孔口與管嘴出流實驗

1、實驗八 孔口與管嘴出流實驗一、 實驗?zāi)康?1、掌握測定薄壁孔口與管嘴出流的斷面收縮系數(shù)、流量系數(shù)、流速系數(shù)、局部阻力系數(shù)的測量方法；2、觀察各種典型孔口及管嘴自由出流的水力現(xiàn)象，并通過對不同管嘴與孔口的流量系數(shù)測量分析，了解進(jìn)口形狀對過流能力的影響，及相關(guān)水力要素對孔口出流能力的影響。二、實驗原理在盛有液體的容器側(cè)壁上開一小孔，液體質(zhì)點在一定水頭作用下，從各個方向流向孔口，并以射流狀態(tài)流出，由于水流慣性作用，在流經(jīng)孔口后，斷面發(fā)生收縮現(xiàn)象，在離孔口1/2直徑的地方達(dá)到最小值，形成收縮斷面。若在孔口上裝一段L=(3-4)d的短管，此時水流的出流現(xiàn)象便為典型的管嘴出流。當(dāng)液流經(jīng)過管嘴時，在管嘴進(jìn)口

2、處，液流仍有收縮現(xiàn)象，使收縮斷面的流速大于出口流速。因此管嘴收縮斷面處的動水壓強必小于大氣壓強，在管嘴內(nèi)形成真空，其真空度約為hv=0.75H0，真空度的存在相當(dāng)于提高了管嘴的作用水頭。因此，管嘴的過水能力比相同尺寸和作用水頭的孔口大32%。在恒定流條件下，應(yīng)用能量方程可得孔口與管嘴自由出流方程：Q=A(2gH0)1/2 =A(2gH0)1/2流量系數(shù)=Q/A(2gH0)1/2 收縮系數(shù)=Ac/A=d2c/d2流速系數(shù)=Vc/(2gH0)1/2=/=1/(1+)1/2阻力系數(shù)=1/2-1三、實驗設(shè)備圖8-1 孔口與管嘴實驗裝置圖1、 自循環(huán)供水器； 2、實驗臺； 3、可控硅無級調(diào)速器；4、恒壓

3、水箱； 5、供水管； 6、回水管； 7、孔口管嘴：(A-A圖內(nèi)小字標(biāo)號1#為喇叭進(jìn)口管嘴，2#為直角進(jìn)口管嘴，3#為錐形管嘴，4#為孔口)；8、防濺旋板；9、測量孔口射流收縮直徑的移動觸頭；10、回水槽；11、標(biāo)尺；12、測壓管。四、實驗步驟1、記錄實驗常數(shù)，各孔口管嘴用橡皮塞塞緊。2、打開調(diào)速器開關(guān)，使恒壓水箱充水，至溢流后，再打開1#圓角管嘴，待水面穩(wěn)定后，測定水箱水面高程標(biāo)尺讀數(shù)H1，用體積法(或重量法)測定流量Q(要求重復(fù)測量三次，時間盡量長些，要在15秒以上，以求準(zhǔn)確)，測量完畢，先旋轉(zhuǎn)水箱內(nèi)的旋板，將1#管嘴進(jìn)口蓋好，再塞緊橡皮塞。3、依照上法，打開2#管嘴，測記水箱水面高程標(biāo)尺讀

4、數(shù)H1及流量Q，觀察和量測直角管嘴出流時的真空情況。4、依次打開3#圓錐形管嘴，測量H1及Q。5、打開4#孔口。觀察孔口出流現(xiàn)象，測量H1及Q，并按下述注意事項b的方法測記孔口收縮斷面的直徑(重復(fù)測量三次)。然后改變孔口出流的作用水頭(可減少進(jìn)口流量)，觀察孔口收縮斷面直徑隨水頭變化的情況。6、關(guān)閉開關(guān)3，清理實驗桌面及場地。五、注意事項1、實驗次序先管嘴后孔口，每次塞橡皮塞前，先用旋板將進(jìn)口蓋掉，以免水花濺開。2、量測收縮斷面直徑：可用孔口兩邊的移動觸頭。首先松動螺絲，先移動一邊觸頭將其與水股切向接觸，并旋緊螺絲，再移動另一邊觸頭，使之切向接觸，并旋緊螺絲，再將旋板開關(guān)順時針方向關(guān)上孔口，用卡尺測量觸頭間距，即為射流直徑。實驗時將旋板置于不工作的孔口(或管嘴)上，盡量減少旋板對工作孔口、管嘴的干擾。3、以上實驗時，注意觀察各出流的流股形態(tài)，并作好記錄。六、思考題1、結(jié)合觀測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。2、觀察d/H0.1時，孔口出流的