流速量測(cè)(畢托管)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

流速量測(cè)（畢托管）實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螈磐ㄟ^本次實(shí)驗(yàn)，掌握基本的測(cè)速工具（畢托管）的性能和使用方法。⑵繪制各垂線上的流速分布圖，點(diǎn)繪斷面上的等流分布曲線，以加深對(duì)明槽水流流速分布的認(rèn)識(shí)。⑶根據(jù)實(shí)測(cè)的流速分布圖，計(jì)算斷面上的平均流速v和流量Q測(cè)，并與實(shí)驗(yàn)流量Q實(shí)相比較。儀器設(shè)備 畢托管、比壓計(jì)以及水槽實(shí)驗(yàn)原理畢托管是由兩根同心圓的小管所組成。A管通頭部頂端小孔，B管與離頭部頂端為3d的斷面上的環(huán)形孔相通。環(huán)形孔與畢托管的圓柱表面垂直，因此它所測(cè)得的是水流的勢(shì)能。而A管卻正對(duì)流向，它所測(cè)得的是包括水流動(dòng)能在內(nèi)的全部機(jī)械能，在測(cè)壓牌上所反映的水面差：即測(cè)點(diǎn)的流速水頭。為了提高量測(cè)的精度，將比壓計(jì)斜放成α角，若兩測(cè)壓管水面之間的讀數(shù)差為，則有=sinα，從而可以求得測(cè)點(diǎn)的流速表達(dá)式：式中：C為流速修正系數(shù)，對(duì)不同結(jié)構(gòu)的畢托管，其值由率定得之。本實(shí)驗(yàn)使用的畢托管，經(jīng)率定C=1。垂線流速分布圖的畫法，垂線平均流速的計(jì)算將所得的同一垂線各點(diǎn)流速，按選定的比例尺畫在坐標(biāo)紙上。槽底的流速為零，水面的流速矢端為水面以下各點(diǎn)流速矢端向上順延與水面相交的那一點(diǎn)。由水深線及各點(diǎn)流速矢端所圍成的矢量圖，即垂線流速分布圖。顯然，流速分布圖的面積除以水深h，就是垂線的平均流速。垂線平均流速式中：為垂線平均流速，cm/s：為垂線流速分布圖的面積，㎝2：h為水深，㎝。2.斷面平均流速的計(jì)算斷面平均流速式中：v為斷面平均流速，㎝3∕s；為第i根垂線上的平均流速，㎝∕s；n為垂線個(gè)數(shù)。流量的計(jì)算實(shí)測(cè)的流量Q測(cè)式中：Q測(cè)為實(shí)測(cè)流量，㎝3∕s；v為斷面平均流速，㎝∕s；A為過水?dāng)嗝婷娣e，㎝2。實(shí)驗(yàn)流量從電磁流量計(jì)中讀出。方法步驟⑴打開水槽的進(jìn)水閥門，調(diào)節(jié)尾門，將水深控制在20cm左右。⑵用測(cè)針測(cè)得水深h。垂線布置6個(gè)測(cè)點(diǎn)。畢托管最高點(diǎn)宜在水面以下2cm，最低點(diǎn)為畢托管的半徑（0.4cm），其余各點(diǎn)均布其中。⑶按所托布置的垂線及測(cè)點(diǎn)位置逐步進(jìn)行測(cè)量。例如：把畢托管首先放在垂線上，即畢托管中心到槽邊壁的距離B∕10cm。接著把畢托管放到槽底，同時(shí)測(cè)讀固定畢托管測(cè)桿標(biāo)尺上的讀數(shù)，捎帶穩(wěn)定后，再測(cè)讀比壓計(jì)上的讀數(shù)A\B,這就完成了第一個(gè)測(cè)點(diǎn)的工作。然后將畢托管依次提升，直至水面以下2.0cm那一點(diǎn)為止。其他各點(diǎn)測(cè)量方法如上述步驟，并把各個(gè)測(cè)點(diǎn)相應(yīng)的距離和高度記錄在表中。⑷將測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理，并采用坐標(biāo)紙按一定的比例點(diǎn)繪。點(diǎn)繪垂線上的流速分布圖⑸分析比較實(shí)測(cè)流量與實(shí)驗(yàn)流量有何差別。注意事項(xiàng)⑴測(cè)速之前，首先要對(duì)畢托管、比壓計(jì)進(jìn)行排氣。排氣方法：從比壓計(jì)三通管注入有一定壓力的水流，使水和空氣由畢托管噴出，沖水約3min左右將畢托管浸入防氣盒靜水中。然后打開三通管，在大氣壓強(qiáng)作用下比壓計(jì)測(cè)管中的水面下降，待降到便于測(cè)讀的位置時(shí)，用止水夾夾緊三通管。此時(shí)比壓計(jì)兩側(cè)管中的水面應(yīng)該平齊，否則要重新充水排氣，直至兩管水面平齊后方能進(jìn)行測(cè)速工作。⑵實(shí)驗(yàn)過程中，為防止進(jìn)氣，畢托管不得露出水面。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將畢托管放入防氣盒靜水中，檢查是否進(jìn)氣，若比壓計(jì)兩管水面不平，說明所測(cè)數(shù)據(jù)有誤差，應(yīng)重新充水排氣，重新施測(cè)。⑶畢托管嘴必須正對(duì)流向。⑷測(cè)讀時(shí)，視線應(yīng)垂直于比壓計(jì)的傾斜面，讀取彎液面的最低點(diǎn)讀數(shù)，當(dāng)測(cè)管中的水面上下脈動(dòng)時(shí)，讀取平均值。量測(cè)與計(jì)算⑴已知數(shù)據(jù)。由電磁流量計(jì)中讀出流量。水槽寬度B=0cm；畢托管直徑d=0.8cm；比壓計(jì)傾斜角α=30°；重力加速度g=980cm/s2⑵實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算槽底測(cè)針數(shù)據(jù)讀數(shù)____cm;測(cè)針尖接觸水面時(shí)的讀數(shù)____cm；測(cè)針量得水深h=____cm。思考題⑴畢托管、比壓計(jì)排氣不凈，為什么會(huì)影響量測(cè)精度？答：畢托管、測(cè)壓管及連通管只有充滿被側(cè)液體，即滿足連續(xù)條件，才有可能測(cè)得真值，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)過程中很有可能變成堵塞性氣柱而影響測(cè)量精度。⑵為什么必須將畢托管正對(duì)來流方向？如何判斷畢托管是否正對(duì)了流向？答：因?yàn)楫呁泄軠y(cè)流速是將來流的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化成為勢(shì)能，因此必須將畢托管正對(duì)來流方向。轉(zhuǎn)動(dòng)畢托管，當(dāng)兩液柱高度差最大時(shí)的位置，就可判斷畢托管已經(jīng)正對(duì)了流向。⑶比壓計(jì)安放位置的高低，是否影響量測(cè)數(shù)據(jù)？為什么？答：不影響。因?yàn)楸葔河?jì)測(cè)量的是兩個(gè)位置的壓強(qiáng)差，而與安放高度無(wú)關(guān)，所以，比壓計(jì)安放高度的高