闸下自由出流流量系数测定实验
阀门CV值
阀门CV值阀门CV值Cv值表示的是元件对液体的流通能力;即：流量系数。
对于阀门来讲，国外一般称为Cv值，国内一般称为Kv值。
测定被测元件全开，元件两端压差△p.=1bf/in(1lbf/in=6.89kPa），温度为60℉（15.5℃）的水，通过元件的流量为qv，单位为USgal/min（USgal/min=3.785L/min），则流通能力Cv值为USgas/min=3.785L/min计算公式Cv=qv*[ρ*△p0/(ρ0*△p)]^0.5式中：Cv：流通能力，USgal/minqv：实测水的流量，USgal/minρ：实测水的密度，g/cm；ρ0：60℉下水的密度，ρ0=1g/cm；△p.=p1-p2。
p1和p2是被测元件上下游的压力差，lbf/in²。
阀的容量系数的比较阀的容量系数大多以Cv值来表示，因此以下将以Cv值为例进行说明。
Cv值比较抽象、难以理解，因此下面将进行更为具体的说明。
Cv值的大小及计算示例Cv值的大小取决于流量、压差、比重等条件，光从概念上看比较难以理解，如果换用与配管以及节流孔等的口径相对照的形式来表示则更加容易理解，因此下面记述了相关的比较事例。
（参考用进口阀门 VENN VENN阀门 KITZ KITZ阀门提供阀门选型参数）■Cv值为1时，与配管直径的对照DL流动方向配管的内部厚度相当于Schedule40钢管，D为配管的内径、L为配管的长度时，Cv=1时的情况大致如[表1]所示。
[表1]配管内径（D）Cv=1所对应的配管长度L 配管长度1m所对应的Cv值6mm 约0.48 m 0.697mm 约 1.09 m 1.048mm 约 2.22 m 1.489mm 约 4.14 m 2.0310mm 约7.25 m 2.6915mm 约61.9 m 7.86Cv值为1时的节流孔孔径范围使用节流孔时，节流孔的流量系数会根据配管内径与节流孔孔径的比而变化，虽然无法确定Cv=1时的节流孔孔径，不过大致在5.8mm～6.2mm左右。
流体力学实验指导书
篇一：流体力学实验指导书1流体力学（水力学）实验指导书黎强张永东编西南大学工程技术学院建筑系二零零八年九月流体力学综合实验台简介流体力学综合实验台为多用途实验装置，其结构示意图如图1所示。
图1 流体力学综合试验台结构示意图1.储水箱2.上、回水管3.电源插座4.恒压水箱5.墨盒6.实验管段组7.支架8.计量水箱9.回水管 10.实验桌利用这种实验台可进行下列实验：一、雷诺实验；二、能量方程实验；三、管路阻力实验；1．沿层阻力实验2．局部阻力实验；四、孔板流量计流量系数和文丘里流量系数的测定方法；五、皮托管测流速和流量的方法。
一、雷诺实验1．实验目的（1）观察流体在管道中的流动状态；（2）测定几种状态下的雷诺数；（3）了解流态与雷诺数的关系。
2．实验装置本实验的实验装置为：（1）流体力学综合实验台；（2）雷诺实验台。
在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺数实验管、阀门、伯努力方程实验管道、颜料水（蓝墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀，水泵和计量水箱等，秒表及温度计自备。
雷诺实验台部件种类同综合实验台雷诺实验部分。
3．实验前准备（1）、将实验台的各个阀门置于关闭状态。
开启水泵，全开上水阀门，把水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱的水有少量溢流，并保持水位不变。
（2）、用温度计测量水温。
4．实验方法（1）、观察状态打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出，颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，此时雷诺实验管中的流动状态为紊流；随着出水阀门的不断的关小，颜料水与雷诺实验管中的水渗混程度逐渐减弱，直至颜料水与雷诺实验管中形成一条清晰的线流，此时雷诺实验管中的流动为层流。
（2）测定几种状态下的雷诺系数全开出水阀门，然后在逐渐关闭出水阀门，直至能开始保持雷诺实验管内的颜料水流动状态为层流状态。
按照从小流量到大流量的顺序进行实验，在每一个状态下测量体积流量和水温，并求出相应的雷诺数。
第六章 孔口(管嘴出流)堰顶溢流和闸下出流
(2)圆锥形收敛管嘴 （较大的出口流速 ） (3)流线形管嘴 （阻力系数最小 ）
孔口、管嘴的水力特性
WHU
U
8-4 堰顶溢流
无压缓流经障壁溢流时， 上游发生壅水，然后水面降落， 这一局部水流现象称为堰流。 障壁称为堰。堰对水流的作用： ① 侧向约束；② 底部约束。
闸门分类：平板闸门和 弧形闸门。
第坎分类：曲线形实用 堰和宽顶堰。
出流分类：自由出流和 淹没出流。
8-2 孔口出流
WHU
1、薄壁小孔口恒定出流
薄壁：出孔水流与孔壁仅在周线上接
触，即孔壁厚度对出孔水股没有影响。
小孔口：H/d>10
1)小孔口的自由出流
pc=pa=0
hw
hj
0
v22 2g
H
0v02
WHU
1、圆柱形外管嘴恒定出流
H
0v02
2g
v2
2g
hw
h
n
v2 2g
v
1
n
2gH0 n 2gH0
Q n A 2gH0
WHU
管嘴的流量系数
管嘴阻力系数 ζn= 0.5
管嘴流速系数
n
1
n
1 0.82 1 0.5
管嘴流量系数，因出口无收缩μn=φn= 0.82 显然μn= 1.32μ。可见在相同条件，管嘴的过流
WHU有侧向收缩影响的流量系数
m0
0.405
0.0027 H
0.003 1 b / B0
1
0.55
b B0
2
H (H
2
P)2
薄壁堰在形成淹没溢流时，下游水面波动 较大，溢流很不稳定。所以，一般情况下量水 用的薄壁堰不宜在淹没条件下工作。
流量计性能测定实验报告doc
流量计性能测定实验报告篇一：孔板流量计性能测定实验数据记录及处理篇二：实验3 流量计性能测定实验实验3 流量计性能测定实验一、实验目的⒈了解几种常用流量计的构造、工作原理和主要特点。
⒉掌握流量计的标定方法（例如标准流量计法）。
⒊了解节流式流量计流量系数C随雷诺数Re的变化规律，流量系数C的确定方法。
⒋学习合理选择坐标系的方法。
二、实验内容⒈通过实验室实物和图像，了解孔板、1/4园喷嘴、文丘里及涡轮流量计的构造及工作原理。
⒉测定节流式流量计（孔板或1/4园喷嘴或文丘里）的流量标定曲线。
⒊测定节流式流量计的雷诺数Re和流量系数C的关系。
三、实验原理流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差，它与流量的关系为：式中：被测流体(水)的体积流量，m3/s；流量系数，无因次；流量计节流孔截面积，m2；流量计上、下游两取压口之间的压强差，Pa ；被测流体(水)的密度，kg／m3 。
用涡轮流量计和转子流量计作为标准流量计来测量流量VS。
每一个流量在压差计上都有一对应的读数，将压差计读数△P和流量Vs绘制成一条曲线，即流量标定曲线。
同时用上式整理数据可进一步得到C—Re关系曲线。
四、实验装置该实验与流体阻力测定实验、离心泵性能测定实验共用图1所示的实验装置流程图。
⒈本实验共有六套装置，流程为：A→B(C→D)→E→F→G→I 。
⒉以精度0.5级的涡轮流量计作为标准流量计，测取被测流量计流量（小于2m3/h流量时，用转子流量计测取）。
⒊压差测量：用第一路差压变送器直接读取。
图1 流动过程综合实验流程图⑴—离心泵；⑵—大流量调节阀；⑶—小流量调节阀；⑷—被标定流量计；⑸—转子流量计；⑹—倒U管；⑺⑻⑽—数显仪表；⑼—涡轮流量计；⑾—真空表；⑿—流量计平衡阀；⒁—光滑管平衡阀；⒃—粗糙管平衡阀；⒀—回流阀；⒂—压力表；⒄—水箱；⒅—排水阀；⒆—闸阀；⒇—截止阀；a—出口压力取压点；b—吸入压力取压点；1-1’—流量计压差；2-2’—光滑管压差；3-3’—粗糙管压差；4-4’—闸阀近点压差； 5-5’—闸阀远点压差；6-6’—截止阀近点压差；7-7’—截止阀远点压差；J-M—光滑管；K-L —粗糙管五、实验方法:⒈按下电源的绿色按钮，使数字显示仪表通电预热，调节第1路差压变送器的零点,关闭流量调节阀⑵⑶。
闸门下泄流量淹没系数6s的选取方法
上边的淹没系数 表 内插 ，求得相应的淹没系数 值 ， 值乘以前面列表计算相应 的流量 Ｑ闸 再用 ， 得 出修 正后 的闸 门下泄流 量 Ｑ修 后， Ｑ修 后： 正 和 正
值 。 两 个 流 量 值 不 一 定 正 好是 所 要 求 得 的流 量 这
长线与 曲线 交于一点 ．其 交点的水位 和流 量就是 我们所 要 求得的在 此下 游水位 时淹 没 系数 为 ６ 的 闸 ｓ
门下 泄 流 量 。
［ 关键词］闸门； 下泄流量； 系数 淹没 ［ 中图分类号 ］ Ｖ ６ Ｔ ６３ ［ 文献标识码 ］ Ｂ
在 水利 工 程 中 。无论 是 引 水建 筑 物 还 是泄 水
流 量 Ｑ闸 。
Ｏ８ ．９
闸门不同开 启高度 ｅ的
表 ２ 闸孔 出流 淹没 系数 表
（） ２根据堰 流下 游水位 与 上游水 位 日上 比值 ，
Ｈ上 ０ ＞ ８时为淹没 出流 ， Ｉ ． 淹没系数 与 日上 比值 的关系如表 １ ；闸孔淹没 出流时淹没系数
与 ＡＺＨ上（ ／ △ｚ上 下 游 水 位 差 ） 比值 及 ｅＨ 上 ／ 比值
ｈ／ ． Ｈ Ｏ８ ．
Ｏ８ ．１ Ｏ８ ．２ Ｏ８ ．３ ０８ ．４
１ ３
／ Ｈ １Ｏ ．
０９ ．９５ ０９ ．９ Ｏ９ ．８ ０９ ．７ ０％ ． Ｏ９ ．５ ０９ ．３
０９ ．０
Ｏ９ ．１ Ｏ． ９２ ０９ ．３ ０９ ．４ Ｏ．５ ９ Ｏ．６ ９ ０．７ ９
日上 ｅ Ｐ修 后 一 — 正 关系的曲线束 ，在绘制 时需要 通过 理论计 算 ， 如果下游水 位 高 ， 闸门就 会 出 现 淹没 出流 ， 别是平原地 区 的水库 ， 特 下游 渠道 比降小 ， 最容易出现 淹没 出流 。下游水位 ｈ 对闸 门泄量 Ｐ闸 的影响很大 ， 计算的闸门泄量 Ｐ闸 要乘 以一个淹没系数 ，淹没系数 必须通过下游水
流体力学实验
(1.1.2)
(1.1.3)
水的密度 是已知的，只要读取各管液面的高程读数，就可以求出未知密度 和 。
1.1.4实验步骤
1．关闭密封阀，并检查密封效果。其方法是，移动调压筒至某一高程位置，这时各管的液面也随之移动。如果密封效果良好，各管液面的升降的速度越来越慢，并最终停止在某一高程位置，不再变化。如果密封效果不好，各管的液面总是不停升降，直至各管液面与调压筒以及水箱的液面平齐。这就说明水箱漏气。
（1.3.1）
图1.3.2动量方程用图
射流的冲击力也可以由动量方程算出，图1.3.2是计算用图，设射流的偏转角度为 （即入射速度矢量转到出流速度矢量所旋转的角度），射流的流量为Q，入射速度为V，则有
（1.3.2）
本实验的射流偏角有90°，135°，180°等3种。
1.3.3 实验步骤
1．实验前，调节平衡锤的位置，使杠杆处于水平状态。
1.请自己推导方程（1.3.2）
2.实验中如何确定砝码的作用力臂？
3.本实验的流量是用什么方法调节的？
图1.3.3动量方程实验数据表
1.4 沿程水头损失实验
1.4.1 实验目的
测量管流的沿程水头损失系数，绘制沿程损失系数与雷诺数的变化曲线，并与尼古拉兹曲相比较。
1.3.2 实验装置
图1.4.1 沿程损失实验仪
水流从设在水箱下部的管嘴射击，冲击一个轴对称曲面档板，档板将射流冲击力传递给杠杆。移动砝码到某一位置，可使杠杆保持平衡。
本实验用杠杆平衡原理测量射流的冲击力。另外，再用流体力学的动量方程计算射流对档板的作用力，并比较这两个冲周力的大小，以便进行误差分析。
设砝码的重量为G，作用力臂为L1，射流的作用力为F，作用力臂为L。当杠杆平衡时，有
闸孔出流汇总
讨 论
1.若改变闸门开度，过闸流量如何变化？ 因为闸底坎为平底堰，则当 e/H≤0.65 时，为闸
孔出流，按闸孔出流公式
比，与闸门开度 e 成正比。
Q s be 2 gH 0计算流
12 成正 (H0 )
量大小, 流量Q 与闸前水头H0 的 1/2 次方
当闸门开度增大到 e/H > 0.65 时，为堰流，按
设计流量。对于降低护坦式消能池来说，池深 d 的
ht ) 的增大而增大，故池深 d 的最大值 计算值随 ( hc
ht ) 的最大值。即 ( hc ht ) 为最大时的相 对应于 ( hc
应流量就是池深 d 的设计流量。选择的方法是：
讨
论
在流量 Q 的变化范围内选取几个 Q 值，分别计
由于不计闸前行近流速水头, 故 H0 = H = 4.0 m
解题步骤
于是
Q be 2 gH 0
0.45 3.5 m 0.5 m 2 9.8 m s 2 4.0 m 6.97m 3 /s
2. 当下游水深 ht = 1.85 m 时过闸流量计算 （1）判断闸下水流衔接形式 首先计算闸下收缩水 深 hc 及其共轭水深 hc 。 H
题
目
某金属材料制作的薄壁圆柱蓄水池，直径D = 10 m，在蓄水池下部有一直径 d = 10 cm 的泄水孔， 从水面至孔口的水深 H = 3 m，若孔口的流量系数 μ为0.62。试求：1. 水位恒定时，1.0小时的泄水量？ 2. 若没有水量补充，2.5小时的泄水量？
▽
H d D
解题步骤
解：
d 0.1m 0.03 0.1 ，同时， 因为蓄水池 H 3m
0.51 0.1 m 2 9.8 m /s2 0.2 m 0.101m 2 /s
堰闸出流淹没系数可信度评价
堰闸出流淹没系数可信度评价堰流和闸孔出流是水利枢纽常见的两种泄流方式。
其出流形式分为自由出流和淹没出流两类。
淹没出流时需要用淹没系数对流量计算公式进行修正。
堰闸泄水建筑物下游通常都存在水跃，淹没出流时下游肯定是淹没式水跃衔接。
淹没水跃由于与完整水跃相比消能不充分，水面波动也明显增强。
在实验确定淹没系数时，水位等的测量精度决定了其可信度。
分析表明，在大淹没度情况下，要得到有价值的淹没系数，实测值误差必须满足非常苛刻的要求。
反之，在测量精度一定的条件下，欲使对淹没系数的研究有价值，必须预先进行可行性评估。
这为该方面研究提供了基本的评价方法。
在泄水建筑物水力计算中，也可作为确定其采信程度的依据。
标签：水力学；堰流；闸孔出流；淹没系数；可信度1 概述堰流和闸孔出流是水利枢纽中常见的两种泄流方式。
其出流形式又分为自由出流和淹没出流。
泄洪时，常出现大淹没度的情况。
在这种情况下，查取水力学教材[1]或水力计算手册[2]，会存在淹没系数与相关要素对应关系区间偏大的现象，插值计算可能会出现比较大的偏差。
于是，有不少学者对大淹没度的堰闸出流进行研究，试图探讨在这种情况下淹没系数比较准确的规律。
实测时，一方面存在着水面波动引起的测量偏差；另一方面，对应于一定的测量水平存在着计量误差。
两者就构成了实测值与真实值之间的整体误差。
这些都是不可能完全消除的[3][4]。
实际上，堰闸出流形式为淹没出流时，往往都伴随着下游大淹没度的水跃。
水跃消能极不充分，水面波动显著。
分析堰闸出流实测值的误差对淹没系数可信度的影响，具有较大的理论价值和实际意义。
2 堰闸出流计算基本公式堰流计算基本公式为：其中：Q为流量（m）；？滓s为淹没系数；？着1为侧收缩系数；m为流量系数；b为堰的净过流宽度（m）；g为重力加速度，通常取9.8m/s2；H0为堰上作用全水头（m）。
文章主要探讨淹没系数的可信度，为简单计，只考虑无侧向收缩的情况，即侧收缩系数？着1取1.0。
闸孔出流计算
第八章堰流及闸孔出流第一节概述水利工程中为了宣泄洪水以及引水灌溉、发电、给水等目的，常需要修建堰闸等泄水建筑物，以控制水库或渠道中的水位和流量。
堰、闸等泄水建筑物水力设计的主要任务是研究其水流状态和过流能力。
一.堰流及闸孔出流的概念既能壅高上游水位，又能从自身溢水的建筑物称为堰。
水流由于受到堰坎或两侧边墙的束窄阻碍，上游水位壅高，水流经过溢流堰顶下泄，其溢流水面上缘不受任何约束，而成为光滑连续的自由降落水面，这种水流现象称为堰流。
水流受到闸门或胸墙的控制，闸前水位壅高，水流由闸门底缘与闸底板之间孔口流出，过水断面受闸门开启尺寸的限制，其水面是不连续的，这种水流现象称为闸孔出流。
二.堰流与闸孔出流的水流状态比拟堰流与闸孔出流是两种不同的水流现象：堰流时，水流不受闸门或胸墙控制，水面曲线是一条光滑连续的降落曲线。
而闸孔出流时，水流要受到闸门的控制，闸孔上下游水面是不连续的。
对明渠中具有闸门控制的同一过流建筑物而言，在一定边界条件下，堰流与闸孔出流是可以相互转化的，即在某一条件下为堰流，而在另一条件下可能是闸e孔出流。
堰流与闸孔出流两种流态相互转化的条件除与闸门相对开度H有关外，还与闸底坎形式或闸门〔或胸墙〕的形式有关，另外，还与上游来水是涨水还是落水有关。
经过大量的试验研究，一般可采用如下关系式来判别堰流及闸孔出流。
闸底坎为平顶e e为闸孔出流，H堰H为堰流。
闸底坎为曲线e e为闸孔出流，H堰H为堰流。
式中，H为从堰顶或闸底坎算起的闸前水深，e为闸门开度。
堰流与闸孔出流又有许多共同点：①堰流及闸孔出流都是由于堰或闸壅高了上游水位，形成了一定的作用水头，即水流具有了一定的势能。
泄水过程中，都是在重力作用下将势能转化为动能的过程。
②堰和闸都是局部控制性建筑物，其控制水位和流量的作用。
③堰流及闸孔出流都属于明渠急变流，在较短距离内流线发生急剧弯曲，离心惯性力对建筑物外表的动水压强分布及过流能力均有一定的影响；④流动过程中的水头损失也主要是局部水头损失。
对闸孔出流下游消力池长度计算的探讨
对闸孔出流下游消力池长度计算的探讨作者：汪文君来源：《城市建设理论研究》2013年第10期摘要：本文对闸孔自由出流产生的水跃和闸孔淹没出流产生的水跃相应的消力池长度计算公式分别进行阐述，并对其在工程设计中的应用进行探讨。
关键词：水闸，消力池，长度，计算中图分类号： TV66 文献标识码： A 文章编号：1问题的提出底流消能是水闸工程中主要消能方式之一。
如果下游水深不影响闸孔出流，则为闸孔自由出流（见图1），闸孔自由出流产生的水跃有远驱式水跃、临界水跃、淹没水跃三种形式；如果下游水位影响了闸孔出流，称为闸孔淹没出流（见图2），闸孔淹没出流只产生淹没水跃一种形式。
图1在工程设计中，闸孔淹没出流产生的水跃往往和闸孔自由出流产生的水跃在公式运用上相混淆。
本文对闸孔自由出流产生的水跃和闸孔淹没出流产生的水跃相应的消力池长度计算公式分别进行阐述，并对其在工程设计中的应用进行探讨。
图22计算公式分析2.1闸孔自由出流产生的水跃工况下消力池长度计算公式分析根据《水闸设计规范》（SL265-2001）附录B，采用以下公式进行消力池长度计算[1]：hc′3-T0 hc′2+aq2/（2gψ2）×(b1/b2)0.25=0(1)hc〃= hc′/2{[1+8aq2/(ghc3)]0.5-1}(2)Lj=6.9×(hc〃- hc′)(3)Lsj=Ls+βLj(4)式中:hc′——收缩水深，m;hc〃——跃后水深，m;a——水流动能修正系数，可采用1.0～1.05;q——过闸单宽流量，m3/（s.m）;g——重力加速度，可采用9.81（m/s2）;b1——消力池首端宽度，m;b2——消力池末端宽度，m;H0——含行近流速水头在内的堰上水头，m;T0——由消力池底板顶面算起的总势能，m;ψ——流速系数，一般采用0.95;Lj——水跃长度,m;Ls——消力池斜坡段水平投影长度,m;β——水跃长度校正系数，可采用0.7～0.8；Lsj——消力池长度;经对上述公式分析可知其适用范围如下：1）、上述公式是基于闸孔自由出流推导而来的，该公式适用于闸孔自由出流产生的三种水跃形式消力池长度的计算；该公式中并未出现和下游水深相关的参数，即与下游水深无关，这也印证该公式是在自由出流产生水跃的基础上推导而来。
测控一体化闸门流量系数率定试验
第18卷 第2期 中 国 水 运 Vol.18 No.2 2018年 2月 China Water Transport February 2018收稿日期：2017-08-13作者简介：田 甜，华南理工大学土木与交通学院 水力学实验室。
基金项目：广东省水利科技创新项目“灌区渠系水量计量及监测控制一体化研究”（2015-18）。
测控一体化闸门流量系数率定试验田 甜1，林 俊1，郭 磊2摘 要：按照弗劳德相似准则制作比例为1：2的正态测控一体化闸门模型，通过流量系数率定试验，确定了测控一体化闸门流量系数计算公式，自由出流时为薛朝阳经验公式，淹没出流时为拟合的线性函数。
将计算公式输入控制系统数据库表，并在飞来峡模型试验基地进行测控一体化闸门测流精度试验，证明测流精度满足要求。
关键词：一体化闸门；流量系数率定；闸门相对开度中图分类号：TV663 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2018）02-0111-03灌区渠系水量计量、灌区闸门的自动化控制和灌区用水实时调度是灌区水利系统的基本业务。
灌区渠系水量计量是灌区合理规划用水，正确执行用水计划的基础，也是用水户水费的计价依据[1-2]。
目前国内研究成果虽然较好地实现了灌区闸门的自动化控制，提高了灌区的管理效率，但均没实现渠系水量计量这项重要功能。
灌区渠系水量计量及监测控制一体化设计的理论基础是将流量测量与上下游水位和闸门的控制结合成一个整体概念[3]。
在本控制系统中，测控一体化闸门为平板闸门，无底坎，其过流流量计算公式为：02gH be Q s μσ= （1） 式（1）中，s σ为淹没系数，自由出流时为1；μ为流量系数；b 为闸门宽度；e 为闸孔开度；0H 为作用总水头，gv H H 2200α+=，其中H 为闸前水头、0v 为闸前水流流速。
在实际操作中，常用闸前水头H 代替作用总水头0H ， 忽略行近流速水头2002v gα的影响，因此采用式（1）计算的理论流量与实际流量往往不一致，甚至会有较大误差[4]。
实验3流量计性能测定实验
实验3 流量计性能测定实验一、实验目的⒈了解几种常用流量计的构造、工作原理和主要特点。
⒉掌握流量计的标定方法（例如标准流量计法）。
⒊了解节流式流量计流量系数C随雷诺数Re的变化规律，流量系数C的确定方法。
⒋学习合理选择坐标系的方法。
二、实验内容⒈通过实验室实物和图像，了解孔板、1/4园喷嘴、文丘里及涡轮流量计的构造及工作原理。
⒉测定节流式流量计（孔板或1/4园喷嘴或文丘里）的流量标定曲线。
⒊测定节流式流量计的雷诺数Re和流量系数C的关系。
三、实验原理流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差，它与流量的关系为：式中：被测流体(水)的体积流量，m3/s；流量系数，无因次；流量计节流孔截面积，m2；流量计上、下游两取压口之间的压强差，Pa ；被测流体(水)的密度，kg／m3。
用涡轮流量计和转子流量计作为标准流量计来测量流量V S。
每一个流量在压差计上都有一对应的读数，将压差计读数△P和流量V s 绘制成一条曲线，即流量标定曲线。
同时用上式整理数据可进一步得到C—Re关系曲线。
四、实验装置该实验与流体阻力测定实验、离心泵性能测定实验共用图1所示的实验装置流程图。
⒈本实验共有六套装置，流程为：A→B(C→D)→E→F→G→I 。
⒉以精度0.5级的涡轮流量计作为标准流量计，测取被测流量计流量（小于2m3/h流量时，用转子流量计测取）。
⒊压差测量：用第一路差压变送器直接读取。
图1 流动过程综合实验流程图⑴—离心泵；⑵—大流量调节阀；⑶—小流量调节阀；⑷—被标定流量计；⑸—转子流量计；⑹—倒U管；⑺⑻⑽—数显仪表；⑼—涡轮流量计；⑾—真空表；⑿—流量计平衡阀；⒁—光滑管平衡阀；⒃—粗糙管平衡阀；⒀—回流阀；⒂—压力表；⒄—水箱；⒅—排水阀；⒆—闸阀；⒇—截止阀；a—出口压力取压点；b—吸入压力取压点；1-1’—流量计压差；2-2’—光滑管压差；3-3’—粗糙管压差；4-4’—闸阀近点压差； 5-5’—闸阀远点压差；6-6’—截止阀近点压差；7-7’—截止阀远点压差；J-M—光滑管；K-L—粗糙管五、实验方法:⒈按下电源的绿色按钮，使数字显示仪表通电预热，调节第1路差压变送器的零点,关闭流量调节阀⑵⑶。
宽顶堰平板门闸孔出流流量系数的研究与应用
中 国农 村 水 利 水 电 ・０ ２年 第 ９期 ２０
４ｌ
宽顶堰平板门闸孔出流流量系数的研究与应用
邱 静 黄 本 胜 赖 冠 文 ， ， ，
广州市 ５０１；２ 广 东 省 水 动 力 学 应 用 研 究 重 点 实 验 室 ） １ ０ ． ６ （ ． 东省水 利水电科学研究 院 １广
／ ＝ ０． ９ ２ ｅ ７
闸门控 制 的同 一过 流建 筑 物 而 言 ， 某 种 条件 下 属 于堰 流 ； 在 在 另外 的条 件下 则 为 闸孔 出流 ， 这种 水流 流 态 的转 化 条 件 除与 闸 门 的相对 开度 ｅ Ｈ （ ／ ｅ为 闸 门 开度 ； Ｈ 为 从 堰 顶算 起 的 闸前
统提供 一 个 简单 的数 学模型 。 关 键 词 宽 顶 堰 闸孔 出 流 自 由 出流 淹 没 出 流 流 量
随 着科 学技 术 的飞 速 发 展 ， 学 管 理 水 平 的进 一 步 提 高 ， 科 越来 越 多 的电站 及 水库 要 求更 高 的 自动 控制 水 平 ， 中溢 流堰 其 闸的 自动控 制 系统 则是 不 可缺 少 的一 部 分 。 生 物处 理池 过 流量 的 大小 及 与之 相 匹 配 的曝 气 量 ， 接 关 直 系到生 物硝 化 工 艺 的 处 理 效 果 ， 了便 于 日后 的 科 学 管 理 运 为 用， 即气水 比的控 制 ， 知 道 不 同 闸 门开 度 和 上 下 游 水 位 时 生 需 物槽 的过 流量 。本 文 结 合 东 深 供 水 沙 湾 原 水 生 物 硝 化 工 程 生 物 池 出水 闸过 流量 的物 理 模 型试 验研 究 ， 闸孔 出流 细分 不 同 将 流态， 通过 数 学 回归 的 方 法 ， 立 了一 个 简 便 的 闸 孔 出 流 流 量 建 计 算 的数学 表 达式 ， 为溢 流堰 闸 的 自动 控制 系统 提 供一 个 简 单 的数学 模 型。
闸下自由出流流量系数的测定实验
答：因为 ， ，H0随着h的增加而减小，e也在不断变大，但是每一组的
不相等，所以μ0不是一个定值，从图上可以看出 减少时，μ0会增加。，
2、当闸下出现淹没出流时，闸前水位将发生什么变化？为什么发生这个变化？
答：闸前水位会升高。因为淹没水流的h’’小于ht,h’小于hc,水跃太靠前了，会使原来的水面被相应地抬高，所以水位会上升。
3、利用闸前水位测针，测读闸前水位。
4、利用平板闸门上的标尺，测读闸门标尺读数e’,到此，即完成一个测次。
5、继续进行第二次实验。增大一点平板闸门的开启度，待水流稳定后，测读闸前水位，测读闸门开度，共做8次左右。
6、当以上实验完毕后，调节尾门，变化下游水深，观察闸门下游淹没水跃、临界水跃、远离水跃的水流特点及水闸出游情况。
v02/2g cm
H0=H+v02/2g cm
eB(2gH0)1/2cm3/s
μ0
e/H
31.86
36.26
8
6.8
1087.828.04Βιβλιοθήκη 0.40036.660
54683
0.557
0.188
24.66
29.06
8.5
7.3
871.8
34.90
0.624
29.684
52824
0.577
0.251
21.86
设备如下图2-17所示。玻璃水槽，在水槽首部装有900的三角量水堰，在闸门处设有测量闸门开度的标尺，闸门前装有水位测针筒。
尾门
平板闸门
测针
图2-17闸下自由出流流量系数的测定实验示意图
三．实验原理
如图2-17所示，列0-0断面和C-C断面的能量方程式
闸孔出流计算
0
e H
（该式适用范围：
25 900;0 e 0.65 ）;
H
b—闸孔宽度，m；
n—闸孔个数；
e—闸孔开度，m；
H0 —堰上水头，m； α—弧形闸门下缘切线与水平方向夹角，cos c e ；
R
c—弧形闸门支铰点高程与闸底板高程差，m；
R—弧形闸门半径，m；
g—重力加速度，9.81m / s2
1,计算公式： Q snbe 2gH0
Q—流量， m3 / s ；
s —淹没系数，自由出流时为 1，淹没出流时需要查水力学计算手册
图 3-4-3；
—流量系数，对于平板闸门的闸孔: 0.60 0.176 e ,对于弧形闸门
H
的闸孔：
0.97
0.81
180
0
0.56
0.81
180
闸孔开度 弧形半径 流量
e
R
Q
4.00 22.00
612.57
5.00
207.80
本计算表格适用于e/H≤0.65的底坎为宽顶堰型，弧形闸门闸孔出流，若为平板闸门改一下
淹没系数 流量系数 闸孔宽度 闸孔个数 堰上水头 角度 支铰高差
σs
μ
b
n
H0
α
c
1.00
0.62
14.00 1.00 16.00
63.00
14.00
1.00
7
6.00 1.00 9.50
流，若为平板闸门改一下u的计算公式就行
无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数的推求与验证
无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数的推求与验证《无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数的推求与验证》一、引言在水利工程中，无坎宽顶堰闸是一种常见的水工建筑物，其出流流量系数是确定其流量特性的重要参数之一。
本文将针对无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数进行推求与验证，通过深入分析和实际验证，探讨其流量特性，旨在为水利工程实践提供理论参考和指导。
二、无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数的推求1. 基本理论无坎宽顶堰闸是一种常用的水利工程建筑物，其孔口自由出流流量系数可以通过水力学理论和实际实验推求。
根据伯努利方程、流量系数定义和实验数据，可以推导出与孔口尺寸、水头、流态等相关的公式，进而计算出流量系数。
2. 参数影响影响无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数的主要因素包括孔口尺寸、水头、孔口形状、流态等。
这些参数之间的相互影响和对流量系数的影响规律需要通过理论分析和实验验证来确定，以便准确推求出流量系数。
三、无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数的验证1. 模型实验通过搭建无坎宽顶堰闸模型，在实验室内模拟不同水头和孔口尺寸条件下的出流流量，对流量系数进行验证。
通过实验结果与推求值的比较，验证其准确性和可靠性。
2. 工程实践选取实际无坎宽顶堰闸工程，进行实际流量观测和数据采集，对流量系数进行验证。
通过对实际工程数据的分析和对比，验证推求出的流量系数是否符合实际工程需要，验证其适用性和可行性。
四、个人观点和总结通过对无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数的推求与验证，可以得出以下结论：流量系数推求需要综合考虑多种影响因素，通过理论分析和实验验证相结合的方法推导出比较准确的流量系数；流量系数的验证需要通过实验室模型和实际工程的数据采集来进行，以验证推求的流量系数的准确性和可靠性；结合个人观点，对于水利工程来说，准确的流量系数是保证工程安全和运行稳定的重要保证，因此对流量系数的推求和验证具有重要的理论和实践意义。
总结而言，通过本文的探讨和分析，可以更全面、深刻和灵活地理解无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数的推求与验证，为水利工程实践提供理论参考和指导。
水坝闸门自由出流的数值模拟与分析
量 Ｅ１ 的流体位于 ｘ ＝ ０ 处ꎬ 在达到稳态时ꎬ 进行了
时长为 １００ｓ 的瞬变流动分析ꎬ 以便检测系统的动
能和湍流情况ꎮ
３ 结果
３ １ 流量特性
从图 ４ 可以看出ꎬ 模拟收缩系数在 ａ / ｅ１ < ０ ４
时逐渐减小ꎬ 当 ａ / ｅ１ > ０ ４ 时随 ａ / ｅ１ 的增大而增
大ꎬ 呈现出与现有实验数据相似的趋势ꎮ 对于闸门
是由于边界层增长和闸门上下游段能量损失造成
位为 ２４７ｍꎬ 调 洪 库 容 为 １ ５ 亿 ｍ３ ꎬ 兴 利 库 容 为
坝顶高程 ２５２ｍꎬ 坝顶长 ３７１ｍꎬ 坝顶宽 ２０ｍꎮ 溢流
堰堰顶高程 ２２７ｍꎬ 装有 ６ 扇 １２ｍ × １０ｍ 平板闸门ꎬ
本文以该工程闸门各项参数作为数值模拟的初始输
入参数ꎮ
１４２
性流体中ꎬ 假定流动是不旋转的ꎬ 并且具有恒定的
比能ꎬ 将实平面中的流动映射为复势平面中的矩
收稿日期: ２０２０￣１２￣１８
作者简介: 万 艳(１９７４ 年—) ꎬ 女ꎬ 工程师ꎮ
工程实践
２０２１ 年第 ４ 期
水利技术监督
图 １ 闸门平面图
形ꎬ 再将其细分为矩形网格ꎬ 很好地解决了上述收
缩系数存在的差异ꎮ
２ ２ 数值建模
通过 ＣＦＤ 软件包中 Ｆｌｏｗ￣ ３Ｄ 程序的有限体积
法来求解 ＲＡＮＳ 方程
[１４]
ꎬ 不可压缩流动的一般控
制范围、 连续性方程和变量ꎬ 由式(３) —(４) 给出:
∂
(ｕ Ａ ) ＝ ０
∂ ｘ１ ｉ ｉ
∂ ｕｉ
∂ ｕｉ
１
１ ∂ρ
＋ ( ｕｊ Ａｊ
) ＝
流动系数量测实验
4 πDν
实验方法与步骤： 四 实验方法与步骤： 见指导书 五 实验分析与讨论 1. 流态判别标准为何采用无量纲参数，而不采用临界流速? 2. 为何认为上临界雷诺数无实际意义，而采用下临界雷诺数作为 层流与紊流的判别标准?实测下临界雷诺数为多少? 3.雷诺实验得出的圆管流动下临界雷诺数为2320，而目前一般教科 书中介绍采用的下临界雷诺数是2000，原因何在?
由管嘴出流公式 u = ϕ ' 2g∆H 可知, 若ϕ′=1, 则表示上、下游水位 差的位置势能∆H全部转化成了流速动能u2/2g, 转换中的水头损失为0, 但实际上, 损失总是有的, 因此ϕ′值不可能等于1, 而且必然小于1。实验 中, 在离管嘴2～3cm处, 垂直移动测点位置,分别读取数据观察分析管嘴 流速系数分布情况, 可以清晰地发现, 靠近管嘴中心处, 能量损失小, ϕ′ 值接近于1, 越是靠近管嘴的射流边缘, 受其边壁的阻力影响越大, 损失 越大, ϕ′ 值越小, 因此对于点的流速系数来说, 同一水位下, 管嘴射流的 不同位置点上有不同 ϕ′ 值。
µ=
Q实 Q理
实验方法和步骤： 四 实验方法和步骤： 见指导书 五 成果讨论与分析 1. 本实验中，影响文丘里管流量系数大小的因素有哪些? 哪个因素最敏感? 对本实验的管道而言，若因加工精度影响，误将
( d − 0.01)cm 值取代上述
值时，本实验在最大流量下的 d
µ
值将变为多少?
理 2. 为什么计算流量 Q与实验流量
本实验的装置如图3.7.1所示。
4 5 6 7 8 9 K
3 2 1
1.自循环供水器 2.实验台 3.无级调速器 4.恒压水箱 5.有色水水管 6.稳水孔板 7.溢流板 8.实验管道 9.实验流量调节阀 图3.7.1 雷诺实验装置
阀门流量计算方法介绍
阀门流量计算方法如何使用流量系数How to use Cv阀门流量系数(Cv)是表示阀门通过流体能力的数值。
Cv越大，在给定压降下阀门能够通过的流体就越多。
Cv值1表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过1加仑15o C的水。
Cv值350表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过350加仑15o C的水。
Valve coefficient (Cv) is a number which represents a valve's ability to pass flow. The bigger the Cv, the more flow a valve can pass with a given pressure drop. A Cv of 1 means a valve will pass 1 gallon per minute (gpm) of 60o F water with a pressure drop (dp) of 1 PSI across the valve. A Cv of 350 means a valve will pass 350 gpm of 60o F water with a dp of 1 PSI.公式1FORMULA 1流速：磅/小时(蒸汽或水)FLOW RATE LBS/HR (Steam or Water)在此：Where:dp = 压降，单位：PSIdp = pressure drop in PSIF = 流速，单位：磅/小时F = flow rate in lbs./hr.= 比容积的平方根，单位：立方英尺/磅(阀门下游)= square root of a specific volume in ft3/lb.(downstream of valve)公式2FORMULA 2 流速：加伦/分钟(水或其它液体)FLOW RATE GPM (Water or other liquids)在此：Where:dp = 压降，单位：PSIdp = pressure drop in PSISg = 比重Sg = specific gravityQ = 流速，单位：加伦/分钟Q = flow rate in GPM局限性LIMITATIONS 上列公式在下列条件下无效：Above formulas are not valid under the following conditions:a.对于可压缩性流体，如果压降超过进口压力的一半。
自由出流系数
自由出流系数全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：自由出流系数是指流经单位截面积的液体或气体在单位时间内通过的体积或重量。
在流体力学和工程学中，自由出流系数是一个重要的物理量，用来描述流体或气体在流动过程中的特性和性能。
通常情况下，自由出流系数是通过实验测量或数值模拟的方式来确定的，可以帮助工程师和研究人员理解流体和气体在管道、河流、空气动力学等领域的运动规律。
自由出流系数可以应用到很多具体的工程问题中。
在水力工程中，当我们需要计算水库或堤坝的排水能力时，就需要考虑水的自由出流系数。
在空气动力学中，当我们设计飞机或汽车的外形时，需要考虑空气的自由出流系数。
自由出流系数还可以用来研究流体在管道、河流、湖泊等环境中的运动规律，对于水资源开发、环境保护、气象预报等方面都有很大的应用价值。
自由出流系数通常用符号Cd来表示，它是一个无量纲的物理量，是流体动力学中的一个重要参数。
Cd的数值通常取决于流体的性质、流速、流动状态、管道形状等因素。
在水力学中，Cd通常用来描述水在管道中的流动特性，可以帮助工程师和设计师确定管道的有效直径、阻力损失、流量等参数。
在空气动力学中，Cd常用来描述空气对物体的阻力和升力，可以帮助飞行器设计师和汽车工程师优化外形设计，提高性能和降低能耗。
自由出流系数与流态的转变、阻尼、混合、湍流等现象密切相关，是流体力学中的基本概念之一。
通过测量Cd的数值，我们可以深入理解流体在不同条件下的运动规律，优化工程设计，提高系统效率，降低能耗，保护环境。
研究自由出流系数不仅对于工程实践有着重要的意义，也对于学术研究具有重要的理论价值。
在实际工程中，确定Cd的数值通常需要进行实验测量或数值模拟。
通过在实验室中建立相应的流体力学实验装置，可以测量出流体在不同条件下的自由出流系数。
通过计算流体的流动特性、速度场、压力场等参数，也可以通过数值模拟的方法来确定Cd的数值。
这些实验和计算结果可以帮助工程师和设计师进行工程设计和优化，提高系统的性能和效率。
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闸前行近 流速
v0 = Q / A0 cm/s
v
2 0
2g
H0
+
v
2 0
2g
cm
cm
eB 2gH 0 cm3/s
µ0
eh
68六、量测计算源自1、实验数据三角堰零点 ∇0 = 三角堰堰上水位读数 ∇ =
cm。
三角堰堰上水头 H = ∇ − ∇0 = 流量 Q = 15.42H 2.47 =
闸前水位测针零点读数 ∇底 = 闸门关闭时标尺起始读数 e0 = 2、数据记录与计算表（见下表）。
cm。 cm。 cm 3 s 。 cm；槽宽 B = cm。
跃、临界水跃、远离水跃的水流特点及水闸出流情况。 7、分析整理实验数据，以 µ0 为纵坐标， e h 为横坐标，点绘 µ0 ～ e h 曲
线，即为本实验的成果。
五、注意事项
1、水槽首部进水阀打开调好后，实验过程中不再变动，以保持流量一定。 2、在实验过程中，应保证过闸水流为自由出流。为此尾门的开度应开大 一些。 3、闸门小开度时，闸前水面不得过高。以防水槽漫溢。 4、实验点数据太少时，可变更流量和闸门的相对开度，重复实验步骤 2～ 5。
66
槽为准。 3、利用闸前水位测针，测读闸前水位。（或利用测压管测定）。 4、利用平板闸门上的标尺，测读闸门标尺读数 e' ，到此，即完成一个测
次。 5、继续进行第二次实验。增大一点平板闸门的开启度，待水流稳定后，
测读闸前水位，测读闸门开度；共做八次左右。 6、当以上实验完毕后，调节尾门，变化下游水深，观察闸门下游淹没水
cm。
七、回答问题
1、为什么相对开度 e h 会影响流量系数 µ0 值？ 2、当闸下出现淹没出流时，闸前水位将发生什么变化？为什么发生这个 变化？
67
数据记录与计算表
闸前水面 读数 ∇ cm
闸前水深 h = ∇− ∇底
cm
闸门标尺 读数 e' cm
闸门开启度 e = e'−e 0 cm
闸前过水 断面面积 A0 = Bh
三、实验原理
如图示，列 0—0 和 C—C 断面的能量方程式
H
+
α 0v
2 0
2g
= hc
+
α
c
v
2 c
2g
+
ς
v
2 c
2g
经整理得到：
Q = µ 0eB 2gH 0
µ0 =
Q
eB 2gH 0
式中： µ0 —流量系数，它是流速系数 φ 和相对开度 e h 的函数。
在实验中，保持流量一定，改变闸门开度，经量测 Q、H0、e、B 值后，便
可按上式求得 µ0 值。最后，根据不同的相对开度，点绘 µ0 ～ e h 之间的关系曲
线。
四、方法步骤
1、水槽放水之前，首先关闭平板闸门，读记闸门标尺的起始读数 e0 。然 后将闸门开到一定开启度。
2、关闭首都的泄水阀，打开进水阀和尾阀，待水流稳定后，利用水槽首 部的三角堰测定过闸流量，流量应控制在闸门较小开度时，闸前水面不溢出水
闸下自由出流流量系数的测定实验
一、目的要求
1、掌握平板闸门流量系数 µ0 的测定方法，了解影响 µ0 的因素。 2、点绘流量系数 µ0 与相对开度 e h 之间的关系曲线。
二、仪器设备
设备如图示。玻璃水槽，在水槽首部装有 900 的三角量水堰，在闸门处设 有测量闸门开度的标尺，闸门前装有水位测针筒。