學(xué)院模塊化教學(xué)改革教材-流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)

合肥學(xué)院模塊化教學(xué)改革系列教材

流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)

劉明銀編著

合肥學(xué)院流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室

2020年9月10日

目錄

㈠流體靜力學(xué)綜合型實(shí)驗(yàn)..................................1

㈡恒定總流伯努利方程綜合性實(shí)驗(yàn).........................9

㈢動(dòng)量定律綜合型實(shí)驗(yàn)..................................36

㈣畢托管測(cè)速與修正因數(shù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn).........................63

㈤雷諾實(shí)驗(yàn)............................................30

閑文丘里綜合型實(shí)驗(yàn).....................................21

（七）沿程水頭損失實(shí)驗(yàn).....................................56

（2局部水頭損失實(shí)驗(yàn).....................................49

（加孔口出流與管嘴出流實(shí)驗(yàn)...............................43

㈠流體靜力學(xué)綜合型實(shí)驗(yàn)

一'實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/p>

1.掌握用測(cè)壓管測(cè)量流體靜壓強(qiáng)的技能；

2.驗(yàn)證不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程；

3.測(cè)定油的密度；

4.通過(guò)對(duì)諸多流體靜力學(xué)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)觀察分析，加深流體靜力學(xué)基本概念理

解，提高解決靜力學(xué)實(shí)際問(wèn)題的能力。

二、實(shí)驗(yàn)裝置

1.實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖

實(shí)驗(yàn)裝置及各部分名稱如圖1所示。

圖.1流體靜力學(xué)綜合型實(shí)驗(yàn)裝置圖

1.測(cè)壓管2.帶標(biāo)尺測(cè)壓管3.連通管4.通氣閥5.加壓打氣球

6.真空測(cè)壓管7.截止閥8.U型測(cè)壓管9.油柱10.水柱11.減壓放水閥

說(shuō)明：下述中的儀器部件編號(hào)均指實(shí)驗(yàn)裝置圖中的編號(hào)，如測(cè)管2即為圖1中

“2.帶標(biāo)尺測(cè)壓管”。后述各實(shí)驗(yàn)中述及的儀器部件編號(hào)也均指相應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置圖中

的編號(hào)。

2.裝置說(shuō)明

(1)流體測(cè)點(diǎn)靜壓強(qiáng)的測(cè)量方法之-----測(cè)壓管

流體的流動(dòng)要素有壓強(qiáng)、水位、流速、流量等。壓強(qiáng)的測(cè)量方法有機(jī)械式測(cè)量

方法與電測(cè)法，測(cè)量的儀器有靜態(tài)與動(dòng)態(tài)之分。測(cè)量流體點(diǎn)壓強(qiáng)的測(cè)壓管屬機(jī)械式

靜態(tài)測(cè)量?jī)x器。測(cè)壓管是一端連通于流體被測(cè)點(diǎn)，另一端開口于大氣的透明管，適

用于測(cè)量流體測(cè)點(diǎn)的靜態(tài)低壓范圍的相對(duì)壓強(qiáng)，測(cè)量精度為1mm。測(cè)壓管分直管

型和“U”型。直管型如圖1中管2所示，其測(cè)點(diǎn)壓強(qiáng)〃h為測(cè)壓管液面至

測(cè)點(diǎn)的豎直高度?！癠”型如圖中管1與管8所示。直管型測(cè)壓管要求液體測(cè)點(diǎn)的

絕對(duì)壓強(qiáng)大于當(dāng)?shù)卮髿鈮?，否則因氣體流入測(cè)點(diǎn)而無(wú)法測(cè)壓；“U”型測(cè)壓管可測(cè)

量液體測(cè)點(diǎn)的負(fù)壓，例如管1中當(dāng)測(cè)壓管液面低于測(cè)點(diǎn)時(shí)的情況；“U”型測(cè)壓管

還可測(cè)量氣體的點(diǎn)壓強(qiáng)，如管8所示，一般“U”型管中為單一液體(本裝置因其

它實(shí)驗(yàn)需要在管8中裝有油和水兩種液體)，測(cè)點(diǎn)氣壓為Ah為“U”型

測(cè)壓管兩液面的高度差，當(dāng)管中接觸大氣的自由液面高于另一液面時(shí)Ah為“+”，

反之Ah為由于受毛細(xì)管影響，測(cè)壓管內(nèi)徑應(yīng)大于8~10mm。本裝置采用毛

細(xì)現(xiàn)象弱于玻璃管的透明有機(jī)玻璃管作為測(cè)壓管，內(nèi)徑為8mm，毛細(xì)高度僅為1mm

左右。

(2)恒定液位測(cè)量方法之-----連通管

測(cè)量液體的恒定水位的連通管屬機(jī)械式靜態(tài)測(cè)量?jī)x器。連通管是一端連接于被

測(cè)液體，另一端開口于被測(cè)液體表面空腔的透明管，如管3所示。對(duì)于敞口容器中

的測(cè)壓管也是測(cè)量液位的連通管。連通管中的液體直接顯示了容器中的液位，用

mm刻度標(biāo)尺即可測(cè)讀水位值。本裝置中連通管與各測(cè)壓管同為等徑透明有機(jī)玻璃

管。液位測(cè)量精度為1mm。

(3)所有測(cè)管液面標(biāo)高均以帶標(biāo)尺測(cè)壓管2的零點(diǎn)高程為基準(zhǔn)；

(4)測(cè)點(diǎn)B、C、D位置高程的標(biāo)尺讀數(shù)值分別以VB、VC、VD表示，若同時(shí)

取標(biāo)尺零點(diǎn)作為靜力學(xué)基本方程的基準(zhǔn)，則VB、VC、VD亦為zB、zC、zD；

(5)本儀器中所有閥門旋柄均以順管軸線為開。

3.基本操作方法：

(1)設(shè)置pO=O條件。打開通氣閥4,此時(shí)實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)壓強(qiáng)pO=O。

(2)設(shè)置pO>0條件。關(guān)閉通氣閥4、放水閥11,通過(guò)加壓打氣球5對(duì)裝置打

氣，可對(duì)裝置內(nèi)部加壓，形成正壓;

2

(3)設(shè)置pO<0條件。關(guān)閉通氣閥4、加壓打氣球5底部閥門，開啟放水閥11

放水，可對(duì)裝置內(nèi)部減壓，形成真空。

(4)水箱液位測(cè)量。在p0=0條件下讀取測(cè)管2的液位值，即為水箱液位值。

三、實(shí)驗(yàn)原理

1.在重力作用下不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程

2_|_=C

—pg或P=Po+刖

式中：

Z——被測(cè)點(diǎn)相對(duì)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);

pO------水箱中液面的表面壓強(qiáng)；

p——液體密度；

h——被測(cè)點(diǎn)的液體深度。

2.油密度測(cè)量原理

方法一：測(cè)定油的密度°。，簡(jiǎn)單的方法是利用圖1實(shí)驗(yàn)裝置的U型測(cè)壓管8,

再另備一根直尺進(jìn)行直接測(cè)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)需打開通氣閥4,使p0=0。若水的密度應(yīng)

為已知值，如圖2所示，由等壓面原理則有

P.H

(a)(b)

圖2油的密度測(cè)量方法-圖3油密度測(cè)量方法二

方法二：不另備測(cè)量尺，只利用圖1中測(cè)管2的自帶標(biāo)尺測(cè)量。先用加壓打氣

球5打氣加壓使U型測(cè)壓管8中的水面與油水交界面齊平，如圖3(a)所示，有

3

A)i=P、、g%=P＜、gH

再打開減壓放水閥11降壓，使U型測(cè)壓管8中的水面與油面齊平，如圖3(b)

所示，有

Pm=-P.gk=pogH-p^gH

聯(lián)立兩式則有

Pw4+為

四'實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法

1.定性分析實(shí)驗(yàn)

(1)測(cè)壓管和連通管判定。

按測(cè)壓管和連通管的定義，實(shí)驗(yàn)裝置中管1、2、6、8都是測(cè)壓管，當(dāng)通氣閥

關(guān)閉時(shí)，管3無(wú)自由液面，是連通管。

(2)測(cè)壓管高度、壓強(qiáng)水頭、位置水頭和測(cè)壓管水頭判定。

測(cè)點(diǎn)的測(cè)壓管高度即為壓強(qiáng)水頭2,不隨基準(zhǔn)面的選擇而變，位置水頭z和

P8

測(cè)壓管水頭z+2隨基準(zhǔn)面選擇而變。

Pg

(3)觀察測(cè)壓管水頭線。

測(cè)壓管液面的連線就是測(cè)壓管水頭線。打開通氣閥4,此時(shí)“0=0,那么管

1、2、3均為測(cè)壓管，從這三管液面的連線可以看出，對(duì)于同一靜止液體，測(cè)管水

頭線是一根水平線。

(4)判別等壓面。

關(guān)閉通氣閥4,打開截止閥7,用打氣球稍加壓，使匹為0.02m左右，判別

Pg

下列幾個(gè)平面是不是等壓面；

a.過(guò)C點(diǎn)作一水平面，相對(duì)管1、2、8及水箱中液體而言，這個(gè)水平面是不

是等壓面？

b.過(guò)U型管8中的油水分界面作一水平面，對(duì)管8中液體而言，這個(gè)水平面

是不是等壓面？

c.過(guò)管6中的液面作一水平面，對(duì)管6中液體和方盒中液體而言，該水平面

是不是等壓強(qiáng)？

4

根據(jù)等壓面判別條件：質(zhì)量力只有重力、靜止、連續(xù)、均質(zhì)、同一水平面。可

判定上述b、c是等壓面。在a中，相對(duì)管1、2及水箱中液體而言，它是等壓面，

但相對(duì)管8中的水或油來(lái)講，它都不是同一等壓面。

(5)觀察真空現(xiàn)象。

打開放水閥11減低箱內(nèi)壓強(qiáng)，使測(cè)管2的液面低于水箱液面，這時(shí)箱體內(nèi)

〃。<0,再打開截止閥7,在大氣壓力作用下，管6中的液面就會(huì)升到一定高度，說(shuō)

明箱體內(nèi)出現(xiàn)了真空區(qū)域(即負(fù)壓區(qū)域)。

(6)觀察負(fù)壓下管6中液位變化

關(guān)閉通氣閥4,開啟截止閥7和放水閥11,待空氣自管2進(jìn)入圓筒后，觀察管

6中的液面變化。

2.定量分析實(shí)驗(yàn)

(1)測(cè)點(diǎn)靜壓強(qiáng)測(cè)量。

根據(jù)基本操作方法，分別在po=O、po>O、po<0與PB<0條件下測(cè)量水箱液

面標(biāo)高和測(cè)壓管2液面標(biāo)高VH,分別確定測(cè)點(diǎn)A、B、C、。的壓強(qiáng)外、PB、pc、

PD。

(2)油的密度測(cè)定拓展實(shí)驗(yàn)

按實(shí)驗(yàn)原理，分別用方法一與方法二測(cè)定油的容重。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析參考五。

五、數(shù)據(jù)處理及成果要求

1.記錄有關(guān)信息及實(shí)驗(yàn)常數(shù)

實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱：流體靜力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)：

實(shí)驗(yàn)者：實(shí)驗(yàn)日期：

各測(cè)點(diǎn)高程為：VB=1.8xl0-2m.Vc=-2.7xlO-2m.Vp=-5.7xlO-2m

基準(zhǔn)面選在2號(hào)管標(biāo)尺零點(diǎn)上zc=-2.7xlO-2m^ZD=-5.7x10-2m

2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算結(jié)果(參表1,表2)

3.成果要求

(1)回答定性分析實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問(wèn)題。

(2)由表中計(jì)算的zC+紅、z°+包，驗(yàn)證流體靜力學(xué)基本方程。

pgpg

5

（3）測(cè)定油的密度，對(duì)兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)果作以比較。

六、分析思考題

1.相對(duì)壓強(qiáng)與絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)與真空度之間有什么關(guān)系？測(cè)壓管能測(cè)量

何種壓強(qiáng)？

答：①絕對(duì)壓強(qiáng)是以絕對(duì)零壓為起點(diǎn)計(jì)算的壓強(qiáng)或完全真空狀態(tài)下的壓強(qiáng)為基

準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算的壓強(qiáng)。常用凡bs表示。

相對(duì)壓強(qiáng)，或稱為表壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱表壓，是指以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮簠^(qū)為基準(zhǔn)計(jì)算的

壓強(qiáng)。常用p表示。當(dāng)所測(cè)量的系統(tǒng)的壓強(qiáng)等于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簳r(shí)，壓強(qiáng)表的指

針指零，即表壓為零。

絕對(duì)壓強(qiáng)恒大于等于零，而相對(duì)壓強(qiáng)值可正可負(fù)可為零。

兩者的關(guān)系為P=Pabs-Pa

②真空度P、,，當(dāng)被測(cè)量的系統(tǒng)的絕對(duì)壓強(qiáng)小于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簳r(shí)，當(dāng)時(shí)當(dāng)

地的大氣壓與系統(tǒng)絕對(duì)壓之差，稱為真空度。此時(shí)所用的測(cè)壓儀表稱為真空表。真

空度可用水柱高度來(lái)表示，即pv=-〃=2g/2v（式中瓦為真空高度）

P=Pabs'Pa=-Pv

由此可知：

系統(tǒng)加大氣壓強(qiáng)時(shí)，絕對(duì)壓強(qiáng)=大氣壓強(qiáng)+相對(duì)壓強(qiáng)

系統(tǒng)K大氣壓強(qiáng)時(shí)，絕對(duì)壓強(qiáng)=大氣壓強(qiáng)-真空度

③測(cè)壓管能測(cè)量相對(duì)壓強(qiáng)。

2.測(cè)壓管太細(xì)，對(duì)測(cè)壓管液面讀數(shù)造成什么影響？

答：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

,4。cos。

h=-----

dpg

式中，b為表面張力系數(shù)；P為液體的密度；a為測(cè)壓管的內(nèi)徑；〃為毛細(xì)升高。

常溫=20℃）的水，b=0.0728N/m,pg=9.8kN/m3□水與玻璃的浸潤(rùn)角。很

小，可認(rèn)為cos6=1.0。于是有

297

h-——（h>d單位均為mm）

d

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)影響可忽略不計(jì)。另外，當(dāng)

6

水質(zhì)不潔時(shí)，b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

e較大，其〃較普通玻璃管小。

3.本儀器測(cè)壓管內(nèi)徑為0.8X10-2m,圓筒內(nèi)徑為2.0X10」m,儀器在加氣增

壓后，水箱液面將下降b而測(cè)壓管液面將升高H,實(shí)驗(yàn)時(shí)，若近似以8=0時(shí)的水

箱液面讀值作為加壓后的水箱液位值，那么測(cè)量誤差5/H為多少？

答：加壓后，水箱液面比基準(zhǔn)面下降了6,而同時(shí)測(cè)壓管1、2的液面各比基

準(zhǔn)面升高了“，由水量平衡原理則有

本儀器儀4=0.8x10-2m,D=2.0xl()Tm

故%=0.0032

于是相對(duì)誤差￡有

―0.0032

H+SH+31+6/”1+0.0032''

因此可忽略不計(jì)。

對(duì)單根測(cè)壓管的容器若有D/d<10或?qū)筛鶞y(cè)壓管的容器。/dW7時(shí)，便可使

<0.01o

七'注意事項(xiàng)

1.用打氣球加壓、減壓需緩慢，以防液體溢出及油柱吸附在管壁上；打氣后

務(wù)必關(guān)閉打氣球下端閥門，以防漏氣。

2.真空實(shí)驗(yàn)時(shí)，放出的水應(yīng)通過(guò)水箱頂部的漏斗倒回水箱中。

3.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，裝置的氣密性要求保持良好。

7

表1流體靜壓強(qiáng)測(cè)量記錄及計(jì)算表

壓強(qiáng)水頭測(cè)壓管水頭

次水箱液面測(cè)壓管

實(shí)驗(yàn)條件序液面H

VoV274.PD

—=V?-Vfl—=V?-VDz。+一

/(10-2m)/(10-2m)pgpgpgpgpgPg

/(10-2m)/(10-2m)/(10-2m)/(102m)/(102m)/(102m)

po=0114.114.1012.316.819.814.114.1

114.123.79.621.926.429.423.723.7

po>O

213.818.34.516.521.024.018.318.3

povO114.112.0-2.110.214.717.712.012.0

(其中一次

214.01.2-12.8-0.63.96.9L21.2

PB<0)

表2油的密度測(cè)定記錄及計(jì)算表

水箱液面測(cè)壓管2液面p。__

4=▽“一▽()Az%

次序VoVpw

H/(102m)/(102m)/(10-2m)/(102m)R+%

條/(102m)/(W2m)

件

/

po>O,且U型114.123.79.6

管中水面與油214.123.659.659.6

水交界面齊平

314.123.79.6包=0.82

P

114.112.02.1K

po<O,且U型

管中水面與油214.112.02.12.1

面齊平

314.112.05z2.05

8

㈡恒定總流伯努利方程綜合性實(shí)驗(yàn)

一'實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/p>

1.通過(guò)定性分析實(shí)驗(yàn)，提高對(duì)動(dòng)水力學(xué)諸多水力現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)分析能力；

2.通過(guò)定量測(cè)量實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步掌握有壓管流中動(dòng)水力學(xué)的能量轉(zhuǎn)換特性，驗(yàn)

證流體恒定總流的伯努利方程，掌握測(cè)壓管水頭線的實(shí)驗(yàn)測(cè)量技能與繪制

方法；

3.通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，訓(xùn)練理論分析與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的科研能力。

二、實(shí)驗(yàn)裝置

1.實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖

實(shí)驗(yàn)裝置及各部分名稱如圖1所示。

圖1伯努利方程綜合性實(shí)驗(yàn)裝置圖

1.自循環(huán)供水器2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)3.可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器3.溢流板5.穩(wěn)水孔板

6.恒壓水箱7.實(shí)驗(yàn)管道8.測(cè)壓點(diǎn)①??9.彎針畢托管10.測(cè)壓計(jì)

11.滑動(dòng)測(cè)量尺12.測(cè)壓管①13.實(shí)驗(yàn)流量調(diào)節(jié)閥14.回水漏斗

15.穩(wěn)壓筒16.傳感器17.智能化數(shù)顯流量?jī)x

-9-

2.裝置說(shuō)明

(1)流量測(cè)量一一智能化數(shù)顯流量?jī)x

智能化數(shù)顯流量?jī)x系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)配套流量計(jì)、穩(wěn)壓筒15、高精密傳感

器16和智能化數(shù)顯流量?jī)x17(含數(shù)字面板表及A/D轉(zhuǎn)換器)。該流量?jī)x為管道式

瞬時(shí)流量?jī)x，測(cè)量精度一級(jí)。

流量?jī)x的使用方法，需先排氣調(diào)零，待水箱溢流后，間歇性全開、全關(guān)管道

出水閥13數(shù)次，排除連通管內(nèi)氣泡。再全關(guān)閥13,待穩(wěn)定后將流量?jī)x調(diào)零。測(cè)流

量時(shí)，水流穩(wěn)定后，流量?jī)x所顯示的數(shù)值即為瞬時(shí)流量值(以下實(shí)驗(yàn)類同)。若需

詳細(xì)了解流量?jī)x性能請(qǐng)見說(shuō)明書。

(2)測(cè)流速一一彎針管畢托管

彎針管畢托管用于測(cè)量管道內(nèi)的點(diǎn)流速，原理見實(shí)驗(yàn)教材第2章2.3.3。為減

小對(duì)流場(chǎng)的干擾，本裝置中的彎針

直徑為(()1.6x1.2mm(外徑x內(nèi)徑)。

實(shí)驗(yàn)表明只要開孔的切平面與來(lái)流迎流面

方向垂直，彎針管畢托管的彎角從9290M8()開小孔

u。

u

管端

90。~180。均不影響測(cè)流速精度，如?一

封閉

圖2所示。圖2彎針管畢托管類型

(3)本儀器測(cè)壓點(diǎn)有兩種:

1)畢托管測(cè)壓點(diǎn)，圖1中標(biāo)號(hào)為①、⑥、⑧、。、Q、?、?(后述力口*

表示)，與測(cè)壓計(jì)的測(cè)壓管連接后，用以測(cè)量畢托管探頭對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的總水頭值，近似

替代所在斷面的平均總水頭值，可用于定性分析，但不能用于定量計(jì)算；

2)普通測(cè)壓點(diǎn)，圖1中標(biāo)號(hào)為②、③、④、⑤、⑦、⑨、⑩、?、Q、?、

。、。，與測(cè)壓計(jì)的測(cè)壓管連接后，用以測(cè)量相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的測(cè)壓管水頭值。

(4)測(cè)點(diǎn)⑥*、⑦所在喉管段直徑為小，測(cè)點(diǎn)?*、(D所在擴(kuò)管段直徑為出，

其余直徑均為4。

3.基本操作方法

(1)測(cè)壓管與穩(wěn)壓筒的連通管排氣。打開開關(guān)供水，使水箱充水，待水箱溢

流，間歇性全開、全關(guān)管道出水閥13數(shù)次，直至連通管及實(shí)驗(yàn)管道中無(wú)氣泡滯留

-10-

即可。再檢查調(diào)節(jié)閥關(guān)閉后所有測(cè)壓管水面是否齊平，如不平則需查明故障原因

(例連通管受阻、漏氣或夾氣泡等)并加以排除，直至調(diào)平。

(2)恒定流操作。全開調(diào)速器，此時(shí)水箱保持溢流，閥門13開度不變情況

下，實(shí)驗(yàn)管道出流為恒定流。

(3)非恒定流操作。調(diào)速器開、關(guān)過(guò)程中，水箱6無(wú)溢流情況下，實(shí)驗(yàn)管道

出流為非恒定流。

(4)流量測(cè)量。實(shí)驗(yàn)流量用閥13調(diào)節(jié)，記錄智能化數(shù)顯流量?jī)x的流量值。

三'實(shí)驗(yàn)原理

1.伯努利方程。在實(shí)驗(yàn)管路中沿管內(nèi)水流方向取“個(gè)過(guò)水?dāng)嗝?，在恒定流?dòng)

時(shí)，可以列出進(jìn)口斷面(1)至另一斷面⑺的伯努利方程式(i=2,3…,n)

Pi必訴Pia/.

z.+-0-+=z；+上匚+-J-J-+h

Pg2gpg2g

取由=a2=a，…=1,選好基準(zhǔn)面，從已設(shè)置的各斷面的測(cè)壓管中讀出z+2值,

P8

測(cè)出通過(guò)管路的流量，即可計(jì)算出斷面平均流速u及對(duì)，從而可得到各斷面測(cè)

2g

管水頭和總水頭。

2.過(guò)流斷面性質(zhì)。均勻流或漸變流斷面流體動(dòng)壓強(qiáng)符合靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律，

即在同一斷面上z+3=C,但在不同過(guò)流斷面上的測(cè)壓管水頭不同，

Pg

Z[+-^-wz,+2-；急變流斷面上z+-^—wC。

PgPSPg

四'實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法

1.定性分析實(shí)驗(yàn)

(1)驗(yàn)證同一靜止液體的測(cè)壓管水頭線是根水平線。

閥門全關(guān)，穩(wěn)定后，實(shí)驗(yàn)顯示各測(cè)壓管的液面連線是一根水平線。而這時(shí)的

滑尺讀數(shù)值就是水體在流動(dòng)前所具有的總能頭。

(2)觀察不同流速下，某一斷面上水力要素變化規(guī)律。

以測(cè)點(diǎn)⑧*、⑨所在的斷面為例，測(cè)管⑨的液面讀數(shù)為該斷面的測(cè)壓管水頭。

測(cè)管⑧*連通畢托管，顯示測(cè)點(diǎn)的總水頭。實(shí)驗(yàn)表明，流速越大，水頭損失越大，

-11-

水流流到該斷面時(shí)的總水頭越小，斷面上的勢(shì)能亦越小。

(3)驗(yàn)證均勻流斷面上，動(dòng)水壓強(qiáng)按靜水壓強(qiáng)規(guī)律分布。

觀察測(cè)點(diǎn)②和③，盡管位置高度不同，但其測(cè)壓管的液面高度相同，表明

Z4—-——Co

pg

(4)觀察沿流程總能坡線的變化規(guī)律。

加大開度，使接近最大流量，若穩(wěn)定后各測(cè)管水位如圖3所示，圖中A-A

為管軸線。

圖3測(cè)壓管水位示例

縱觀帶畢托管的測(cè)點(diǎn)①*、⑥*、⑧*、誦*、?*、?*、Q*的測(cè)管水位(實(shí)

驗(yàn)時(shí)可加入雷諾實(shí)驗(yàn)用的紅色水，使這些管呈紅色，如圖3中以較深顏色表示的

測(cè)壓管)，可見各測(cè)管的液面沿流程是逐漸降低而沒有升高的，表明總能量沿流程

只會(huì)減少，不會(huì)增加，能量損失是不可能逆轉(zhuǎn)的。

(5)觀察測(cè)壓管水頭線的變化規(guī)律。

總變化規(guī)律：縱觀測(cè)壓點(diǎn)②、④、⑤、⑦、⑨、?、。、?、。的測(cè)壓管水

位，可見沿流程有升也有降，表明測(cè)壓管水頭線沿流程可升也可降。

沿程水頭損失：從②、④、⑤點(diǎn)可看出沿程水頭損失的變化規(guī)律，等徑管道

上，距離相等，沿程損失相同。

勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)換：以測(cè)點(diǎn)⑤、⑦、⑨為例，測(cè)點(diǎn)所在流段上高程相等，管

徑先收縮后擴(kuò)大，流速由小增大再減小。測(cè)管⑤到測(cè)管⑦的液位發(fā)生了陡降，表

明水流從測(cè)點(diǎn)⑤斷面流到測(cè)點(diǎn)⑦斷面時(shí)有部分壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成了流速動(dòng)能。而測(cè)

管⑦到測(cè)管⑨測(cè)管水位回升了，這正和前面相反，說(shuō)明有部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)化成了壓

力勢(shì)能。這就清楚驗(yàn)證了動(dòng)能和勢(shì)能之間是可以互相轉(zhuǎn)化的，因而是可逆的。

-12-

位能和壓能的轉(zhuǎn)換：以測(cè)點(diǎn)⑨與。所在的兩斷面為例，由于二斷面的流速水

頭相等，測(cè)點(diǎn)⑨的位能較大，壓能（測(cè)管液位離管軸線的高度）很小，而測(cè)點(diǎn)等的

位能很小，壓能卻比⑨點(diǎn)大，這就說(shuō)明了水流從測(cè)點(diǎn)⑨斷面流到測(cè)點(diǎn)0斷面的過(guò)

程中，部分位能轉(zhuǎn)換成了壓能。

（6）利用測(cè)壓管水頭線判斷管道沿程壓力分布。

測(cè)壓管水頭線高于管軸線，表明該處管道處于正壓下；測(cè)壓管水頭線低于管

軸線，表明該處管道處于負(fù)壓下，出現(xiàn)了真空。高壓和真空狀態(tài)都容易使管道破

壞。實(shí)驗(yàn)顯示（參圖3）,測(cè)點(diǎn)⑦的測(cè)管液面低于管軸線，說(shuō)明該處管段承受負(fù)壓

（真空）；測(cè)壓管⑨的液位高出管軸線，說(shuō)明該處管段承受正壓。

2.定量分析實(shí)驗(yàn)一一伯努利方程驗(yàn)證與測(cè)壓管水頭線測(cè)量分析實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)方法與步驟:在恒定流條件下改變流量2次，其中一次閥門開度大到使。

號(hào)測(cè)管液面接近可讀數(shù)范圍的最低點(diǎn)，待流量穩(wěn)定后，測(cè)記各測(cè)壓管液面讀數(shù)，

同時(shí)測(cè)記實(shí)驗(yàn)流量（畢托管測(cè)點(diǎn)供演示用，不必測(cè)記讀數(shù)）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析

參考第五部分內(nèi)容。

3.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)一一改變水箱中的液位高度對(duì)喉管真空度影響的實(shí)驗(yàn)研究

為避免引水管道的局部負(fù)壓，可采取的技術(shù)措施有（a）減小流量；（b）增大喉管

管徑；（c）降低相應(yīng)管線的安裝高程；（d）改變水箱中的液位高度。下面分析后兩項(xiàng)。

對(duì)于措施（c）,以本實(shí)驗(yàn)裝置為例（參圖4）,可在水箱出口先接一下垂90。彎

管，后接水平段，將喉管的高程降至基準(zhǔn)高程0—0,使位能降低，壓能增大，從

而可能避免點(diǎn)⑦處的真空。該項(xiàng)措施常用于實(shí)際工程的管軸線設(shè)計(jì)中。

-13-

對(duì)于措施(d),不同供水系統(tǒng)調(diào)壓效果是不同的，需作具體分析。可通過(guò)理論

分析與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，確定改變作用水頭(如抬高或降低水箱的水位)

對(duì)管中某斷面壓強(qiáng)的影響情況。

本設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求利用圖1實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)改變水箱中的液位高度對(duì)喉管真

空度影響的實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)。

理論分析與實(shí)驗(yàn)方法提示：

取基準(zhǔn)面0-0如圖4所示，圖中1-1、2-2、3-3分別為計(jì)算斷面1、2、3,計(jì)

算斷面1的計(jì)算點(diǎn)選在液面位置，計(jì)算斷面2、3的計(jì)算點(diǎn)選在管軸線上。水箱液

面至基準(zhǔn)面0-0的水深為人改變水箱中的液位高度對(duì)喉管真空度影響的問(wèn)題，實(shí)

際上就是Z2+五隨〃遞增還是遞減的問(wèn)題，可由d(z,+叫息加以判別。

PgPg/

列計(jì)算斷面1、2的伯努利方程(取。2=。3=1)有

因〃wl-2可表示成“wl-2=2

,2g

式中金1.2是管段1-2總水頭損失因數(shù)，當(dāng)閥門開度不變時(shí)，在〃的有限變化

范圍內(nèi)，可設(shè)金1.2近似為常數(shù)。

又由連續(xù)性方程有

2g42g

故式⑴可變?yōu)?/p>

式中*/2g可由斷面1、3伯努利方程求得，即

//=Z3+(1+￡I,3)舁

金1.3是全管道的總水頭損失因數(shù)，當(dāng)閥門開度不變時(shí)，在的有限變化范圍內(nèi)，可

設(shè)費(fèi)1.3近似為常數(shù)。

由此得五=士二L,代入式⑵有

2g1+狐3

-14-

z/s啥y』懸)(4)

dG+p/pg):](4/3+41.2⑸

則

物■1+C..3

若1一(4/4)4+心2>0,則斷面2上的z+Pz.隨h同步遞增，反之，則遞減。

1+第3-Pg

若接近于0,則斷面2上的Z2+0?隨〃變化不明顯。

'Pg

實(shí)驗(yàn)中，先測(cè)計(jì)常數(shù)。3/小、/?和Z3各值，然后針對(duì)本實(shí)驗(yàn)裝置的恒定流情況,

測(cè)得某一大流量下Z2+三、第/2g、//2g等值，將各值代入式(2)、(3),可得各

Pg

管道阻力因數(shù)金L2和3.3。再將其代入式(5)得％與3,由此可得出改變水箱

oh

中的液位高度對(duì)喉管真空度影響的結(jié)論。

最后，利用變水頭實(shí)驗(yàn)可證明該結(jié)論是否正確。

五、數(shù)據(jù)處理及成果要求

1.記錄有關(guān)信息及實(shí)驗(yàn)常數(shù)

實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱：伯努利方程綜合性實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)：

實(shí)驗(yàn)者：實(shí)驗(yàn)日期：

均勻段4=1.37xl()-2m喉管段為=1.00x1()-2m擴(kuò)管段&=2.00xl(y2m

水箱液面高程Vo=50xl()-2m上管道軸線高程Vz=21xlO々m

(基準(zhǔn)面選在標(biāo)尺的零點(diǎn)上)

2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算結(jié)果

表1管徑記錄表

②⑥*⑧*⑩Q*?*

測(cè)點(diǎn)編號(hào)①*④⑤

③⑦⑨OOOOO

管徑d/KPm1.371.371.371.371.001.371.371.371.372.001.37

兩點(diǎn)間距

4466413.561029.51616

//W2m

-15-

表2測(cè)壓管水頭垢流量測(cè)記表(其中％=z,+2,單位lO2m,i為測(cè)點(diǎn)編號(hào))

Pg

實(shí)

驗(yàn)qv

hi力3/74hi119Aio/711h\3/115加7h\9

次/(10-6m3/s)

數(shù)

137.137.136.335.46.12123.115.817.38.311.43201.3

2

表3計(jì)算數(shù)值表

(1)流速水頭

qvi=V"t\=201.3%2=%〃2=

管徑d/(10-6m3/s)/(10-6m3/s)

2

/10-mAV爐12gAVd12g

42242-2

/10-m/(Wm/s)/102m/10m/(10m/s)/10-2m

1.371.474136.5779.517

LOO0.785256.34133.526

2.003.14264.0852.095

⑵總水頭M(其中q=Zj+a+絲上，單位Cm,i為測(cè)點(diǎn)編號(hào))

Pg2g

實(shí)

驗(yàn)%

H\7

HH445Hi”9W13W15

次2/(10-6m3/s)

數(shù)

146.6245.8244.9239.6330.5226.8217.8213.5012.52201.3

2

3.成果要求

(1)回答定性分析實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問(wèn)題。

(2)計(jì)算流速水頭和總水頭。見表3

(3)繪制上述成果中最大流量下的總水頭線和測(cè)壓管水頭線。(軸向尺寸參見

圖5,總水頭線和測(cè)壓管水頭線可以繪在圖5上)。如圖6所示

-16-

/mm

圖5繪制測(cè)壓管水頭線坐標(biāo)圖

(4)完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

答：本設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求利用圖1實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)改變水箱中的液位高度對(duì)喉

管真空度影響的實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)原理：計(jì)算斷面如圖4所示，則有

Z2+0_=I(與U.

(a)

Pg42g

2

//=z+(l+<)^-

3cl3(b)

2g

3(Z?+-2/-g)_1(4/外)*+

(c)

1+C..3

式中式中的.2、的.3分別是管段1—2、管段1—3的總水頭損失因數(shù)，當(dāng)閥門開度不變時(shí)，在

力的有限變化范圍內(nèi)，可設(shè)0.2、Q.3近似為常數(shù)。

若］_空至土＞0,則斷面2上的Z2+三隨。同步遞增，反之，則遞減。

1+&L3-Pg

若接近于0,則斷面2上的Z2+g?隨〃變化不明顯。

Pg

實(shí)驗(yàn)方案：實(shí)驗(yàn)中，先測(cè)計(jì)常數(shù)必例、〃和Z3各值，然后針對(duì)本實(shí)驗(yàn)裝置的恒定流情況，測(cè)

得某一大流量下Z2+2?、江/2g、"32g等值，將各值代入式(a)、(b),可得各管道阻力

Pg

因數(shù)購(gòu),2和的.3。再將其代入式(C)得?Pg),由此可得出改變水箱中的液位高度對(duì)喉

,"2dh

管真空度影響的結(jié)論。

最后，利用變水頭實(shí)驗(yàn)可證明該結(jié)論是否正確。

-17-

實(shí)驗(yàn)測(cè)量:

因本實(shí)驗(yàn)儀4/a=1.37/1,Zi=50,Z3=-10Xl(y2m,而當(dāng)從=0時(shí)，本實(shí)驗(yàn)的

22

(Z2+^/x?(g)=6X10-m,W/2g=33.19Xl(y2m,/2^=9.42X10-m,將各值

代入式(a)、(b),可得該管道阻力系數(shù)分別為久L2=L5，<C1,3=5.37O再將其代

入式(c)得

a(z2+P/^)=1_i.3r+i.i5=0267>0

d(M)1+5.37

結(jié)論：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

a(Z2+p/°g)/d(A/i)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)證明以上結(jié)論：調(diào)節(jié)供水流量使水箱水位由低位到滿頂溢流緩慢變化，變化

22

水位值約為20X10-m,測(cè)點(diǎn)7的壓強(qiáng)水頭變化僅約為2X10-m,表明以上結(jié)論正確。

六'分析思考題

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？

答：測(cè)壓管水頭線(P-P)沿程可升可降，線坡可正可負(fù)。而總水頭線(E

-E)沿程只降不升，線坡1>0。這是因?yàn)樗诹鲃?dòng)過(guò)程中，依據(jù)一定邊界條件，

動(dòng)能和勢(shì)能可相互轉(zhuǎn)換。如圖6所示，測(cè)點(diǎn)5至測(cè)點(diǎn)7,管漸縮，部分勢(shì)能轉(zhuǎn)換成

動(dòng)能，測(cè)壓管水頭線降低，4〉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<0o而能量方程旦=品+%_2，〃+2為損失能量，

是不可逆的，即恒有%_2>。，故/恒小于4,(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，圖上漸擴(kuò)段和閥

門等處，表明有較大的局部水頭損失存在。

-18-

2.閥門開大，使流量增加，測(cè)壓管水頭線有何變化？為什么？

答：有如下三個(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

22

”「=2+2=七-幺=七-』,任一斷面起始時(shí)的總水頭￡及管道過(guò)流斷面面積

pg2g2gA-

A為定值時(shí)，為增大，匕就增大，則Z+2必減小。而且隨流量的增加，阻力

2gpg

損失亦增大，管道任一過(guò)水?dāng)嗝嫔系目偹^E相應(yīng)減小，故Z+2的減小更顯著。

PS

(2)測(cè)壓管水頭線(P-P)的起落變化亦更為顯著。

pg2g2g2g2g

=(1+7苧

式中《為兩個(gè)斷面之間的損失因數(shù)。管中流速較大時(shí)，0接近于常數(shù)，又管道斷

面為定值，故外增大，A/7亦增大，(P-P)線的起落變化就更為顯著。

(3)測(cè)壓管水頭線離開總水頭線的距離更大，因?yàn)樵摼嚯x即為流速水頭。

3.由畢托管測(cè)量的總水頭線與按實(shí)測(cè)斷面平均流速繪制的總水頭線一般都有

差異，試分析其原因。

答：與畢托管相連接的測(cè)壓管有1、6、8、12、14、16和18管，稱總壓管。

總壓管液面的連線即為畢托管測(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(Z+2)值加斷面平均流速水頭狀/2g繪制的。據(jù)經(jīng)

Pg

驗(yàn)資料，對(duì)于園管紊流，只有在離管壁約0.124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

水頭線偏高。

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。

4.為什么急變流斷面不能被選作能量方程的計(jì)算斷面？

-19-

答：由于能量方程推導(dǎo)時(shí)引入的限制條件中有“質(zhì)量力只有重力”和測(cè)壓管

水頭按靜水壓強(qiáng)分布。而在急變流斷面上其質(zhì)量力，除重力外，尚有離心慣性力;

且不按靜水壓強(qiáng)分布。如測(cè)點(diǎn)10、11在彎管的急變流斷面上，測(cè)壓管水頭差7.3

XW2m,可見急變流斷面上離心慣性力對(duì)測(cè)壓管水頭影響很大。故急變流斷面不

能選作能量方程的計(jì)算斷面。

七'注意事項(xiàng)

1.各自循環(huán)供水實(shí)驗(yàn)均需注意：計(jì)量后的水必須倒回原實(shí)驗(yàn)裝置的水斗內(nèi)，以

保持自循環(huán)供水（此注意事項(xiàng)后述實(shí)驗(yàn)不再提示）。

2.穩(wěn)壓筒內(nèi)氣腔越大，穩(wěn)壓效果越好。但穩(wěn)壓筒的水位必須淹沒連通管的進(jìn)

口，以免連通管進(jìn)氣，否則需擰開穩(wěn)壓筒排氣螺絲提高筒內(nèi)水位；若穩(wěn)壓筒的水

位高于排氣螺絲口，說(shuō)明有漏氣，需檢查處理。

3.傳感器與穩(wěn)壓筒的連接管要確保氣路通暢，接管及進(jìn)氣口均不得有水體進(jìn)

入，否則需清除。

4.智能化數(shù)顯流量?jī)x開機(jī)后需預(yù)熱3~5分鐘。

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㈢動(dòng)量定律綜合型實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/p>

1.通過(guò)定性分析實(shí)驗(yàn)，加深動(dòng)量與流速、流量、出射角度、動(dòng)量矩等因素間

相關(guān)關(guān)系的了解；

2.通過(guò)定量測(cè)量實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步掌握流體動(dòng)力學(xué)的動(dòng)量守恒定理，驗(yàn)證不可壓

縮流體恒定總流的動(dòng)量方程，測(cè)定管嘴射流的動(dòng)量修正因數(shù)；

3.了解活塞式動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)儀原理、構(gòu)造，啟發(fā)創(chuàng)新思維。

二'實(shí)驗(yàn)裝置

1.實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖

實(shí)驗(yàn)裝置及各部分名稱如圖1所示。

2

1

圖1動(dòng)量定律綜合型實(shí)驗(yàn)裝置圖

1.自循環(huán)供水器2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)3.水泵電源開關(guān)4.水位調(diào)節(jié)閥

5.恒壓水箱6.喇叭型進(jìn)口管嘴7.集水箱8.帶活塞套的測(cè)壓管

9.帶活塞和翼片的抗沖平板10.上回水管11.內(nèi)置式穩(wěn)壓筒12.傳感器

13.智能化數(shù)顯流量?jī)x

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2.裝置結(jié)構(gòu)與工作原理

(1)智能化數(shù)顯流量?jī)x。

配置最新發(fā)明的水頭式瞬時(shí)智能化數(shù)顯流量?jī)x，測(cè)量精度一級(jí)。

使用方法：先調(diào)零，將水泵關(guān)閉，確保傳感器聯(lián)通大氣時(shí)，將顯示值調(diào)零。

水泵開啟后，流量將隨水箱水位淹沒管嘴的高度而變，此時(shí)流量?jī)x顯示的數(shù)值即

為管嘴出流的瞬時(shí)流量值。

(2)測(cè)力機(jī)構(gòu)。測(cè)力機(jī)構(gòu)由帶活塞套并附有標(biāo)尺的測(cè)壓管8和帶活塞及翼片

的抗沖平板9組成。分部件示意圖如圖2(a)所示?；钊行脑O(shè)有一細(xì)導(dǎo)水管a,進(jìn)

口端位于平板中心，出口端伸出活塞頭部，出口方向與軸向垂直。在平板上設(shè)有

翼片b,活塞套上設(shè)有泄水窄槽c。

泄水窄槽c

圖2活塞構(gòu)造與受力分析

(2)工作原理。為了精確測(cè)量動(dòng)量修正因數(shù)本實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用了自動(dòng)控制

的反饋原理和動(dòng)摩擦減阻技術(shù)。工作時(shí)，活塞置于活塞套內(nèi)，沿軸向可以自由滑

移。在射流沖擊力作用下，水流經(jīng)導(dǎo)水管a向測(cè)壓管8加水。當(dāng)射流沖擊力大于

測(cè)壓管內(nèi)水柱對(duì)活塞的壓力時(shí)，活塞內(nèi)移，窄槽c關(guān)小，水流外溢減少，使測(cè)壓

管8水位升高，活塞所受的水壓力增大。反之，活塞外移，窄槽開大，水流外溢

增多，測(cè)壓管8水位降低，水壓力減小。在恒定射流沖擊下，經(jīng)短時(shí)段的自動(dòng)調(diào)

整后，活塞處在半進(jìn)半出、窄槽部分開啟的位置上，過(guò)。流進(jìn)測(cè)壓管的水量和過(guò)c

外溢的水量相等，測(cè)壓管中的液位達(dá)到穩(wěn)定。此時(shí)，射流對(duì)平板的沖擊力和測(cè)壓

管中水柱對(duì)活塞的壓力處于平衡狀態(tài)，如圖2(b)所示?；钊涡奶幩钔呖捎蓽y(cè)

壓管8的標(biāo)尺測(cè)得，由此可求得活塞的水壓力，此力即為射流沖擊平板的動(dòng)量力凡

由于在平衡過(guò)程中，活塞需要做軸向移動(dòng)，為此平板上設(shè)有翼片兒翼片在水

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流沖擊下帶動(dòng)活塞旋轉(zhuǎn)，因而克服了活塞在沿軸向滑移時(shí)的靜摩擦力，提高了測(cè)

力機(jī)構(gòu)的靈敏度。本裝置還采用了雙平板狹縫出流方式，精確地引導(dǎo)射流的出流

方向垂直于來(lái)流方向，以確保也r=0。

3.基本操作方法

(1)測(cè)壓管定位。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。

(2)恒壓水箱水位調(diào)節(jié)。旋轉(zhuǎn)水位調(diào)節(jié)閥4,可打開不同高度上的溢水孔蓋，調(diào)

節(jié)恒壓水箱5水位，管嘴的作用水頭改變。調(diào)節(jié)調(diào)速器，使溢流量適中，待水頭

穩(wěn)定后，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

(3)活塞形心處水深瓦測(cè)量。標(biāo)尺的零點(diǎn)已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)，即為作用在活塞形心處的水深

心值。

(4)管嘴作用水頭測(cè)量。管嘴作用水頭是指水箱液面至管嘴中心的垂直深度。

在水箱的側(cè)面上刻有管嘴中心線，用直尺測(cè)讀水箱液面及中心線的值，其差值即

為管嘴作用水頭值。

(5)測(cè)量流量。記錄智能化數(shù)顯流量?jī)x的流量值。

三'實(shí)驗(yàn)原理

恒定總流動(dòng)量方程為