工程流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.工程流體力力學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn) 機(jī)械工程學(xué)學(xué)院二四年年緒論一、工程流流體力學(xué)學(xué)課程工程流體力力學(xué)是一一門(mén)重要要的技術(shù)術(shù)基礎(chǔ)課課，它以以水為主主要對(duì)象象研究流流體運(yùn)動(dòng)動(dòng)的規(guī)律律以及流流體與邊邊界的相相互作用用，是高高等學(xué)校校眾多理理工科專(zhuān)專(zhuān)業(yè)的必必修課。在自然界中中，與流流體運(yùn)動(dòng)動(dòng)關(guān)聯(lián)的的力學(xué)問(wèn)問(wèn)題是很很普遍的的，所以以流體力力學(xué)在許許多工程程領(lǐng)域有有著廣泛泛的應(yīng)用用。水利利工程、機(jī)機(jī)械工程程、環(huán)境境工程、熱熱能工程程、化學(xué)學(xué)工程、港港口、船船舶與海海洋工程程等專(zhuān)業(yè)業(yè)都

2、將流流體力學(xué)學(xué)或流體體力學(xué)作作為必修修課之一一。工程程流體力力學(xué)課程程的理論論性強(qiáng)，同同時(shí)又有有明確的的工程應(yīng)應(yīng)用背景景。它是是連接前前期基礎(chǔ)礎(chǔ)課程和和后續(xù)專(zhuān)專(zhuān)業(yè)課程程的橋梁梁。課程程教學(xué)的的主要任任務(wù)是使使學(xué)生掌掌握工程程流體力力學(xué)的基基本概念念、基本本理論和和解決流流體力學(xué)學(xué)問(wèn)題的的基本方方法，具具備一定定的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技能，為為后續(xù)課課程的學(xué)學(xué)習(xí)打好好基礎(chǔ)，培培養(yǎng)分析析和解決決工程實(shí)實(shí)際中有有關(guān)流體體力學(xué)問(wèn)問(wèn)題的能能力。二、工程流流體力學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)課課程工程流體力力學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)在流體體力學(xué)學(xué)學(xué)科及教教學(xué)中占占有重要要位置。從從學(xué)科發(fā)發(fā)展看，流流體力學(xué)學(xué)是一門(mén)門(mén)技術(shù)科科學(xué)，實(shí)實(shí)驗(yàn)方法法是促進(jìn)進(jìn)其發(fā)展展的

3、重要要研究手手段。近近年來(lái)，流流體力學(xué)學(xué)與古典典流體力力學(xué)日益益兼容滲滲透，理理論分析析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)研究和和數(shù)值計(jì)計(jì)算相結(jié)結(jié)合成為為流體力力學(xué)和工工程流體體力學(xué)的的主要研研究方法法。三個(gè)個(gè)方面是是互相補(bǔ)補(bǔ)充和驗(yàn)驗(yàn)證，但但又不能能互相取取代的關(guān)關(guān)系，實(shí)實(shí)驗(yàn)方法法仍是檢檢驗(yàn)與深深化研究究成果的的重要手手段，現(xiàn)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技術(shù)的的迅猛進(jìn)進(jìn)展，更更促進(jìn)了了現(xiàn)代流流體力學(xué)學(xué)及流體體力學(xué)的的蓬勃發(fā)發(fā)展。工程流體力力學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)是流體體力學(xué)課課程中一一個(gè)不可可缺少的的重要教教學(xué)環(huán)節(jié)節(jié)。工程程流體力力學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)的教育育目的是是：1. 在實(shí)實(shí)驗(yàn)中觀(guān)觀(guān)察水流流現(xiàn)象，增增強(qiáng)感性性認(rèn)識(shí)，鞏鞏固理論論知識(shí)的的學(xué)習(xí)。2. 通過(guò)過(guò)量測(cè)

4、實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證證所學(xué)流流體力學(xué)學(xué)原理，提提高理論論分析的的能力。3. 學(xué)會(huì)會(huì)量測(cè)水水力要素素和使用用基本儀儀器的方方法，掌掌握一定定的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技能，了了解現(xiàn)代代量測(cè)技技術(shù)。4. 培養(yǎng)養(yǎng)分析實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)、整理理實(shí)驗(yàn)成成果和編編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)報(bào)告的的能力。5. 培養(yǎng)養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)踏踏實(shí)的科科學(xué)作風(fēng)風(fēng)和融洽洽合作的的共事態(tài)態(tài)度以及及愛(ài)護(hù)國(guó)國(guó)家財(cái)產(chǎn)產(chǎn)的良好好風(fēng)尚。三、工程流流體力學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)總總的要求求：1. 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)課前必必須閱讀讀實(shí)驗(yàn)指指導(dǎo)書(shū)，明明確實(shí)驗(yàn)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)內(nèi)容、原原理和方方法。了了解實(shí)驗(yàn)驗(yàn)設(shè)備的的基本構(gòu)構(gòu)造、工工作原理理和使用用方法。2. 嚴(yán)格格按照約約定的時(shí)時(shí)間進(jìn)行行實(shí)驗(yàn)，做做到不遲遲到，不不早退。3. 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)分

5、小組組進(jìn)行，由由課代表表根據(jù)教教師的要要求分組組，并指指定組長(zhǎng)長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)要有有指揮，有有分工，做做到有條條不紊。4. 要遵遵守實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室的規(guī)規(guī)章制度度，愛(ài)護(hù)護(hù)實(shí)驗(yàn)室室的設(shè)施施，非實(shí)實(shí)驗(yàn)儀器器設(shè)備不不得隨意意動(dòng)用，因因非實(shí)驗(yàn)驗(yàn)造成的的損壞由由當(dāng)事人人賠償。5. 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)過(guò)程中中，如果果儀器設(shè)設(shè)備發(fā)生生故障，應(yīng)應(yīng)立即向向指導(dǎo)教教師報(bào)告告，以便便及時(shí)排排除故障障，保證證實(shí)驗(yàn)的的正常進(jìn)進(jìn)行。6. 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)完畢后后，關(guān)閉閉電源，整整理好使使用后的的儀器、設(shè)設(shè)備 、工具具。將實(shí)實(shí)驗(yàn)原始始記錄交交指導(dǎo)教教師審閱閱。7. 要認(rèn)認(rèn)真做好好并及時(shí)時(shí)完成實(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告告，按時(shí)時(shí)交給指指導(dǎo)教師師批閱。不不交者，該該次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)按

6、零分分計(jì)。8. 因病病、事假假缺習(xí)者者可以憑憑病、事事假條找找指導(dǎo)教教師安排排補(bǔ)做。無(wú)無(wú)故缺席席者一律律不安排排補(bǔ)做。9. 未完完成全部部實(shí)驗(yàn)報(bào)報(bào)告者按按學(xué)院的的有關(guān)規(guī)規(guī)定處理理。實(shí)驗(yàn)一靜靜水壓強(qiáng)強(qiáng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康?、通過(guò)實(shí)實(shí)驗(yàn)加深深對(duì)流體體靜力學(xué)學(xué)基本方方程的理理解。2、驗(yàn)證靜靜止流體體中不同同點(diǎn)對(duì)于于同一基基準(zhǔn)面的的測(cè)壓管管水頭為為常數(shù)，即即常數(shù)3、實(shí)測(cè)靜靜水壓強(qiáng)強(qiáng)，掌握握靜水壓壓強(qiáng)的測(cè)測(cè)量方法法。4、鞏固絕絕對(duì)壓強(qiáng)強(qiáng)、相對(duì)對(duì)壓強(qiáng)、真真空度的的概念，加加深理解解位置水水頭、壓壓力水頭頭以及測(cè)測(cè)壓管水水頭之間間的關(guān)系系。5、已知一一種液體體重度測(cè)測(cè)定另一一種液體體的重度度。二、實(shí)驗(yàn)原原理加

7、減壓氣缸缸 hh0 h3 h4 3 3 4 4 zz3 1 2 zz4 0O O 圖1靜靜水壓強(qiáng)強(qiáng)實(shí)驗(yàn)原原理圖靜水壓強(qiáng)實(shí)實(shí)驗(yàn)原理理如圖1所示，相相對(duì)靜止止的液體體只受重重力的作作用，處處于平衡衡狀態(tài)。以以表示液液體靜壓壓強(qiáng)，表表示液體體重度，以以表示壓壓強(qiáng)測(cè)算算點(diǎn)位置置高度（即即位置水水頭），流流體靜力力學(xué)方程程為常數(shù)上式說(shuō)明1、在重力力場(chǎng)中靜靜止液體體的壓強(qiáng)強(qiáng)與深度度成線(xiàn)性性分布，即即2、同一水水平面（水水深相同同）上的的壓強(qiáng)相相等，即即為等壓壓面。因因此，水水箱液面面和測(cè)點(diǎn)點(diǎn)3、44處的壓壓強(qiáng)（絕絕對(duì)壓強(qiáng)強(qiáng)）分別別為 與以上各式式相對(duì)應(yīng)應(yīng)的相對(duì)對(duì)壓力（相相對(duì)壓強(qiáng)強(qiáng)）分別別為 式中 大氣壓壓

8、力， 液體體的重度度， 液面面壓力水水頭， 液液面位置置水頭， 、 33、4處測(cè)壓壓管水頭頭， 、 3、4處位置置水頭， 、 3、4處壓力力水頭， 3、靜水中中各點(diǎn)測(cè)測(cè)壓管水水頭均相相等，即即或 或 即測(cè)壓管33、4的液位位在同一一平面上上。4 、由于于密封容容器頂部部與左側(cè)側(cè)U型管管聯(lián)通，根根據(jù)聯(lián)通通器原理理，得即 式中 U型管管中液體體的重度度，、 U型管管中兩液液面位置置高度 , 根據(jù)上式可可知，已已知某種種液體（如如水）的的重度，可可以通過(guò)過(guò)本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)確定另另一種液液體的重重度。三、實(shí)驗(yàn)步步驟1、讀出液液面初始始位置高高度0 , 并記入入表內(nèi)。2、順時(shí)針針旋轉(zhuǎn)加加減壓氣氣缸手柄柄，使水水

9、箱液面面壓力升升高，此此時(shí),讀出出、,并記入入表內(nèi)。再再繼續(xù)給給水箱加加壓兩次次，記下下各測(cè)壓壓管位置置高度。3、逆時(shí)針針旋轉(zhuǎn)加加減壓氣氣缸手柄柄，使水水箱內(nèi)減減壓，并并獲得的狀態(tài)態(tài)。同樣樣讀取三三組數(shù)據(jù)據(jù)記入表表內(nèi)。實(shí)驗(yàn)二流流譜及流流線(xiàn)演示示實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康挠脦в信菽淖儔簤浩饔图蛹釉谟筒鄄壑薪?jīng)過(guò)過(guò)導(dǎo)葉柵柵后形成成許多平平行的流流線(xiàn)，以以觀(guān)察其其繞經(jīng)不不同固體體壁面的的變化。二、實(shí)驗(yàn)原原理液體流線(xiàn)儀儀是研究究液流在在模型試試件出口口和入口口的流線(xiàn)線(xiàn)變化，特特別是當(dāng)當(dāng)試件的的突擴(kuò)、突突縮而發(fā)發(fā)生流線(xiàn)線(xiàn)的扭曲曲現(xiàn)象和和旋渦、死死區(qū)等。另外，根據(jù)據(jù)教學(xué)的的需要可可以定作作補(bǔ)充各各種模型型試件，

10、以以觀(guān)察流流線(xiàn)在繞繞經(jīng)不同同固體壁壁面時(shí)的的變化。三、實(shí)驗(yàn)裝裝置實(shí)驗(yàn)裝置由由油泵、供供油箱、回回油箱、油油盤(pán)調(diào)整整螺栓、支支架、供供油管等等組成（見(jiàn)見(jiàn)圖2）。油盤(pán)的傾斜度可通過(guò)前端調(diào)整螺栓調(diào)整。實(shí)驗(yàn)裝置帶有園柱、機(jī)翼、突擴(kuò)（反放為突縮）模型試件。圖2 流流譜及流流線(xiàn)演示示實(shí)驗(yàn)裝裝置四、實(shí)驗(yàn)步步驟1、接通電電源。2、開(kāi)始時(shí)時(shí)不同箱箱中可多多放些油油，開(kāi)動(dòng)動(dòng)油泵后后，首先先將供油油管上的的銅閥旋旋松，放放出管路路中空氣氣，然后后用燒杯杯在后面面不斷把把油接走走，直到到流線(xiàn)清清晰為止止。并通通過(guò)調(diào)整整油盤(pán)前前端的調(diào)調(diào)整螺栓栓改變油油盤(pán)的傾傾斜，以以改變油油的流速速。3、進(jìn)行實(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ托偷慕M合合更換。

11、實(shí)驗(yàn)三文文丘里管管實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康?、在文丘丘里管收收縮段和和擴(kuò)張段段，觀(guān)察察壓力水水頭、速速度水頭頭沿程的的變化規(guī)規(guī)律，加加深對(duì)伯伯努利方方程的理理解。2、了解文文丘里流流量計(jì)的的工作原原理。3、掌握文文丘里管管流量系系數(shù)的測(cè)測(cè)定方法法。二、實(shí)驗(yàn)原原理1、理想流流體伯努努利方程程的驗(yàn)證證文丘里管是是在管路路中安裝裝一段斷斷面急速速變小，而而后又逐逐漸恢復(fù)復(fù)原來(lái)斷斷面的異異徑管，如如圖3所所示。理想 總總水 頭線(xiàn)線(xiàn) H hh11 h1 hh4 喉管圖3理想想流體伯伯努利方方程示意意圖在收縮段，由由于流體體流動(dòng)斷斷面減小小，因而而流速增增加，測(cè)測(cè)壓管水水頭連續(xù)續(xù)下降，喉喉管處斷斷面最小小，流速

12、速最大， 測(cè)壓管管水頭因因而最低低；相反反，在漸漸擴(kuò)管中中流體流流動(dòng)截面面逐漸擴(kuò)擴(kuò)大，流流速減小小，測(cè)壓壓管水頭頭也不斷斷得到恢恢復(fù)。這這些現(xiàn)象象都是由由于流體體流徑文文丘里管管時(shí)，遵遵守連續(xù)續(xù)性方程程（常數(shù)） (11) 和伯努利方方程（常數(shù)） (22)以上兩個(gè)方方程表明明，無(wú)論論流體流流動(dòng)過(guò)程程中斷面面幾何參參數(shù)如何何變化，所所有斷面面上的總總水頭HH和流量量都保持持不變，也也就是說(shuō)說(shuō)流體流流動(dòng)一直直遵守著著能量守守恒和物物質(zhì)守恒恒這兩個(gè)個(gè)基本定定律。上上述現(xiàn)象象和規(guī)律律將在實(shí)實(shí)驗(yàn)中通通過(guò)111根測(cè)壓壓管的液液面變化化加以驗(yàn)驗(yàn)證。為為了便于于實(shí)驗(yàn)分分析，現(xiàn)現(xiàn)將公式式(2)作如下下變換，并并以

13、下標(biāo)標(biāo) 表示測(cè)測(cè)壓管序序號(hào)，例例如 表示第第四根測(cè)測(cè)壓管即即喉管。公公式(2)可以寫(xiě)寫(xiě)成 兩邊同除以以, 并并移項(xiàng)得得(3)公式(1)可以寫(xiě)寫(xiě)成所以 代入公式(3)得得 (4) 公式(3)和公式式(4)表明，測(cè)測(cè)壓管水水頭變化化的相對(duì)對(duì)值，完完全決定定于流動(dòng)動(dòng)斷面的的幾何比比例，從從而進(jìn)一一步揭示示了斷面面流速與與測(cè)壓管管水頭之之間的關(guān)關(guān)系。我我們根據(jù)據(jù)公式(4)畫(huà)畫(huà)出測(cè)壓壓管水頭頭相對(duì)變變化的理理論曲線(xiàn)線(xiàn)和實(shí)際際曲線(xiàn)（分分別為上上式右項(xiàng)項(xiàng)和左項(xiàng)項(xiàng)），通通過(guò)比較較，兩者者應(yīng)當(dāng)是是一致的的（橫坐坐標(biāo)為測(cè)測(cè)壓管序序號(hào)，縱縱坐標(biāo)分分別為以以上兩項(xiàng)項(xiàng)）。2、流量系系數(shù)的測(cè)測(cè)定將公式(11)、(2)應(yīng)用

14、于于1、4兩斷面面，可以以得到前式代入后后式得流量為 若以流量系系數(shù) 表表示阻力力損失的的影響，上上式可以以寫(xiě)成 （mml/ss） (5)式中 儀器常常數(shù)，為為定值（）(6) 因此，在在實(shí)驗(yàn)中中，測(cè)得得流量 和測(cè)壓壓管水頭頭 、，即可可求得流流量系數(shù)數(shù)，一般在在0.9220.99之之間。三、實(shí)驗(yàn)步步驟1、緩緩打打開(kāi)進(jìn)水水閥和針針閥，使使測(cè)壓管管1、4的水面面差達(dá)到到最大，并并適當(dāng)調(diào)調(diào)節(jié)，觀(guān)觀(guān)察測(cè)壓壓管水頭頭的變化化，理解解伯努利利方程的的含義。2、讀取各各測(cè)壓管管水頭刻刻度，并并按測(cè)壓壓管編號(hào)號(hào)為序記記入表內(nèi)內(nèi)。3、在讀取取測(cè)壓管管水頭的的同時(shí)，用用體積法法測(cè)量流流量，記記入表內(nèi)內(nèi)。4、調(diào)節(jié)進(jìn)

15、進(jìn)水閥和和針閥，改改變各測(cè)測(cè)壓管讀讀數(shù)，并并記錄各各讀數(shù)和和流量。5、實(shí)驗(yàn)結(jié)結(jié)束后，關(guān)關(guān)閉進(jìn)水水閥門(mén)。實(shí)驗(yàn)四雷雷諾實(shí)驗(yàn)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康?、觀(guān)察圓圓管內(nèi)流流體恒定定流動(dòng)層層流和紊紊流兩種種流動(dòng)狀狀態(tài)及其其轉(zhuǎn)換的的現(xiàn)象。2、測(cè)定不不同流動(dòng)動(dòng)狀態(tài)下下流體的的雷諾數(shù)數(shù)。3、測(cè)定圓圓管內(nèi)流流體恒定定流動(dòng)層層流和紊紊流兩種種流動(dòng)狀狀態(tài)下的的沿程水水頭損失失與斷面面平均流流速之間間的關(guān)系系。二、實(shí)驗(yàn)原原理雷諾實(shí)驗(yàn)裝裝置示意意圖如圖圖4 所所示。 8 4 3 2 5 111 110(a) 層層流 hhf H (bb) 過(guò)過(guò)渡狀態(tài)態(tài)(c) 紊紊流 9 7 6611 12圖4 雷雷諾實(shí)驗(yàn)驗(yàn)裝置示示意圖1、玻璃管管

16、 2、注注色水細(xì)細(xì)管 3、色色水閥門(mén)門(mén) 4、色色水容器器 5、水水箱 6、蜂蜂窩板 7、溢溢水隔板板 8、供供水閥門(mén)門(mén) 9、放放水管 110、出出水閥門(mén)門(mén) 111、測(cè)壓壓管 12、量量水筒1、實(shí)際流流體的流流動(dòng)會(huì)呈呈現(xiàn)出兩兩種不同同的型態(tài)態(tài)：層流流和紊流流，它們們的區(qū)別別在于：流動(dòng)過(guò)過(guò)程中流流體層之之間是否否發(fā)生混混摻現(xiàn)象象。在紊紊流流動(dòng)動(dòng)中存在在隨機(jī)變變化的脈脈動(dòng)量，而而在層流流流動(dòng)中中則沒(méi)有有。2、圓管中中恒定流流動(dòng)的流流態(tài)轉(zhuǎn)化化取決于于雷諾數(shù)數(shù)。雷諾根根據(jù)大量量實(shí)驗(yàn)資資料，將將影響流流體流動(dòng)動(dòng)狀態(tài)的的因素歸歸納成一一個(gè)無(wú)因因次數(shù)，稱(chēng)稱(chēng)為雷諾諾數(shù)Ree，作為為判別流流體流動(dòng)動(dòng)狀態(tài)的的準(zhǔn)則式

17、中 流體體斷面平平均流速速 , 圓管直直徑 , 流體的的運(yùn)動(dòng)粘粘度 , 在本實(shí)驗(yàn)中中，流體體是水。水水的運(yùn)動(dòng)動(dòng)粘度與與溫度的的關(guān)系可可用泊肅肅葉和斯斯托克斯斯提出的的經(jīng)驗(yàn)公公式計(jì)算算式中水在時(shí)的的運(yùn)動(dòng)粘粘度，；水的的溫度，。3、判別流流體流動(dòng)動(dòng)狀態(tài)的的關(guān)鍵因因素是臨臨界速度度。臨界界速度隨隨流體的的粘度、密密度以及及流道的的尺寸不不同而改改變。流流體從層層流到紊紊流的過(guò)過(guò)渡時(shí)的的速度稱(chēng)稱(chēng)為上臨臨界流速速，從紊紊流到層層流的過(guò)過(guò)渡時(shí)的的速度為為下臨界界流速。4、圓管中中定常流流動(dòng)的流流態(tài)發(fā)生生轉(zhuǎn)化時(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)的的雷諾數(shù)數(shù)稱(chēng)為臨臨界雷諾諾數(shù)，對(duì)對(duì)應(yīng)于上上、下臨臨界速度度的雷諾諾數(shù)，稱(chēng)稱(chēng)為上臨臨界雷諾諾

18、數(shù)和下下臨界雷雷諾數(shù)。上臨界雷諾數(shù)表示超過(guò)此雷諾數(shù)的流動(dòng)必為紊流，它很不確定，跨越一個(gè)較大的取值范圍。而且極不穩(wěn)定，只要稍有干擾，流態(tài)即發(fā)生變化。上臨界雷諾數(shù)常隨實(shí)驗(yàn)環(huán)境、流動(dòng)的起始狀態(tài)不同有所不同。因此，上臨界雷諾數(shù)在工程技術(shù)中沒(méi)有實(shí)用意義。有實(shí)際意義的是下臨界雷諾數(shù)，它表示低于此雷諾數(shù)的流動(dòng)必為層流，有確定的取值。通常均以它作為判別流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)則，即 RRe 23320 時(shí)，紊紊流該值是圓形形光滑管管或近于于光滑管管的數(shù)值值，工程程實(shí)際中中一般取取Re = 20000。5、實(shí)際流流體的流流動(dòng)之所所以會(huì)呈呈現(xiàn)出兩兩種不同同的型態(tài)態(tài)是擾動(dòng)動(dòng)因素與與粘性穩(wěn)穩(wěn)定作用用之間對(duì)對(duì)比和抗抗衡的結(jié)結(jié)果。針

19、針對(duì)圓管管中定常常流動(dòng)的的情況，容容易理解解：減小小 d ，減小小 v ，加大大 v 三種途途徑都是是有利于于流動(dòng)穩(wěn)穩(wěn)定的。綜綜合起來(lái)來(lái)看，小小雷諾數(shù)數(shù)流動(dòng)趨趨于穩(wěn)定定，而大大雷諾數(shù)數(shù)流動(dòng)穩(wěn)穩(wěn)定性差差，容易易發(fā)生紊紊流現(xiàn)象象。6、由于兩兩種流態(tài)態(tài)的流場(chǎng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)和和動(dòng)力特特性存在在很大的的區(qū)別，對(duì)對(duì)它們加加以判別別并分別別討論是是十分必必要的。圓圓管中恒恒定流動(dòng)動(dòng)的流態(tài)態(tài)為層流流時(shí)，沿沿程水頭頭損失與與平均流流速成正正比，而而紊流時(shí)時(shí)則與平平均流速速的1.752.00次方成成正比。7、通過(guò)對(duì)對(duì)相同流流量下圓圓管層流流和紊流流流動(dòng)的的斷面流流速分布布作一比比較，可可以看出出層流流流速分布布呈旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)拋

20、物面面，而紊紊流流速速分布則則比較均均勻，壁壁面流速速梯度和和切應(yīng)力力都比層層流時(shí)大大，如圖圖5所示示。圖5圓管管層流和和紊流流流動(dòng)的斷斷面流速速分布三、實(shí)驗(yàn)步步驟1、打開(kāi)供供水閥門(mén)門(mén)8，給給水箱55充水，待待水箱充充滿(mǎn)并保保持溢流流狀態(tài)，使使水位恒恒定。2、打開(kāi)出出水閥門(mén)門(mén)10至至最大，排排出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)管道中中的氣泡。反反復(fù)開(kāi)閉閉出水閥門(mén)門(mén)10，排排出壓差差計(jì)中氣氣泡，即可開(kāi)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)驗(yàn)。3、稍微打打開(kāi)出水水閥門(mén)110和色色水閥門(mén)門(mén)3，觀(guān)觀(guān)察流體體的層流流狀態(tài)。繼繼續(xù)開(kāi)大大出水閥閥門(mén)100，色水水細(xì)流出出現(xiàn)波動(dòng)動(dòng)，即過(guò)過(guò)渡狀態(tài)態(tài)。再開(kāi)開(kāi)大出水水閥門(mén)110，水水流穩(wěn)定定性遭到到破壞，色色跡消失失，變

21、為為紊流。整整個(gè)過(guò)程程可以清清晰地看看到流體體從層流流變化到到紊流。4、在流體體完全變變到紊流流時(shí)，逐逐漸關(guān)閉閉出水閥閥門(mén)100，在觀(guān)觀(guān)察流體體從紊流流變化到到層流的的同時(shí)，記記錄沿程程水頭損損失和流流量。5、在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)開(kāi)始和和結(jié)束時(shí)時(shí)分別量量測(cè)水溫溫，加以以平均作作為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)水溫。6、整理所所測(cè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪繪制關(guān)系曲曲線(xiàn)。實(shí)驗(yàn)五管管路沿程程阻力損損失及局局部阻力力損失實(shí)實(shí)驗(yàn)管路沿程阻阻力損失失一、實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康?、學(xué)會(huì)測(cè)測(cè)定管道道沿程水水頭損失失系數(shù)的的方法。 2、分析圓圓管恒定定流動(dòng)的的水頭損損失規(guī)律律，驗(yàn)證證在各種種情況下下沿程水水頭損失失與平均均流速的關(guān)關(guān)系以及及隨雷諾諾數(shù)和相相對(duì)粗糙糙度的

22、變變化規(guī)律律。 3、根據(jù)紊紊流粗糙糙區(qū)的實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果果，計(jì)算算實(shí)驗(yàn)管管壁的粗粗糙系數(shù)數(shù) n 值及管管壁當(dāng)量量粗糙值值，并與與莫迪圖圖比較。二、實(shí)驗(yàn)原原理1、對(duì)于通通過(guò)直徑徑不變的的圓管的的恒定水水流，沿沿程水頭頭損失為為即上下游量量測(cè)斷面面的比壓壓計(jì)讀數(shù)數(shù)差。沿沿程水頭頭損失也也常表達(dá)達(dá)為其中， 稱(chēng)稱(chēng)為沿程程水頭損損失系數(shù)數(shù)；為上上下游量量測(cè)斷面面之間的的管段長(zhǎng)長(zhǎng)度；為為管道直直徑，為為斷面平平均流速速。若在在實(shí)驗(yàn)中中測(cè)得和和斷面平平均流速速，則可可直接得得到沿程程水頭損損失系數(shù)數(shù) 2、不同流流動(dòng)型態(tài)態(tài)及流區(qū)區(qū)的水流流，其沿沿程水頭頭損失與與斷面平平均流速速的關(guān)系系是不同同的。層層流流動(dòng)動(dòng)中的沿

23、沿程水頭頭損失與與斷面平平均流速速的1次方成成正比；紊流流流動(dòng)中的的沿程水水頭損失失與斷面面平均流流速的11.52次方成成正比。 3、沿程水水頭損失失系數(shù)是是相對(duì)粗粗糙度與與雷諾數(shù)數(shù)的函數(shù)數(shù)，為管管壁當(dāng)量量粗糙，（其中為水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)）。4、圓管層層流流動(dòng)動(dòng)5、光滑圓圓管紊流流流動(dòng)可可取。可可見(jiàn)在層層流流動(dòng)動(dòng)和紊流流光滑區(qū)區(qū)，沿程程水頭損損失系數(shù)數(shù)只取決決于雷諾諾數(shù)。6、粗糙圓圓管紊流流流動(dòng)沿程水頭損損失系數(shù)數(shù)完全由由粗糙度度決定，與與雷諾數(shù)數(shù)無(wú)關(guān)，此此時(shí)沿程程水頭損損失與斷斷面平均均流速的的平方成成正比，所所以紊流流粗糙區(qū)區(qū)通常也也叫做“阻力平平方區(qū)”。7、在紊流流光滑區(qū)區(qū)和紊流流粗糙區(qū)區(qū)

24、之間存存在過(guò)渡渡區(qū)，此此時(shí)沿程程水頭損損失系數(shù)數(shù) 與雷諾諾數(shù)和粗粗糙度都都有關(guān)。 8、粗糙系系數(shù)可按按下列公公式進(jìn)行行計(jì)算式中，為管管道的水水力半徑徑，圓管管的水力力半徑，該該式適用用于紊流流粗糙區(qū)區(qū)。三、實(shí)驗(yàn)步步驟1、預(yù)習(xí)實(shí)實(shí)驗(yàn)指示示書(shū)，認(rèn)認(rèn)真閱讀讀實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康囊笄蟆?shí)驗(yàn)驗(yàn)原理和和注意事事項(xiàng)。 2、查閱用用測(cè)壓管管量測(cè)壓壓強(qiáng)和用用體積法法或三角角堰法量量測(cè)流量量的原理理和步驟驟。 3、開(kāi)啟上上下游閥閥門(mén)排氣氣，檢查查下游閥閥門(mén)全關(guān)關(guān)時(shí)，各各個(gè)測(cè)壓壓管水面面是否處處于同一一水平面面上。如如不平，則則需排氣氣調(diào)平。 4、核對(duì)設(shè)設(shè)備編號(hào)號(hào)，記錄錄所用設(shè)設(shè)備的斷斷面管徑徑、量測(cè)測(cè)段長(zhǎng)度度、三角角堰零

25、點(diǎn)點(diǎn)讀數(shù)等等數(shù)據(jù)。 5、開(kāi)啟下下游閥門(mén)門(mén)，流量量應(yīng)先放放到最大大，待水水流恒定定后，觀(guān)觀(guān)察測(cè)管管水頭的的變化。量量測(cè)流量量及相應(yīng)應(yīng)的水頭頭損失，登登錄到數(shù)數(shù)據(jù)表格格上。 6、減小閥閥門(mén)開(kāi)度度，重復(fù)復(fù)上述步步驟，并并按序登登錄數(shù)據(jù)據(jù)。流量量的調(diào)整整逐步由由大到小小，每改改變一次次流量需需要等待待12分鐘，待待水流恒恒定后再再進(jìn)行量量測(cè)。水水流的紊紊動(dòng)使比比壓計(jì)的的水面有有波動(dòng)，應(yīng)應(yīng)記錄水水面的時(shí)時(shí)均值。7、檢查數(shù)數(shù)據(jù)記錄錄表是否否有缺漏漏？是否否有某組組數(shù)據(jù)明明顯地不不合理？若有此此情況，進(jìn)進(jìn)行補(bǔ)正正。為了了提高實(shí)實(shí)驗(yàn)精度度，便于于分析整整理，實(shí)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)盡盡可能多多一些。要要求改變變流量不不少于1

26、15次。8、 在實(shí)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始始和結(jié)束束時(shí)分別別量測(cè)水水溫，加加以平均均作為實(shí)實(shí)驗(yàn)水溫溫。管路局部阻阻力損失失一、實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康?、觀(guān)察突突擴(kuò)管旋旋渦區(qū)測(cè)測(cè)管水頭頭線(xiàn)，以以及其它它各種邊邊界突變變情況下下的測(cè)管管水頭變變化情況況，加深深對(duì)局部部水頭損損失的感感性認(rèn)識(shí)識(shí)。 2、掌握測(cè)測(cè)定管道道局部水水頭損失失系數(shù)的的方法，并并將突擴(kuò)擴(kuò)管的實(shí)實(shí)測(cè)值與與理論值值比較，將將突縮管管的實(shí)測(cè)測(cè)值與經(jīng)經(jīng)驗(yàn)值比比較。 3、學(xué)習(xí)用用測(cè)壓管管測(cè)量壓壓強(qiáng)和用用體積法法測(cè)流量量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)技能。二、實(shí)驗(yàn)原原理1、有壓管管道恒定定流遇到到管道邊邊界的局局部突變變的尾部部時(shí)，流流動(dòng)會(huì)分分離形成成剪切層層，剪切切層流動(dòng)動(dòng)不穩(wěn)定定，引起

27、起流動(dòng)結(jié)結(jié)構(gòu)的重重新調(diào)整整，并產(chǎn)產(chǎn)生旋渦渦，平均均流動(dòng)能能量轉(zhuǎn)化化成脈動(dòng)動(dòng)能量，造造成不可可逆的能能量耗散散。與沿沿程因摩摩擦造成成的分布布損失不不同，這這部分損損失可以以看成是是集中損損失在管管道邊界界的突變變處，每每單位重重量流體體承擔(dān)的的這部分分能量損損失稱(chēng)為為局部水水頭損失失。2、根據(jù)能能量方程程，局部部水頭損損失這里我們認(rèn)認(rèn)為因邊邊界突變變?cè)斐傻牡哪芰繐p損失全部部產(chǎn)生在在1-11，2-2兩斷斷面之間間，不再再考慮沿沿程損失失。 上游斷面11-1應(yīng)應(yīng)取在由由于邊界界的突變變，水流流結(jié)構(gòu)開(kāi)開(kāi)始發(fā)生生變化的的漸變流流段中，下下游2-2斷面面則取在在水流結(jié)結(jié)構(gòu)調(diào)整整剛好結(jié)結(jié)束，重重新形成成漸

28、變流流段的地地方?？偪傊?，兩兩斷面應(yīng)應(yīng)盡可能能接近，又又要保證證局部水水頭損失失全部產(chǎn)產(chǎn)生在兩兩斷面之之間。經(jīng)經(jīng)過(guò)測(cè)量量?jī)蓴嗝婷娴臏y(cè)管管水頭差差和流經(jīng)經(jīng)管道的的流量，進(jìn)進(jìn)而推算算兩斷面面的速度度水頭差差，就可可測(cè)得局局部水頭頭損失。 3、局部水水頭損失失系數(shù)是是局部水水頭損失失折合成成速度水水頭的比比例系數(shù)數(shù)，即當(dāng)上下游斷斷面平均均流速不不同時(shí)，應(yīng)應(yīng)明確它它對(duì)應(yīng)的的是哪個(gè)個(gè)速度水水頭？例例如，對(duì)對(duì)于突擴(kuò)擴(kuò)圓管就就有和之分。其它它情況的的局部損損失系數(shù)數(shù)在查表表或使用用經(jīng)驗(yàn)公公式確定定時(shí)也應(yīng)應(yīng)該注意意這一點(diǎn)點(diǎn)。通常常情況下下對(duì)應(yīng)下下游的速速度水頭頭。4、局部水水頭損失失系數(shù)隨隨流動(dòng)的的雷諾數(shù)數(shù)而

29、變，即即但當(dāng)雷諾數(shù)數(shù)大到一一定程度度后， 值成為為常數(shù)。在在工程中中使用的的表格或或經(jīng)驗(yàn)公公式中列列出的就就是指這這個(gè)范圍圍的數(shù)值值。5、局部水水頭損失失的機(jī)理理復(fù)雜，除除了突擴(kuò)擴(kuò)圓管的的情況以以外，一一般難于于用解析析方法確確定，而而要通過(guò)過(guò)實(shí)測(cè)來(lái)來(lái)得到各各種邊界界突變情情況下的的局部水水頭損失失系數(shù)。6、對(duì)于突突擴(kuò)圓管管的情況況，局部部水頭損損失系數(shù)數(shù)有理論論結(jié)果，推推導(dǎo)如下下：流動(dòng)動(dòng)經(jīng)過(guò)突突擴(kuò)圓管管的局部部水頭損損失 取1-1，2-22兩斷面面如圖， 這里要特別注意1-1斷面取為突擴(kuò)開(kāi)始的斷面，2-2斷面則取在水流結(jié)構(gòu)調(diào)整剛好結(jié)束，重新形成漸變流段的地方。兩斷面面積都為，而和則分別為細(xì)管

30、和粗管中的平均流速。根據(jù)動(dòng)量方程可知所以有將其代入局局部水頭頭損失的的表達(dá)式式，得取的值均為為1.00，則或可見(jiàn)，7、突擴(kuò)圓圓管局部部水頭損損失之所所以能夠夠?qū)С錾仙鲜鼋馕鑫霰磉_(dá)式式是因?yàn)闉椋何覀兗偌僭O(shè)1-1斷面面上的測(cè)測(cè)管水頭頭為常數(shù)數(shù)；1-11，2-2兩斷斷面的面面積相等等。而突突縮圓管管的1-1，2-22兩斷面面必須分分別取在在粗管和和細(xì)管中中，這是是由流動(dòng)動(dòng)結(jié)構(gòu)決決定的，因因此突縮縮圓管的的局部水水頭損失失不能解解析表達(dá)達(dá)，只有有經(jīng)驗(yàn)公公式這里的對(duì)應(yīng)應(yīng)下游，即即細(xì)管中中的速度度水頭。8、其它各各種彎管管、截門(mén)門(mén)、閘閥閥等的局局部水頭頭損失系系數(shù)可查查表或由由經(jīng)驗(yàn)公公式獲得得。三、實(shí)驗(yàn)步

31、步驟1、認(rèn)真閱閱讀實(shí)驗(yàn)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)實(shí)驗(yàn)原理理和注意意事項(xiàng)。 2、查閱用用測(cè)壓管管量測(cè)壓壓強(qiáng)和用用體積法法（手工工、自動(dòng)動(dòng)）量測(cè)測(cè)流量的的原理和和步驟。 3、對(duì)照實(shí)實(shí)物了解解儀器設(shè)設(shè)備的使使用方法法和操作作步驟，做做好準(zhǔn)備備工作后后，啟動(dòng)動(dòng)抽水機(jī)機(jī)，打開(kāi)開(kāi)進(jìn)水開(kāi)開(kāi)關(guān)，使使水箱充充水，并并保持溢溢流狀態(tài)態(tài)，使水水位恒定定。 4、檢查下下游閥門(mén)門(mén)全關(guān)時(shí)時(shí)，各個(gè)個(gè)測(cè)壓管管水面是是否處于于同一水水平面上上。如不不平，則則需排氣氣調(diào)平。 5、核對(duì)設(shè)設(shè)備編號(hào)號(hào)，確認(rèn)認(rèn)數(shù)據(jù)記記錄表上上列出的的斷面管管徑等數(shù)數(shù)據(jù)。 6、開(kāi)啟下下游閥門(mén)門(mén)，待水水流恒定定后，觀(guān)觀(guān)察測(cè)管管水頭的的變化，正正確選擇擇實(shí)驗(yàn)配配件前后

32、后的量測(cè)測(cè)斷面，進(jìn)進(jìn)行數(shù)據(jù)據(jù)的量測(cè)測(cè)，并登登錄到數(shù)數(shù)據(jù)記錄錄表的相相應(yīng)位置置。 7、改變閥閥門(mén)開(kāi)度度，待水水流恒定定后，重重復(fù)上述述步驟，并并按序登登錄數(shù)據(jù)據(jù)。本實(shí)實(shí)驗(yàn)要求求做三個(gè)個(gè)流量。 8、檢查數(shù)數(shù)據(jù)記錄錄表是否否有缺漏漏？是否否有某組組數(shù)據(jù)明明顯地不不合理？若有此此情況，進(jìn)進(jìn)行補(bǔ)正正。 9、計(jì)算整整理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果，得得出各實(shí)實(shí)驗(yàn)配件件局部水水頭損失失系數(shù)實(shí)實(shí)測(cè)值，并并同時(shí)列列出突擴(kuò)擴(kuò)管局部部水頭損損失系數(shù)數(shù)的理論論值和突突縮管的的經(jīng)驗(yàn)值值。 10、對(duì)實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果果進(jìn)行分分析討論論。閱讀讀思考問(wèn)問(wèn)題，作作簡(jiǎn)要回回答。實(shí)驗(yàn)六孔孔口、管管嘴出流流實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康?、觀(guān)察孔孔口、管管嘴出流流的水力

33、力現(xiàn)象。2、測(cè)定孔孔口、管管嘴出流流的各項(xiàng)項(xiàng)系數(shù)：出流斷斷面收縮縮系數(shù)、流流量系數(shù)數(shù)、流速速系數(shù)和和阻力系系數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原原理在容器壁上上開(kāi)一個(gè)個(gè)任意形形狀的孔孔，流體體11 1從此孔向外外泄出，這這種現(xiàn)象象稱(chēng)為孔孔口出流流。在孔口上連連接一段段管子，流流體從此此管流出出， 這種現(xiàn)象稱(chēng)稱(chēng)為管嘴嘴出流。如如圖6所所示。 1、 孔口口出流 ddc 在水箱側(cè)壁壁開(kāi)一個(gè)個(gè)直徑為為的圓形形孔口， 液體受不變變水頭作作用下，沿沿不同方方向從孔孔口向外流出出，在慣慣性作用用下，液液體的流流線(xiàn)不 圖66孔口口、管嘴嘴實(shí)驗(yàn)原原理圖能急劇改變變方向，因因此，在在離孔口口很近的的出流處處（約距距孔口11 / 2處）

34、，將將產(chǎn)生一一個(gè)收縮縮斷面。水水箱中水水位保持持不變，孔孔口直徑徑與孔口口在液面面下的深深度比較較起來(lái)，是是很小的的，因此此可以認(rèn)認(rèn)為孔口口斷面上上的流速速是相同同的，收收縮斷面面可以近近似圓形形。如果果測(cè)出收收縮斷面面的直徑徑，那么么收縮斷斷面可求求。截取自由液液面11和和收縮斷斷面CC，以以通過(guò)孔孔口形心心的水平平面為基基準(zhǔn)面，列列能量方方程式中 ，自自由液面面保持恒恒定，上上式變成成 孔口出流流流量為 孔口出流斷斷面收縮縮系數(shù)為為 將代入上式式得 式中 稱(chēng)為為孔口出出流流量量系數(shù)。將以上孔口口出流的的基本關(guān)關(guān)系式進(jìn)進(jìn)行反推推，可得得孔口出出流的各各項(xiàng)系數(shù)數(shù)流量系數(shù)： 收收縮系數(shù)數(shù)： 流流

35、速系數(shù)數(shù)： 阻阻力系數(shù)數(shù)： 因此，測(cè)出出、，即可可求出各各項(xiàng)系數(shù)數(shù)。根據(jù)據(jù)對(duì)薄壁壁小孔口口充分收收縮的實(shí)實(shí)驗(yàn)：、。2、孔口出出流的分分類(lèi)小孔口出流流、大孔孔口出流流（按HH / dd 是否否大于 10 來(lái)判定定）；定定常出流流、非定定常出流流；淹沒(méi)沒(méi)出流、非非淹沒(méi)出出流；薄薄壁出流流、厚壁壁出流。薄壁出流確確切地講講就是銳銳緣孔口口出流，流流體與孔孔壁只有有周線(xiàn)上上接觸，孔孔壁厚度度不影響響射流形形態(tài)，否否則就是是厚壁出出流，如如孔邊修修圓的情情況，此此時(shí)孔壁壁參與了了出流的的收縮，但但收縮斷斷面還是是在流出出孔口后后形成。如如果壁厚厚達(dá)到334dd，就稱(chēng)稱(chēng)為管嘴嘴，收縮縮斷面將將會(huì)在管管嘴內(nèi)

36、形形成，而而后再擴(kuò)擴(kuò)展成滿(mǎn)滿(mǎn)流流出出管嘴。管管嘴出流流的能量量損失只只考慮局局部損失失，如果果管嘴再再長(zhǎng)，以以致必須須考慮沿沿程損失失時(shí)就是是短管了了。3、管嘴出出流管嘴出流的的流動(dòng)特特點(diǎn)是，水水股先在在管內(nèi)收收縮形成成真空，而而后再逐逐漸擴(kuò)張張以至充充滿(mǎn)整個(gè)個(gè)管嘴而而流出。由由于管嘴嘴出流與與孔口出出流的流流動(dòng)情況況有著明明顯的區(qū)區(qū)別，因因而在孔孔口上加加設(shè)短管管即管嘴嘴，既影影響出流流的流速速系數(shù)又又影響流流量系數(shù)數(shù)，亦即即改變出出流的流流量和流流速。管管嘴出流流時(shí)的阻阻力損失失，主要要是管嘴嘴入口處處的局部部阻力損損失和水水股收縮縮斷面擴(kuò)擴(kuò)大的局局部阻力力損失，而而管嘴的的沿程阻阻力損失

37、失可以忽忽略不計(jì)計(jì)。管嘴出流各各項(xiàng)系數(shù)數(shù)計(jì)算公公式與孔孔口出流流的形式式完全一一樣。但但由于管管嘴出口口斷面沒(méi)沒(méi)有變化化，即，。根據(jù)據(jù)實(shí)驗(yàn)，左右。管嘴出流各項(xiàng)系數(shù)計(jì)算公式如下：流量系數(shù)： 收縮系數(shù)： 流速系數(shù)： = 阻力系數(shù)： 3、管嘴的的真空現(xiàn)現(xiàn)象管嘴是在孔孔口上加加設(shè)一段段適當(dāng)?shù)牡亩坦埽m雖然加一一段短管管將使阻阻力增大大，但是是管嘴的的出流量量反而會(huì)會(huì)比同樣樣情況下下的孔口口出流量量大，產(chǎn)產(chǎn)生這一一結(jié)果的的原因是是在管嘴嘴內(nèi)也存存在收縮縮斷面，直直接表現(xiàn)現(xiàn)為此處處產(chǎn)生了了真空。在圓柱形管嘴收縮斷面處設(shè)測(cè)壓管以觀(guān)察真空現(xiàn)象并量測(cè)真空值。正因?yàn)楣茏煸谑湛s斷面處有真空存在，如同水泵一樣，對(duì)液流

38、產(chǎn)生抽吸作用，從而使管嘴出流量大于孔口出流量。這種由于真空的存在使管嘴增加的出流量，要比由于管嘴阻力增加而減少的出流量大得多。這一結(jié)論和現(xiàn)象將在實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)。三、實(shí)驗(yàn)步步驟1、起動(dòng)水水泵，給給水箱連連續(xù)供水水，當(dāng)水水位升至至溢流板板上端時(shí)時(shí)，水由由此溢出出，調(diào)節(jié)節(jié)水泵出出水閥門(mén)門(mén)，使液液面保持持恒定不不變，即即作用水水頭不變變。與此此同時(shí)觀(guān)觀(guān)察孔口口或管嘴嘴出流情情況。2、將旋板板旋到其其它位置置，觀(guān)察察不同孔孔口、管管嘴的出出流情況況，并注注意進(jìn)行行比較。3、分兩組組同時(shí)測(cè)測(cè)量孔口口、管嘴嘴實(shí)驗(yàn)參參數(shù)：作作用水頭頭 ，孔孔口或管管嘴出流流流量、孔孔口出流流收縮斷斷面直徑徑。實(shí)驗(yàn)七管管道水擊

39、擊實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康?、觀(guān)察管管道水擊擊現(xiàn)象的的發(fā)生、傳傳播與消消失過(guò)程程，增強(qiáng)強(qiáng)對(duì)水擊擊現(xiàn)象的的感性認(rèn)認(rèn)識(shí)。利利用實(shí)測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)計(jì)算水擊擊波的傳傳播速度度。 2、量測(cè)水水擊引起起的壓強(qiáng)強(qiáng)增量，加加深對(duì)水水擊影響響的定量量認(rèn)識(shí)。 3、通過(guò)調(diào)調(diào)壓室水水位振蕩蕩現(xiàn)象的的演示，以以及使用用調(diào)壓室室前后水水擊壓強(qiáng)強(qiáng)增量的的變化情情況 ，了了解調(diào)壓壓室消減減水擊壓壓強(qiáng)的作作用。二、實(shí)驗(yàn)原原理水擊現(xiàn)象是是一種典典型的有有壓 管管道非恒恒定流問(wèn)問(wèn)題，在在水擊現(xiàn)現(xiàn)象中，由由于壓強(qiáng)強(qiáng)變化急急劇，必必須考慮慮流體的的壓縮性性及管道道的彈性性 。水水擊現(xiàn)象象可大致致作如下下描述：有壓管管道流動(dòng)動(dòng)的流量量突變流速突突

40、變由由于流動(dòng)動(dòng)的慣性性 ，造造成壓強(qiáng)強(qiáng)大幅波波動(dòng)流流體的壓壓縮性和和管道的的彈性使使波動(dòng)在在管道中中以有 限的速速度傳播播。 以閥門(mén)突然然關(guān)閉為為例，將將有一個(gè)個(gè)增壓、增增密度、增增管道斷斷面積、減減流速的的過(guò)程從從閥門(mén)向向上游傳傳播，壓壓強(qiáng)、流流速、密密度、管管道斷面面積的間間斷面在在管道中中運(yùn)動(dòng)，這這就是水水擊波。1、水擊波波的壓強(qiáng)強(qiáng)增值在已知水擊擊波傳播播速度 c 的條條件下，壓壓強(qiáng)增量量與流速速大小增增量的關(guān)關(guān)系為2、水擊波波的傳播播速度水擊波傳播播速度為為式中，為為液體的的體積彈彈性系數(shù)數(shù)；反映管管壁的彈彈性，對(duì)對(duì)于直徑徑為的圓圓管其中，為管管壁材料料的彈性性系數(shù)，為管壁厚度。于是若忽略管壁壁的彈性性，即認(rèn)認(rèn)為 ，則則為聲波速度度（水中中約為114355 m/s）。所所以水電站引水水管的 ，。3、水擊現(xiàn)現(xiàn)象的分分析為了更更清晰地地說(shuō)明水水擊波傳傳播、反反射、疊疊加的發(fā)發(fā)展過(guò)程程，考察察上游水水庫(kù)與閥閥門(mén)間的的長(zhǎng)度為為 L 的的直圓管管（BAA）中因因閥門(mén)AA突然完完全關(guān)閉閉發(fā)生的的水擊現(xiàn)現(xiàn)象，認(rèn)認(rèn)為彈性性力與慣慣性力起起主要作作用，忽忽略水頭頭損失和和流速水水頭。在在理解了了水擊波波在A處處的正反反射