实验四水跃实验及消能演示-扬州大学国家级精品课程申…

实验四⽔跃实验及消能演⽰-扬州⼤学国家级精品课程申…

实验四⽔跃实验及消能演⽰

⼀、实验⽬的

1．观察⽔跃现象，了解⽔跃的⽔流结构。

2．测定矩形平底明渠中，完整⽔跃的共轭⽔深，验证⽔跃基本⽅程。

3．测定⽔跃长度，验证⽔跃完整长度经验公式。

4．观察下游⽔深的变化对⽔跃位置的影响。

⼆、实验原理

图4-1是⽔跃简图，图中h'为跃前⽔深，h''是跃后⽔深，L j 是⽔跃长度。在矩形、平底、棱柱体明渠中，利⽤动量⽅程推导出⽔跃⽅程为

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2

1c 12A ''h gA Q A 'h gA Q +=+ 代⼊矩形断⾯条件得出了⽔跃的共轭⽔深公式：

跃，草绘⽔跃段⽔流流动图。

3．待⽔流稳定后，测读上游量⽔堰⽔⾯测针读数，利⽤查图或计算求得流量。

4．⽤活动测针⽔跃的共轭⽔深h'和h''。

5．⽤钢尺测量⽔跃长度。

6．改变流量，重复以上步骤，读记以上数据5~8次。

7．列表计算并点绘η~Fr1实测关系曲线，同时⽤共轭⽔深公式计算并点绘η~Fr1理论关系曲线，并进⾏对⽐。

8．⽤经验公式计算⽔跃长度L j理并和实测⽔跃长度L j实进⾏⽐较。

附：注意事项

（1）在⽔跃段由于⽔流紊动强度⼤，⽔跃位置前后摆动，跃前⽔深和跃后⽔深也随着紊动⽽变化，在测量时要观察⼀段时间，选取⼀适当⽔跃位置，同时⽤粉笔在⽔槽玻璃上记下跃前、跃后断⾯的⽔⾯点的时均值，然后从玻璃上量取h'和h''和L j。

（2）由于⽔流极不稳定，特别是跃后断⾯⽔⾯波动厉害，施测h'、h''时要测取中央位置，不要靠近槽壁，L j也应是中央位置的⽔跃长度。

五、在同⼀张图上绘制η理~Fr1和η实~Fr1曲线并进⾏⽐较。

六、回答思考题

1．你所观察的⽔跃⽔流结构如何？为什么⽔跃常作为泄⽔建筑物下游底流消能的⼀种形式。

2．流量⼀定，下游⽔深发⽣变化，⽔跃的位置是否也发⽣变化？为什么？

3．尾门开度⼀定，改变流量，则⽔跃的共轭⽔深和跃长有⽆变化？为什么？