guī)律；2、掌握管道沿程阻力系數(shù)的量測(cè)技術(shù)及壓差計(jì)的量測(cè)方法；3、分析

17、沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理1、能量損失： 2、沿程水頭損失： 沿程阻力系數(shù)： 其中： 層流： 紊流： 式中：沿程水頭損失；沿程阻力系數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)儀器：沿程阻力實(shí)驗(yàn)儀儀器元件：自循環(huán)供水系統(tǒng)、水氣壓差計(jì)、滑動(dòng)量尺、電測(cè)儀、水封器、秒表、水桶、電子秤流體介質(zhì)：水、氣實(shí)驗(yàn)裝置如圖：沿程阻力實(shí)驗(yàn)儀四、實(shí)驗(yàn)要求1、測(cè)壓管水頭差測(cè)定；2、水溫測(cè)定并計(jì)算雷諾數(shù)；3、流量測(cè)定；4、沿程阻力系數(shù)與損失的計(jì)算。五、實(shí)驗(yàn)步驟與方法 1、熟悉實(shí)驗(yàn)儀器，記錄有關(guān)參數(shù)。 2、打開電測(cè)儀電源，預(yù)熱10min。 3、調(diào)試儀器： （1）、全開供水閥和旁通閥，啟動(dòng)水泵供水，然后打開流量調(diào)節(jié)閥，排凈實(shí)驗(yàn)管

18、道內(nèi)氣體后關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥。 （2）、松開壓力傳感器上的兩旋鈕F1、F2，使之滲水；同時(shí)逐根檢查并輕彈連通管以排除其中的氣體和雜質(zhì)，排凈后擰緊F1、F2。 4、校零： 步驟3完成后，檢查壓差計(jì)壓差是否為零（允許誤差1mm），若不能達(dá)到要求則應(yīng)再調(diào)試直至合格，然后將電測(cè)儀讀數(shù)調(diào)至零點(diǎn)備用。 5、層流區(qū)量測(cè)： （1）、微開流量調(diào)節(jié)閥，穩(wěn)定23min后首先以測(cè)流時(shí)間不少于2min測(cè)記流量，然后測(cè)記壓差計(jì)讀數(shù)和水溫； （2）、略微調(diào)大流量，照上法再測(cè)記24次。 6、層流紊流過(guò)渡區(qū)量測(cè)： （1）、層流區(qū)量測(cè)完成后，繼續(xù)調(diào)大流量，使壓差計(jì)壓差大約為2cm后以測(cè)流時(shí)間不少于30s測(cè)記流量，然后測(cè)記壓差計(jì)讀數(shù)和

19、水溫； （2）、繼續(xù)調(diào)大流量，使壓差計(jì)大致以每次遞增12cm壓差后再照上法測(cè)記24次。 7、紊流光滑區(qū)量測(cè)： （1）、層流紊流過(guò)渡區(qū)量測(cè)完成后，首先關(guān)閉連通管上下游止水夾，然后全開流量調(diào)節(jié)閥，以約15s時(shí)間測(cè)記流量、測(cè)記電測(cè)儀讀數(shù)和水溫； （2）、逐步關(guān)小旁通閥，使電測(cè)儀讀數(shù)每次遞增100150cm直至旁通閥全部關(guān)閉，再照上法測(cè)記35次（隨著流量的增大，測(cè)流時(shí)間相應(yīng)縮短）。 8、測(cè)試完成后，先將旁通閥全部打開，然后關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，再開啟上下游止水夾，重新校核；無(wú)誤后關(guān)閉水泵電源和電測(cè)儀開關(guān)，將儀器恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前狀態(tài)。六、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理 1、基本參數(shù)： 管道直徑： d= cm ； 實(shí)驗(yàn)段長(zhǎng)度：

20、L= cm 計(jì)算常數(shù)：= cm5/s2 2、記錄計(jì)算：序號(hào)體積V(cm3)時(shí)間t(s)流量Q(cm3/s)流速(cm/s)水溫T()粘度(cm2/s)雷諾數(shù)Re壓差計(jì)讀數(shù)（cm）沿程阻力損失(cm)沿程阻力損失系數(shù)Re<2320h1h212345678910 3、繪制lglghf曲線，并確定直線斜率。七、問(wèn)題及分析1、為什么壓差計(jì)的水柱差就是沿程水頭損失?如實(shí)驗(yàn)管道安裝成傾斜，是否影響實(shí)驗(yàn)成果?2、據(jù)實(shí)驗(yàn)資料判別本實(shí)驗(yàn)的流動(dòng)型態(tài)和流區(qū)；3、實(shí)際鋼管中的流動(dòng)，大多為光滑紊流或紊流過(guò)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?4、管道的當(dāng)量粗糙度如何測(cè)得?5、本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果與

21、莫迪圖吻合與否?試分析其原因。實(shí)驗(yàn)六 局部水頭損失實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握三點(diǎn)法、四點(diǎn)法量測(cè)局部阻力系數(shù)的技能；2、驗(yàn)證圓管突然擴(kuò)大局部阻力系數(shù)公式及突然縮小局部阻力系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式；3、加深對(duì)局部阻力損失機(jī)理的理解。二、實(shí)驗(yàn)原理 1、能量守恒： 2、突然擴(kuò)大： 實(shí)測(cè)： 其中： 理論（包達(dá)公式）： ， 3、突然縮小： 實(shí)測(cè)： 其中： ， 經(jīng)驗(yàn)： ， 式中：沿程水頭損失；沿程阻力系數(shù)；局部阻力系數(shù)局部水頭損失； 三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)儀器：局部阻力實(shí)驗(yàn)儀 儀器元件：自循環(huán)供水系統(tǒng)、測(cè)壓管、滑動(dòng)量尺、秒表、水桶、電子秤流體介質(zhì)：水、氣實(shí)驗(yàn)裝置如圖： 局部阻力實(shí)驗(yàn)儀四、實(shí)驗(yàn)要求1、測(cè)壓管水頭測(cè)定；2、局部

22、阻力系數(shù)與損失的測(cè)定。五、實(shí)驗(yàn)步驟與方法 1、熟悉實(shí)驗(yàn)儀器，記錄有關(guān)參數(shù)。 2、打開電源供水，待恒壓水箱溢流后全開流量調(diào)節(jié)閥，排除實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)氣體；排凈后關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，檢查測(cè)壓管液面是否齊平（允許誤差1mm）。 3、全開流量調(diào)節(jié)閥，待流量穩(wěn)定后測(cè)記流量、測(cè)壓管液面讀數(shù)。注意：擴(kuò)大管道中2、3、4點(diǎn)測(cè)壓管液面讀數(shù)應(yīng)反應(yīng)h2h3h4,不可相等，更不可后點(diǎn)測(cè)管讀數(shù)大于前點(diǎn)測(cè)管讀數(shù)；且hf2-3hf3-4。 4、調(diào)節(jié)流量4次，照步驟3再行測(cè)試。 5、關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，再次檢查測(cè)壓計(jì)液面是否齊平，若否，需重新實(shí)驗(yàn)；若是，關(guān)閉電源，將儀器恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前狀態(tài)。六、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理 1、基本參數(shù)：管道直徑：d1=

23、cm；d2=d3=d4= cm；d5=d6= cm測(cè)點(diǎn)間距：L1-2=12cm；L2-3=24cm；L3-4=12cm；L4-b=6cm；Lb-5=6cm；L5-6=6cm局部阻力系數(shù)（理論、經(jīng)驗(yàn)）： ， 2、記錄計(jì)算：表1 局部水頭損失數(shù)據(jù)記錄表 單位：cm序號(hào)體積V(cm3)時(shí)間t(s)流量Q（cm3/s）測(cè)壓管讀數(shù)12345612345表2 局部水頭損失計(jì)算表 單位：cm阻力形式序號(hào)流量Q（3/s）前斷面后斷面前后斷面沿程阻力損失實(shí)測(cè)局部阻力損失實(shí)測(cè)局部阻力系數(shù)理論局部阻力損失總水頭H總水頭H突然擴(kuò)大12345突然縮小12345七、問(wèn)題及分析 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

24、件下的局部損失大小關(guān)系； 2、不同Re的突擴(kuò)是否相同? 3、在管徑比變化相同的條件下，其突擴(kuò)是否定大于突縮？ 4、結(jié)合流動(dòng)儀演示的水力觀象，分析局部阻力損失機(jī)理何在？產(chǎn)生突擴(kuò)與突縮局部損失阻力損失的主要部位在哪里?怎樣減小局部阻力損失?實(shí)驗(yàn)七 孔口與管嘴出流實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)對(duì)不同孔口與管嘴出流流量系數(shù)分析，了解進(jìn)口形狀對(duì)出流能力的影響及相關(guān)水力要素對(duì)孔口與管嘴出流能力的影響；2、掌握孔口與管嘴出流的流量系數(shù)、流速系數(shù)、阻力系數(shù)、收縮系數(shù)及真空度的量測(cè)技能。二、實(shí)驗(yàn)原理孔口與管嘴出流流量： 流量系數(shù)： 收縮系數(shù)： 流速系數(shù)： 阻力系數(shù)： 三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)儀器：孔口與管嘴實(shí)驗(yàn)儀儀器元件

25、：自循環(huán)供水系統(tǒng)、測(cè)壓管、游標(biāo)卡尺、防濺旋板、移動(dòng)觸頭、秒表、水桶、電子秤流體介質(zhì)：水實(shí)驗(yàn)裝置如圖： 孔口與管嘴實(shí)驗(yàn)儀1. 自循環(huán)供水器； 2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)；3.可控硅無(wú)極調(diào)速器； 4.恒壓水箱；5.溢流板；6.穩(wěn)水孔板； 7.孔口管嘴（圖內(nèi)小字標(biāo)號(hào)1#喇叭口管嘴，2#直角進(jìn)口管嘴，3#錐形管嘴，4#孔口）；8.檔水旋板；9.測(cè)量孔口射流收縮直徑的移動(dòng)觸頭；10.上回水槽；11.標(biāo)尺；12.測(cè)壓管。四、實(shí)驗(yàn)要求1、測(cè)定孔口、管嘴作用水頭，驗(yàn)證孔口與管嘴出流的流量系數(shù)；2、觀察理解孔口與出流的水力現(xiàn)象。五、實(shí)驗(yàn)步驟與方法 1、熟悉實(shí)驗(yàn)儀器，記錄有關(guān)參數(shù)。 2、啟動(dòng)電源供水，待恒壓水箱溢流后打開1#圓角

26、管嘴，恒定液面穩(wěn)定后測(cè)記恒定液面高程標(biāo)尺讀數(shù)H1、流量Q，完畢后堵塞1#管嘴。 3、依照上法，打開2#管嘴，測(cè)記恒定液面高程標(biāo)尺讀數(shù)H1及流量Q,觀察和量測(cè)直角管嘴出流時(shí)的真空度，完畢后堵塞2#管嘴。 4、打開3#圓錐形管嘴，測(cè)記H1及Q，完畢后堵塞3#管嘴。 5、打開4#孔口，觀察孔口出流現(xiàn)象，測(cè)定H1及Q，并照下述方法測(cè)記孔口收縮斷面直徑：松開孔口兩邊的移動(dòng)觸頭螺絲，先移動(dòng)一邊觸頭將其與水股切向接觸后旋緊螺絲，再移動(dòng)另一邊觸頭使之與水股切向接觸并旋緊螺絲，然后用檔水旋板關(guān)閉孔口，用卡尺測(cè)量觸頭間距，即為射流直徑。六、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理 1、基本參數(shù)：圓角管嘴：d1= cm , 直角管嘴：d

27、2= cm , 圓錐管嘴：d3= cm , 孔 口：d4= cm 出口高程讀數(shù)： cm， 出口高程讀數(shù)： cm， 2、記錄計(jì)算：記錄計(jì)算表分類項(xiàng)目1#圓角管嘴2#直角管嘴3#圓嘴管嘴4#孔口水面讀數(shù)H1（cm）體積V（cm3）時(shí)間t（s）流量Q（cm3/s）平均流量Q（cm3/s）作用水頭H0（cm）面積A（cm2）流量系數(shù)測(cè)管讀數(shù)H2（cm）真空度Hv（cm）收縮直徑dc（cm）收縮斷面Ac（cm2）收縮系數(shù)流速系數(shù)阻力系數(shù)流股形態(tài)流股形式：（1）光滑圓柱；（2）紊散；（3）圓柱形麻花狀扭變；（4）具有側(cè)收縮的光滑圓柱；（5）其他形式。七、問(wèn)題及分析1、分析孔口出流與管嘴出流流量系數(shù)的影響因

28、素。實(shí)驗(yàn)八 雷諾與達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、觀察層流與紊流的流態(tài)及其轉(zhuǎn)換特征；2、分析層流與紊流的運(yùn)動(dòng)性與動(dòng)力性特性；3、學(xué)習(xí)應(yīng)用無(wú)量綱參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的方法，并了解其實(shí)用意義；4、測(cè)量樣砂的滲透系數(shù)k值，掌握特定介質(zhì)滲透系數(shù)的測(cè)量技術(shù)；5、通過(guò)測(cè)量透過(guò)砂土的滲流流量和水頭損失的關(guān)系，驗(yàn)證達(dá)西定律。二、實(shí)驗(yàn)原理1、雷諾數(shù)：反映慣性力與粘性力的比值。 ， 2、達(dá)西定律：(1)、滲流水力坡度J由于滲流流速很小，故流速水頭可以忽略不計(jì)。因此總水頭H可用測(cè)壓管水頭h來(lái)表示，水頭損失hw可用測(cè)壓管水頭差來(lái)表示，則水力坡度J可用測(cè)壓管水頭坡度來(lái)表示： 式中：L為兩個(gè)測(cè)量斷面之間的距離（測(cè)點(diǎn)間距）；h1與

29、h2為兩個(gè)測(cè)量斷面的測(cè)壓管水頭。(2)、達(dá)西通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，得到圓筒斷面積A和水力坡度J成正比，并和土壤的透水性能有關(guān)，即： 或： 式中：v 滲流斷面平均流速； k 土質(zhì)透水性能的綜合系數(shù)，稱為滲透系數(shù)； Q 滲流量； A 圓桶斷面面積； hw 水頭損失。上式即為達(dá)西定律，它表明，滲流的水力坡度，即單位距離上的水頭損失與滲流流速的一次方成正比，因此也稱為滲流線性定律。達(dá)西定律有一定適應(yīng)范圍，可以用雷諾數(shù)來(lái)表示。其中為滲流斷面平均流速；d10為土壤顆粒篩分時(shí)占10%重量土粒所通過(guò)的篩分直徑；為水的運(yùn)動(dòng)粘度。一般認(rèn)為當(dāng)Re<110時(shí)（如絕大多數(shù)細(xì)顆粒土壤中的滲流），達(dá)西定律是適用的。只有在礫石

30、、卵石等大顆粒土層中滲流才會(huì)出現(xiàn)水力坡度與滲流流速不再成一次方比例的非線性滲流（Re>110），達(dá)西定律不再適應(yīng)。三、實(shí)驗(yàn)儀器與元件實(shí)驗(yàn)儀器： 雷諾實(shí)驗(yàn)儀、達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)儀儀器元件：自循環(huán)供水系統(tǒng)、顏色水、放水閥、砂、壓差計(jì)等流體介質(zhì)：水、顏色水實(shí)驗(yàn)裝置如圖1、2：1、自循環(huán)供水器；2、.實(shí)驗(yàn)臺(tái)；3、可控硅無(wú)極調(diào)速器； 4、恒壓水箱；5、有色水水管；6、穩(wěn)水孔板；7、溢流板；8、實(shí)驗(yàn)管道；9、流量調(diào)節(jié)閥 圖1 雷諾實(shí)驗(yàn)儀1、恒壓水箱；2、供水管；3、進(jìn)水管；4、試驗(yàn)筒；5、試驗(yàn)砂；6、下過(guò)濾網(wǎng)；7、 下穩(wěn)水室；8、進(jìn)水閥； 9、放空閥；10、蓄水箱；11、水泵 ；12、排氣閥；13、上穩(wěn)水

31、室；14、上過(guò)濾網(wǎng)；15、溢流管；16、出水管與出水閥；17、排氣嘴；18、壓差計(jì)；19、滑尺 圖2 達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)儀四、實(shí)驗(yàn)要求1、觀察層流、紊流的流態(tài)；2、測(cè)定臨界雷諾數(shù)，掌握?qǐng)A管流態(tài)的判斷準(zhǔn)則；3、測(cè)量樣砂的滲透系數(shù)k值，掌握特定介質(zhì)滲透系數(shù)的測(cè)量技術(shù)；4、通過(guò)測(cè)量透過(guò)砂土的滲流流量和水頭損失的關(guān)系，驗(yàn)證達(dá)西定律。五、實(shí)驗(yàn)步驟與方法(一)、雷諾實(shí)驗(yàn)：1、熟悉實(shí)驗(yàn)裝置各部分功能，記錄有關(guān)參數(shù)；2、觀察兩種流態(tài)。啟動(dòng)電源使水箱充水至溢流水位，經(jīng)穩(wěn)定后，微微開啟調(diào)節(jié)閥，并注入顏色水于實(shí)驗(yàn)管內(nèi)，使顏色水流成一直線。通過(guò)顏色水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)觀察管內(nèi)水流的層流流態(tài)，然后逐步開大調(diào)節(jié)閥，通過(guò)顏色水直線的變化

32、觀察層流轉(zhuǎn)變到紊流的水力特征，待管中出現(xiàn)完全紊流后，再逐步關(guān)小調(diào)節(jié)閥，觀察由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯乃μ卣鳌?3、測(cè)定下臨界雷諾數(shù)。 (1)、將調(diào)節(jié)閥打開，使管中呈完全紊流，再逐步關(guān)小調(diào)節(jié)閥使流量減小。當(dāng)流量調(diào)節(jié)到使顏色水在全管剛呈現(xiàn)出一穩(wěn)定直線時(shí)，即為下臨界狀態(tài)； (2)、待管中出現(xiàn)臨界狀態(tài)時(shí)，用體積法測(cè)定流量； (3)、根據(jù)所測(cè)流量計(jì)算下臨界雷諾數(shù)，并與公認(rèn)值(2000)比較，偏離過(guò)大，需重測(cè)； (4)、重新打開調(diào)節(jié)閥，使其形成完全紊流，按照上述步驟重復(fù)測(cè)量不少于三次； (5)、同時(shí)用水箱中的溫度計(jì)測(cè)記水溫，從而求得水的運(yùn)動(dòng)粘度。 4、測(cè)定上臨界雷諾數(shù)。 逐漸開啟調(diào)節(jié)閥，使管中水流由層流過(guò)渡到紊

33、流，當(dāng)色水線剛開始散開時(shí)，即為上臨界狀態(tài)，測(cè)定上臨界雷諾數(shù)12次。注意：(1)、每調(diào)節(jié)閥門一次，均需等待穩(wěn)定幾分鐘。(2)、關(guān)小閥門過(guò)程中，只許逐漸關(guān)小，不許再調(diào)大；反之亦然。(3)、在臨界點(diǎn)附近，為減少流動(dòng)引發(fā)的擾動(dòng)，可適當(dāng)調(diào)小開關(guān)(右旋)，但需保證溢流的存在。 （二）、滲流實(shí)驗(yàn)：1、熟悉實(shí)驗(yàn)裝置各部分功能，記錄有關(guān)參數(shù)； 2、旋開頂部排氣嘴12及進(jìn)水閥8，關(guān)閉出水閥16、放空閥9及連通軟管上的管夾；開啟水泵對(duì)恒壓水箱供水，待水慢慢浸透裝砂圓筒內(nèi)全部砂體，并且使上穩(wěn)水室完全充水之后，關(guān)閉排氣閥12。 3、壓差計(jì)排氣。完成上述步驟2后，即可松開兩連通軟管上的管夾，打開壓差計(jì)頂部排氣嘴旋鈕進(jìn)行排

34、氣，待兩測(cè)壓管內(nèi)分別充水達(dá)到半管高度時(shí)，迅速關(guān)閉排氣嘴旋鈕即可。靜置數(shù)分鐘，檢查兩測(cè)壓管水位是否齊平，如不齊平，需重新排氣。 4、測(cè)流量。全開進(jìn)水閥和出水閥，待出水流量恒定后，測(cè)流量。5、測(cè)壓差。測(cè)讀壓差計(jì)水位差。6、測(cè)水溫。用溫度計(jì)測(cè)量實(shí)驗(yàn)水體的溫度。7、實(shí)驗(yàn)結(jié)束。為防止試驗(yàn)筒內(nèi)進(jìn)氣，應(yīng)先關(guān)閉進(jìn)水閥門8、出水閥16、排氣嘴12，再關(guān)閉水泵。6、 實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理(一)、雷諾實(shí)驗(yàn)：1、基本參數(shù)：管道直徑： d= cm 水溫：T= 運(yùn)動(dòng)粘度： cm2/s雷諾計(jì)算常數(shù)： s/cm32、記錄計(jì)算：序號(hào)有色水形態(tài)體積V(cm3)時(shí)間t(s)流量Q(cm3/s)雷諾數(shù)閥門開度增或減（）（） 備注 12

35、345實(shí)測(cè)下臨界雷諾數(shù)（平均值）有色水形態(tài)指：穩(wěn)定直線，穩(wěn)定略彎曲，直線擺動(dòng)，直線抖動(dòng)，斷續(xù)、完全散開等。（二）、滲流實(shí)驗(yàn)：1、基本參數(shù)：測(cè)點(diǎn)間距：L = cm；砂筒直徑：D= cm； 2、記錄計(jì)算：次序測(cè)點(diǎn)壓差（cm）水力坡度J流量Q砂筒面積A（cm2）流速v(cm /s)滲透系數(shù)k(cm/s)水溫T（°C）粘度n（cm2/s)雷諾數(shù)h1h2Dh體積V（cm3）時(shí)間t（s）流量Q(cm3/s)12 3、成果要求：完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算。校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)條件是否符合達(dá)西定律適用條件。七、問(wèn)題及分析1、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?2、為何認(rèn)為上臨界雷諾數(shù)無(wú)實(shí)際意義，而采用下臨

36、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)Re與公認(rèn)值偏離多少?原因何在? 3、雷諾實(shí)驗(yàn)得出的園管流動(dòng)下臨界雷諾數(shù)為2320，面目前有些教科書中介紹采用的下臨界雷諾數(shù)是2000，原因何在? 4、為什么在測(cè)定調(diào)小流量過(guò)程中，不許有反調(diào)? 5、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? 6、不同流量下滲流系數(shù)k是否相同，為什么？ 7、裝砂圓筒垂直放置、傾斜放置時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的Q、J與滲透系數(shù)k值有何影響？ 實(shí)驗(yàn)九 水面曲線與流動(dòng)現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、觀察棱柱體渠道中非均勻漸變流的十二種水面曲線； 2、掌握十二種水面曲線的生成條件；3、觀察管流、射流、明渠流中的多種流動(dòng)現(xiàn)象，

37、加深理解局部阻力、繞流阻力及繞流振動(dòng)的發(fā)生機(jī)理；4、觀察水擊產(chǎn)生和水擊波的傳播現(xiàn)象，了解消除水擊危害的工作原理與基本方法。二、實(shí)驗(yàn)原理 1、水面曲線實(shí)驗(yàn)：明渠水面曲線的理論依據(jù)是棱柱形明渠恒定漸變流微分方程： 式中：水深對(duì)流長(zhǎng)的一階導(dǎo)數(shù)，反映水深沿程變化率； 為已給定Q、i、n條件下發(fā)生均勻流時(shí)的特性流量； 河道斷面特性流量； i明渠底坡； 佛汝德數(shù)，表示慣性力與重力之比。 改變明槽底坡可演示十二種水面曲線，本實(shí)驗(yàn)裝置配有新型高比速直齒電機(jī)軀動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)14。按下14的升降開關(guān)，明槽6即繞軸承9擺動(dòng)，從而改變水槽的底坡。坡度值由升降桿13的標(biāo)尺值(z)和軸承9與升降機(jī)上支點(diǎn)水平間距(Lo)算得

38、；平坡可依底坡水準(zhǔn)泡8判定。實(shí)驗(yàn)流量由可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器3調(diào)控，并用重量法(或體積法)測(cè)定。槽身設(shè)有兩道閘板，用于調(diào)控上下游水位，以形成不同水面線型。閘板鎖緊輪11用以?shī)A緊閘板，使其定位。水深由滑尺12量測(cè)。圖1中，十二種水面線分別產(chǎn)生于五種不同底坡。因而實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先確定底坡性質(zhì)，其中需測(cè)定的，也是最關(guān)鍵的是平坡和臨界坡。平坡可依水準(zhǔn)泡或升降標(biāo)尺值判定。臨界底坡應(yīng)滿足下列關(guān)系：、 、 式中：臨界底坡； 濕周；臨界水深； 單寬流量； 謝才系數(shù)； 水力半徑；槽寬 糙率。 以上公式中的長(zhǎng)度單位均以m計(jì)圖1 2、流動(dòng)現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)： 繞流阻力：為摩擦阻力與壓差阻力之和。 式中：D繞流阻力； Cf繞流摩擦

39、阻力系數(shù)； Af繞流摩擦阻力迎流面積；Cp繞流壓差阻力系數(shù)； Ap繞流壓差阻力迎流面積；來(lái)流速度。 3、水擊綜合演示實(shí)驗(yàn)：（1）、直接水擊 ； （m/s） 式中：水擊壓強(qiáng)； 水密度； 關(guān)閉閥門前管中流速； 關(guān)閉閥門后管中流速； C水擊波波速； 水的彈性模量； 管道內(nèi)徑； 管壁厚度； 管材彈性模量。 （2）、間接水擊 式中：水擊波長(zhǎng)； 閥門關(guān)閉時(shí)間。 三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)儀器：水面曲線實(shí)驗(yàn)裝置、壁掛式流動(dòng)現(xiàn)象演示儀、水擊綜合實(shí)驗(yàn)儀儀器元件：變坡水槽、閘板、升降機(jī)構(gòu)、各種流道、摻氣量調(diào)節(jié)閥、水擊發(fā)生閥、揚(yáng)水機(jī)、調(diào)壓筒流體介質(zhì)：水實(shí)驗(yàn)裝置如圖2、3、4：圖2 水面曲線實(shí)驗(yàn)儀1自循環(huán)供水器； 2實(shí)驗(yàn)臺(tái)

40、； 3可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器；4溢流板；5.穩(wěn)水孔板； 6變坡水槽； 7閘板； 8底坡水準(zhǔn)泡； 9.變坡軸承； 10長(zhǎng)度標(biāo)尺； 11閘板鎖緊輪；12垂向滑尺；13帶標(biāo)尺的升降桿；14.小升降機(jī)構(gòu)。 圖3 壁掛式流動(dòng)現(xiàn)象演示儀1、掛孔；2、有機(jī)玻璃面罩；3、不同邊界流動(dòng)顯示面；4、注水孔孔蓋；5、摻氣量調(diào)節(jié)閥；6、水箱；7、可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速旋鈕；8、水泵室；9、鋁合金框架后蓋；10水位觀測(cè)窗圖4 水擊綜合實(shí)驗(yàn)儀1、 恒壓水箱；2、供水管；3、調(diào)壓筒截止閥；4、揚(yáng)水機(jī)出水管；5、氣壓表；6、揚(yáng)水機(jī)截止閥；7、壓力室；8、調(diào)壓筒；9、水擊發(fā)生閥；10、逆止閥；11、水擊室；12、水泵；13、水泵吸水管；14

41、、回水管；15、集水管四、實(shí)驗(yàn)要求 1、確定臨界底坡； 2、在棱柱體渠道中演示生成并繪制非均勻漸變流的十二種水面曲線；3、觀察管流、射流、明渠流中的多種流動(dòng)現(xiàn)象，加深理解局部阻力、繞流阻力及繞流振動(dòng)的發(fā)生機(jī)理；4、觀察水擊產(chǎn)生和水擊波的傳播現(xiàn)象，了解消除水擊危害的工作原理與基本方法。5、 實(shí)驗(yàn)步驟與方法 （一）、水面曲線實(shí)驗(yàn)： 1、啟動(dòng)水泵，使供水量最大，待穩(wěn)定后測(cè)記流量二次，取均值計(jì)算； 2、將底坡調(diào)至平坡（水準(zhǔn)儀氣泡居中），確定標(biāo)尺值； 3、計(jì)算臨界底坡及標(biāo)尺值； 4、調(diào)節(jié)底坡至，然后插入閘板，觀察閘前后出現(xiàn)的型與型水面曲線，并將曲線繪入記錄紙上。 5、調(diào)節(jié)底坡使（底坡盡量陡些），插入閘板，使渠道同時(shí)呈現(xiàn)、型水面曲線，并繪入記錄紙上。 6、調(diào)節(jié)底坡使槽底坡度分別為（使底坡盡量趨于0）、和，插入閘板，使渠道分別出現(xiàn)相應(yīng)水面曲線，并繪入記錄紙上。（二）、流動(dòng)現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)： 啟動(dòng)電源，將流速調(diào)到最大，逆時(shí)針關(guān)閉摻氣調(diào)節(jié)閥，待流道內(nèi)充滿水體后再開啟摻氣調(diào)節(jié)閥實(shí)驗(yàn)。 1、ZL-1型流動(dòng)演示儀：顯示逐漸擴(kuò)大、逐漸縮小、突然擴(kuò)大、突然縮小、壁面沖擊、