管道局部水头损失实验(精)
管道局部水头损失实验(完成)
武汉大学教学实验报告学院：水利水电学院 专业：水利水电工程全英文班 2013年6月22日实验名称 管道局部水头损失实验 指导老师 姓名吴前进年级11级学号2011301580067成绩一：预习部分1：实验目的 2:实验基本原理3：主要仪器设备（含必要的元器件，工具）一、实验目的1、掌握测定管道局部水头损失系数ζ的方法。
2、将管道局部水头损失系数的实测值与理论值进行比较。
3、观测管经突然扩大时旋涡区测压管水头线的变化情况和水流情况，以及其他各种边界突变情况下的测压管水头线的变化情况。
二、实验原理由于边界形状的急剧改变，水流就会与边界分离出现旋涡以及水流流速分布的改组，从而消耗一部分机械能。
单位重量液体的能量损失就是水头损失。
边界形状的改变有水流断面的突然扩大或突然缩小、弯道及管路上安装阀门等。
局部水头损失常用流速水头与与系列的乘积表示。
gvh j 2ζ=式中：ζ—局部水头损失系数。
系数ζ是流动形状与边界形状的函数，即ζ= f （Re ，边界形状）。
一般水流Re 数足够大时，可认为系数ζ不再随Re 数而变化，而看作常数。
管道局部水头损失目前仅有突然扩大可采用理论分析，并可得出足够精确的结果。
其他情况则需要用实验方法测定ζ值。
突然扩大的局部水头损失可应用动量方程与能量方程及连续方程联合求解得到如下公式：22112112122222)1(,2)1(,2A Ag v h A Ag v h j j -==-==ζζζζ 式中，A 1和v 1分别为突然扩大上游管段的断面面积和平均流速；A 2和v 2分别为突然扩大下游管段的断面面积和平均流速。
三、实验设备实验设备及各部分名称如图一所示。
二：实验操作部分1：实验数据，表格及数据处理 2：实验操作过程（可用图表示） 3结论图一 局部水头损失实验仪四、实验步骤1、熟悉仪器，记录管道直径D 和d 。
2、检查各测压管的橡皮管接头是否接紧。
3、启动抽水机，打开进水阀门，使水箱充水，并保持溢流，使水位恒定。
管道水头损失计算(精)
进口 0.5, 收缩 0.15, 阀门 2.0
当管道输水流量为25L/s时，求所需要的水头H。 （以上ζ 值均采用 发生局部水头损失后的流速）
H V0≈0
l1
l2
d1
水力分析与计算
图（a）
d2
水头损失应用举例
分析：用能量方程式求解，三选如图（b）所示 ，
1 H 0 l1 l2 2 d1 1 d2 2 0
第一步：计算沿程水头损失
第二步：计算局部水头损失
第三步：计算总水头损失
水力分析与计算
主持单位: 广东水利电力职业技术学院
黄河水利职业技术学院
参建单位: 杨凌职业技术学院 安徽水利水电职业技术学院 四川水利职业技术学院
山西水利职业技术学院
长江工程职业技术学院
水力分析与计算
水头损失应用举例
解： 1.沿程水头损失
第一段
m3/s Q 25L / s 0 025
Q Q 4 0.025 1.42 m/s 2 A1 d 2 3.14 0.15 1 4 l1 v12 25 1.422 h f 1 1 0.037 0.63m d1 2 g 0.15 19.6 v1
hj1 hj 2 hj 3 0.051 0.032 0.425 0.508 m
输水所需要的水头，根据大水箱与管出口列能量方程得
2 v2 H hf hj 1.29 0.508 0.212 2.01 m 2g
水力分析与计算
水头损失应用举例
4. 水头损失计算步骤
V0≈0
图（b）
V22 hw 列能量方程： H 0 0 0 0 2g
hw hf hj hf 1 hf 2 hj进口 hj收缩 hj阀门
04 局部水头损失实验
§8 局部水头损失实验8.1 实验目的和要求1.学习掌握三点法、四点法测量局部阻力因数的技能，并将突扩管的实测值与理论值比较，将突缩管的实测值与经验值比较；2.通过阀门局部阻力因数测量的设计性实验，学习二点法测量局部阻力因数的方法。
8.2 实验装置1．实验装置简图实验装置及各部分名称如图8.1所示。
图8.1 局部水头损失实验装置简图1.自循环供水器2.实验台3.可控硅无级调速器4.恒压水箱5.溢流板6.稳水孔板7.圆管突然扩大8.气阀9.测压计10.测压管①~⑥11.滑动测量尺12. 圆管突然收缩13.实验流量调节阀14.回流接水斗15.下回水管2．装置说明实验管道由圆管突扩、突缩等管段组成，各管段直径已知。
在实验管道上共设有六个测压点，测点①－③和③－⑥分别用以测量突扩和突缩的局部阻力因数。
其中测点①位于突扩的起始界面处，这里引用公认的实验结论 “在突扩的环状面积上的动水压强近似按静水压强规律分布”，认为该测点可用以测量小管出口端中心处压强值。
气阀8用于实验开始时排除管中滞留气体。
3．基本操作方法(1) 排气。
启动水泵待恒压水箱溢流后，关闭实验流量调节阀13，打开阀8排除管中滞留气体。
排气后关闭阀8，并检查测压管各管的液面是否齐平，若不平，重复排气操作，直至齐平。
(2) 测压管水头用测压计测量，基准面可选择在滑动测量尺零点上。
(3) 流量测量。
实验流量用阀13调节，流量由称重法测量，用秒表计时，用电子称称重。
8.3 实验原理流体在流动的局部区域，如流体流经管道的突扩、突缩和闸门等处(图4.4.2)，由于固体边界的急剧改变而引起速度分布的变化，甚至使主流脱离边界，形成旋涡区，从而产生的阻力称为局部阻力。
由于局部阻力作功而引起的水头损失称为局部水头损失，用h j 表示。
局部水头损失是在一段流程上，甚至相当长的一段流程上完成的，如图8.2，断面1至断面2，这段流程上的总水头损失包含了局部水头损失和沿程水头损失。
局部水头损失实验报告
开课实验室：2010年 月 日
学院
城环学院
年级、专业Leabharlann 班姓名成绩课程
名称
流体力学与水泵实验
实验项目
名 称
局部水头损失实验
指导教师
教师评语
教师签名：
年 月 日
一、实验目的
1.掌握三点法、四点法测量局部水头损失与局部阻力系数的技能。
2.验证圆管突然扩大局部阻力系数公式及突然缩小局部阻力系数经验公式。
测点间距；L1-2= ；L2-3= ；L3-4= ；L4-b= ；Lb-5= ；L5-6=
（2） 实验记录与计算
测试数据记录表
序号
体积
V／cm3
时间
T／s
流量
Q／（cm／s）
测压管读数
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
实验数据计算表
局部阻力形式
序号
流量
Q/( /s)
断面前测点
断面后测点
前后断面实测沿程水头损失
实测局部水头损失
绝大多数的局部阻力系数ξ只能通过实验测定，不同的边界开关局部阻力系数ξ不同，只有少数局部阻力系数可以用理论分析得出。
如突然扩大的局部水头损失与阻力系数：
或
或
对于突然缩小的局部阻力系数为：
三、使用仪器、材料
1.自循环供水器 2.实验台 3.可控硅无级调速器 4. 水箱
5. 溢流板 6. 稳水孔板 7突然扩大实验管段 8.测压管
实测局部阻力系数
理论局部水头损
失
总水头H
总水头H
突然扩大
1
2
3
局部水头损失实验报告
（2） 实验记录与计算
测试数据记录表
序号
体积
V／cm3
时间
T／s
流量
Q／（cm／s）
测压管读数
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
实验数据计算表
局部阻力形式
序号
流量
Q/( /s)
断面前测点
断面后测点
前后断面实测沿程水头损失
实测局部水头损失
3.加深对局部于流动边界急剧变化所产生的阻力称局部阻力，克服局部阻力引起的水头损失称局部水头损失。
2.从内部机理上，局部阻力或是由于边界面积大小变化引起的边界层分离现象产生 ，或是流动方向改变时形成的螺旋流动造成，或者两者都存在造成的局部阻力因此，很难能用一个公式表示。通常 ，局部水头损失用局部阻力系数ξ和流速水头的乘积表示，即
绝大多数的局部阻力系数ξ只能通过实验测定，不同的边界开关局部阻力系数ξ不同，只有少数局部阻力系数可以用理论分析得出。
如突然扩大的局部水头损失与阻力系数：
或
或
对于突然缩小的局部阻力系数为：
三、使用仪器、材料
1.自循环供水器 2.实验台 3.可控硅无级调速器 4. 水箱
5. 溢流板 6. 稳水孔板 7突然扩大实验管段 8.测压管
实测局部阻力系数
理论局部水头损
失
总水头H
总水头H
突然扩大
1
2
3
4
5
突然缩小
1
2
3
4
5
六、实验结果及分析
如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！
重大流体力学实验4(局部水头损失实验)
重大流体力学实验4(局部水头损失实验)
局部水头损失实验是一种重要的流体力学实验，能够证明动量定律并确定河流流体的
阻力特性。
它用以检验以下两条关于河流流体阻力特性的假设：（1）在本地完全不通过
管道的情况下，阻力与深度之间存在某种关系（2）随着流体流动的不断加深，更高的阻
力会发生。
实验设计必须考虑以下变量：流量（Q）、和管路内阻力（F）。
在实验之前，应考虑
管道形状，管道材料和大小，以及管道的安装位置。
这些变量会影响流量和流体阻力的变化，进而影响局部水头损失的数量。
实施局部水头损失实验需要建立两个实验管段，其中第一段通常称为“上端”，主要
用于调整流量，第二段通常称为“下端”，主要用于测量和计算局部水头损失。
同时，实
验中也要用一台流量计（水流管）来测量流量，以及一台压力计来测量压力，以确定局部
水头损失。
最后，设计师根据局部水头损失实验的结果进行比较，利用这一数据来确定动量定律，以及河流流体的阻力特性。
例如，如果实验结果表明，每深度一定比例增加时，力随高度
成正比，则可以说明实验满足动量定律；如果实验结果表明，河流流体的阻力随深度的增
加而增加，则可以说明发展的慢相关递增的阻力特性的河流流体。
总之，局部水头损失实验对于验证动量定律，测定河流流体的阻力特性，特别是验证
河流流体高度和阻力之间关系非常有用。
它们可以帮助设计人员正确设计河流，实现河流
水力规划，使河流的生态环境得到有效的改善。
04 局部水头损失实验
04 局部水头损失实验
局部水头损失是液流通过管道过程中会产生的水力损失形式之一。
在管道中，如果管道断面不同或是在管道中存在锐边、弯头、阀门等部件，液体在通过这些部件时就会产生局部水头损失。
局部水头损失的大小取决于管道断面的条件、流速、液体性质、管道内部的变化等多个因素，如果不能正确估算局部水头损失，则会导致管道的设计不合理，造成能量和资金的浪费。
为了研究管道中的局部水头损失，我们通过实验的方式来模拟不同条件下的情况。
在实验中，我们选取了一根螺旋线管作为管道直径较小的一段部件，同时在两端连接，形成一个封闭环路，通过泵在管道内形成水流，然后对水流的压力、流量进行测量，利用实验数据计算出局部水头损失的大小，进而对管道的设计、调试和改进提供参考依据。
我们通过实验发现，封闭环路中的水流速度越快，局部水头损失就越大，这是由于快速的水流会将气体带入管道，产生紊流现象，而气体在管道中状态的变化会导致水流的动量和能量损失，形成局部水头损失。
此外，实验中我们还模拟了管道中存在多个弯头、错位口、阀门等部件的情况，测量数据表明过多的部件和复杂的管道结构会进一步引起局部水头损失的增加，因此在设计和改善管道时，需要充分考虑管道性质和流体的流动情况，合理安排管道内部的结构，减少不必要的部件，提高管道的流动效率，降低水头损失的影响。
总之，局部水头损失是管道中不可避免的现象，要想降低管道中的水头损失，需要从多方面加强管道的设计、调试和改进。
通过实验可以更加深入地了解局部水头损失的原理和计算方法，为管道的优化和改进提供参考依据，进一步提高管道的安全性和经济性。
水力学 局部水头损失量测实验
= ( A2 A1
− 1)2
v22 2g
≡ζ2
v22 2g
，
或
hj
=
(v2 − v1)2 2g
= (1 −
A1 )2 A2
v12 2g
≡
ζ1
v12 2g
.
可见
ζ1
= (1 −
A ( A2 A1
− 1)2 .
z 突扩圆管局部水头损失之所以能够导出上述解析表达式是因为：①我们假设 1-1 断面上
2． 掌握测定管道局部水头损失系数的方法，并将突扩管的实测值与理论值比较，将突缩管 的实测值与经验值比较。
3． 学习用测压管测量压强和用体积法测流量的实验技能。
实验步骤
1． 认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。 2． 查阅用测压管量测压强和用体积法（手工、自动）量测流量的原理和步骤。 3． 对照实物了解仪器设备的使用方法和操作步骤，做好准备工作后，启动抽水机，打开进
实验数据记录
仪器编号：
有关常数：d1 = mm，d2 =
mm
测
测管液面高程读数
次
∇ 1 ∇ 2 ∇ 3 ∇ 4 ∇ 5 ∇ 6 ∇ 7 ∇ 8 ∇ 9 ∇ 10 ∇ 11 ∇ 12 ∇ 13 ∇ 14 ∇ 15
1
2
#
测次
测管液面高程读数
∇ 16
∇ 17
∇ 18
∇ 19
∇ 20
∇ 21
1
2
#
流量
Δt
ΔV
应尽可能接近，又要保证局部水头损失全部产生在两断面之间。经过测量两断面的测管
水头差和流经管道的流量，进而推算两断面的速度水头差，就可测得局部水头损失。
z 局部水头损失系数是局部水头损失折合成速度水头的比例系数，即
局部损失实验
局部阻力损失实验局部水头定义及局部阻力产生的原因：在边界急剧变化的区域，由于速度的大小和方向发生急剧变化而产生漩涡，导致流动阻力大大增加，形成了比较集中的能量损失，叫局部水头损失，记作h。
一般发生在j渐扩渐缩段（如发动机喷管，风洞发散段），突扩突缩段(输送流体的管路直径变化俗称变径部位），阀门，弯管，分流合流等部位。
局部水头损失在流体运行系统中是大量存在的，雷诺数越大，在计算中越要被充分考虑。
局部损失种类繁多，大部分不能用理论方法计算，需要用实验来测定。
本实验指定用三点法和四点法测量突扩和突缩这种类型局部阻力损失系数。
一、实验目的要求1、掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能。
2、通过对园管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径。
3、仔细观察流动图谱，加深对局部阻力损失机理的理解。
4、了解测量局部阻力损失的一般思路和方法。
二、实验装置实验装置如图7.1所示。
由实验平台系统、实验管路系统、压差测量系统组成。
实验平台系统由下游水箱、水泵、实验台桌、可控硅无级调速器、恒压水箱、溢流板、稳水板、流量调节阀、辅助连接管路等组成，提供溢流式恒定水头，流量连续可调。
实验D D D，标示与上游水箱管路系统由三种不同直径有机玻璃圆管组成，直径分别为、、123正面，上边布置6个测压管测点。
压差测量系统由测压管、滑动测量尺、连接软管等组成。
实验管道由小→大→小三中已知管径的管道组成，测点1—3用来测量突扩的局部水头损失系数，用了三个测点，就是所谓三点法。
3—6测点用来测量突缩的局部阻力损失系数。
用了四个测点，这就是所谓四点法。
其中测点1位于突扩界面处，用以测量小管出口端压强值。
6个测点和测压板的6个测压管用透明软管一一对应连接，当连接测点和测压板的软管充满连续的液体，测点的压力就可以在测压管上准确的反应出来。
待测压管水面稳定下来后，通过滑动测尺就可以测记测点的压力值。
局部水头损失的分析与计算
局部水头损失的分析与计算前面已经介绍过，当流动边界发生突变时，水流将产生局部水头损失。
边界突然变化的形式是多种多样的，如断面突然扩大、突然缩小、转弯、分岔、阀门等。
断面的突变对水流运动产生的影响可归纳成两点：（1）在断面突变处，水流因受惯性作用，将不紧贴壁面流动，与壁面产生分离，并形成旋涡。
旋涡的分裂和互相摩擦要消耗大量的能量，因此，旋涡区的大小和旋涡的强度直接影响局部水头损失的大小。
（2）由于主流脱离边界形成旋涡区，主流或受到压缩，或随着主流沿程不断扩散，流速分布急剧调整。
如图4-20（a ）中断面1—1的流速分布图，经过不断改变，最后在断面2—2上接近于下游正常水流的流速分布。
在流速改变的过程中，质点内部相对运动加强，碰撞、摩擦作用加剧，从而造成较大的能量损失。
图4-20局部水头损失一般都可以用一个流速水头与一个局部水头损失系数的乘积来表示，即22j h gυζ= （4-41）其中，局部水头损失系数ξ通常由试验测定，现列于表4-3中。
必须指出，ξ都是对应于某一流速水头而言的，在选用时，应注意二者的对应关系，与ξ相应的流速水头在表4-3中已标明，若不加特殊的标明者，该ξ值皆是指相应于局部阻力后的流速水头。
局部水头损失更详细的系数可查有关水力计算手册，如《给排水设计手册2》。
表4-3 局部水头损失系数ζ（公式22jhgυζ=，式中υ如图所示）［例4-7］ 从水箱引一直径不同的管道，如图4-21所示。
已知d 1=175mm, L 1=30m, 1λ=0.032, d 2=125mm, L 2=20m, 2λ=0.037,第二段管子上有一平板闸阀，其开度为/0.5a d =，当输水流量25/Q L S =时，求：沿程水头损失fh∑；局部水头损失jh ∑；水箱的水头H 。
图4-21解：（1）沿程水头损失： 第一段 325/0.025(/)QL S m s ==断面平均流速 1221140.0251.04(/)3.140.1754Q Q m s A d υπ⨯====⨯ 则沿程水头损失 221111130 1.040.0320.30320.17519.6f l h m dg υλ==⨯⨯=第二段断面平均流速 2222240.025 2.04(/)3.140.1254Q Q m s A d υπ⨯====⨯ 则沿程水头损失 222222220 2.040.037 1.2620.12519.6f l h m dg υλ==⨯⨯=总的沿程水头损失为120.303 1.26 1.563()ff f hh h m =+=+=∑（2）局部水头损失进口损失由直角进口查表4-3得ζ进口=0.5，则2211 1.040.50.028()219.6j h m g υζ=⨯=⨯=进口 根据2222110.1250.510.175A d A d ⎡⎤⎡⎤===⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦，查表4-3得[]210.510.510.510.245A A ζ⎡⎤=⨯-=⨯-=⎢⎥⎣⎦缩，则2222 2.040.2450.052()219.6j h m g υζ=⨯=⨯=缩 闸阀损失由平板闸门的开度a/d=0.5，查表4-3得 2.06ζ=阀，则2230.437()2j h m gυζ=⨯=阀总的局部水头损失为 1230.0280.0520.4370.517m jj j j hh h h =++=++=∑（）（3）水箱的水头以管轴线为基准面，取水箱内断面和管出口断面为两过水断面，断面1-1取水面点，其位置高度为H ，压强为大气压，流速近似为零，断面2-2取中心点，位置高度为零，因断面四周为大气压强，故中心点也近似为大气压强，流速为υ2,则列能量方程后得 222222w f jHh h h ggαυαυ=+=++∑∑用上述已算出的数字带入，得22.04 1.5630.517 2.292()19.6H m =++=。
管道局部水头损失实验(完成)-局部水头损失实验
武汉大学教学实验报告实验名称 管道局部水头损失实验 指导老师 姓名吴前进年级11级学号2011301580067成绩一：预习部分1：实验目的 2:实验基本原理3：主要仪器设备（含必要的元器件，工具）一、实验目的1、掌握测定管道局部水头损失系数ζ的方法。
2、将管道局部水头损失系数的实测值与理论值进行比较。
3、观测管经突然扩大时旋涡区测压管水头线的变化情况和水流情况，以及其他各种边界突变情况下的测压管水头线的变化情况。
二、实验原理由于边界形状的急剧改变，水流就会与边界分离出现旋涡以及水流流速分布的改组，从而消耗一部分机械能。
单位重量液体的能量损失就是水头损失。
边界形状的改变有水流断面的突然扩大或突然缩小、弯道及管路上安装阀门等。
局部水头损失常用流速水头与与系列的乘积表示。
gvh j 2ζ=式中：ζ—局部水头损失系数。
系数ζ是流动形状与边界形状的函数，即ζ= f （Re ，边界形状）。
一般水流Re 数足够大时，可认为系数ζ不再随Re 数而变化，而看作常数。
管道局部水头损失目前仅有突然扩大可采用理论分析，并可得出足够精确的结果。
其他情况则需要用实验方法测定ζ值。
突然扩大的局部水头损失可应用动量方程与能量方程及连续方程联合求解得到如下公式：22112112122222)1(,2)1(,2A Ag v h A Ag v h j j -==-==ζζζζ 式中，A 1和v 1分别为突然扩大上游管段的断面面积和平均流速；A 2和v 2分别为突然扩大下游管段的断面面积和平均流速。
三、实验设备实验设备及各部分名称如图一所示。
二：实验操作部分1：实验数据，表格及数据处理 2：实验操作过程（可用图表示） 3结论图一 局部水头损失实验仪四、实验步骤1、熟悉仪器，记录管道直径D 和d 。
2、检查各测压管的橡皮管接头是否接紧。
3、启动抽水机，打开进水阀门，使水箱充水，并保持溢流，使水位恒定。
4、检查尾阀K 全关时测压管的液面是否齐平，并保持溢流，使水位恒定。
沿程水头损失实验报告
沿程水头损失实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过实际操作，探究沿程水头损失的特点和规律，加深对流体力学中水头损失的理解，并提高实验操作技能。
二、实验原理。
沿程水头损失是指流体在管道中流动过程中由于摩擦力和局部阻力等因素导致的水头损失。
根据伯努利方程，流体在不同位置的水头损失可表示为Δh=ΣhL，其中Δh为总水头损失，ΣhL为各种损失的总和。
在实际管道中，水头损失主要包括摩擦损失、局部阻力损失和突然扩大或收缩处的损失。
三、实验仪器和设备。
1. 水泵。
2. 直径不同的管道。
3. 流量计。
4. 压力表。
5. 水桶。
6. 水尺。
7. 实验台架。
四、实验步骤。
1. 将水泵接通电源，使其工作正常。
2. 将流量计、压力表等设备连接到管道上。
3. 打开水泵，调节流量，记录不同流速下的压力和水位。
4. 根据实验数据计算不同位置的水头损失。
5. 对实验数据进行分析和总结。
五、实验数据及结果。
通过实验测得不同流速下的压力和水位数据，根据实验数据计算得到不同位置的水头损失。
实验结果表明，在管道内部摩擦力较大的地方，水头损失较大；而在突然扩大或收缩处，水头损失也较为显著。
实验数据与理论计算结果基本吻合，验证了水头损失的特点和规律。
六、实验分析。
通过本次实验，我们深刻认识到了沿程水头损失的特点和规律。
在实际工程中，合理减小水头损失对于提高管道输送效率至关重要。
因此，我们需要在设计和施工中充分考虑水头损失的影响因素，采取有效措施减小水头损失，确保管道运行的稳定和高效。
七、实验总结。
本次实验通过实际操作，深入探究了沿程水头损失的特点和规律，加深了对流体力学中水头损失的理解。
通过实验数据的分析和计算，验证了水头损失的影响因素和计算方法。
在今后的学习和工作中，我们将继续努力，不断提高实验操作技能，加深对流体力学理论知识的理解，为工程实践提供坚实的理论基础和技术支持。
八、参考文献。
1. 《流体力学》，朱光华，清华大学出版社。
2. 《流体力学实验指导》，李强，北京大学出版社。
实验三 圆管道沿程水头损失实验
1. 加 深 了 解 圆 管 层 流 和 紊 流 的 沿 程 水 头 损 失 随 平 均 流 速 变 化 的 规 律 并 绘 制 lg h f − lg v 曲线；
2. 掌握管道沿程阻力系数的测量技术和应用气-水压差计及电测仪测量压差的方法； 3. 将测得 Re~λ 关系值与莫迪图对比，分析其合理性，进一步提高实验结果分析能力。 二、实验装置 本实验的装置如图 1 所示
泡为止。打开旁通阀，关闭流量调节阀，经过 4~6 分钟检查测液架水柱液面是否水 平，水柱液面不平则观察胶管是否有气泡，若无气泡则调整测液架，使水柱液面水
平。
2. 关闭流量调节阀，打开传感器排气阀，观察有水流出，至胶管内无气泡为止，拧紧
排气阀，排气完毕。调整压力传感器至显示值为“000”为止。
3. 测压架水煮过高，需打开旁通阀、流量调节阀、进水阀、测压架两侧开关和测压架
图 1 实验装置 1.循环高压恒定全自动供水器；2.实验装置本体；3.回水管；4.水压差计；5.测压计； 6.实验管道；7.电子测量仪；8.滑动测量尺；9.测压点；10.实验流量调节阀；11.供 水管与供水阀；12.旁通管与旁通阀；13.稳压筒
根据压差测量方法不同，有两种形式： 形式Ⅰ 压差计测压差。低压差用水压差计测量；高压差用水银多管式压差计测量。 形式Ⅱ 电子测量仪测压差。低压差扔用水压差计测量；而高压差用电子测量仪（简称 电测仪）测量。 本实验装置配备有： 1. 自动控制水泵与稳压器
不能完全解决问题，因此需要广泛采用半经验的理论和实验研究方法。流体沿内径均匀 的管道流动时，产生的沿程损失hf,就是一个与管长L、管壁粗糙度ε、流体的平均流速V、 密度ρ、运动黏度v及稳态有关的复杂问题。
局部水头损失实验
水利水电学院水利类专业2011年6月11日
实验名称
局部水头损失实验
指导教师
赵昕
姓名
年级
学号
成绩
一、预习部分
1．实验目的
2．实验基本原理
3．主要仪器设备（含必要的元器件、工具）
1、实验目的：
(1)掌握测定管道局部水头损失系数 的方法。
(2)将管道局部水头损失系数的实测值与理论值进行比较。
(3)观测管经突然扩大时旋涡区测压管水头线的变化情况和水流情况，以及其他各种边界突变情况下的测压管水头线的变化情况。
(3)用体积法测量流量时，量筒的水必须倒进接水槽，保证水正常循环。
2.实验数据，表格及数据处理
（1）圆管直径D=2.7cm，圆管直径d=1.46cm。
（2）实验过程数据及计算结果：
， 。
3、实验结论
三、实验效果分析（包括仪器设备等使用效果）
1、实验成果的评价
实验过程中，由于突扩断面后水流流速很不稳定，所以只能测扩大管道中断的流速，然而实验过程中了扩大段管道的沿程水头损失，所以实测结果与理论值存在的偏差。在流速的测量中也存在着一定的误差。
（3）在相同管径变化条件下，相应于同一流量，其突然扩大的 值是否一定大于突然缩小的 值？
答：不一定，由公式：扩大： 1=（A1／A2－1）2， 2=(A2／A1－1）2，缩小： 缩小＝0.5（1－A1／A2），可知 的大小只与A1／A2有关。
（4）不同的Re数时，局部水头损失系数 值是否相同？通常 值是否为一常数？
答：， 值与流态有关，特别是在紊流区和层流区，不同Re数，表示不同的流态。但是在一般常见的Re数下， 变化非常小，故 值可看为一常数。
教
师
局部水头损失实验
三、实验方法与步骤
3．检验测压管液面是否齐平（流量调节阀处于关闭状 态）；否则，需排气调平。
4.开始实验 打开流量调节阀至流量Q最大，而且在测量 范围内（即测压管读数在可读范围内），记录流量、 测压管读数；改变流量Q，重复上述实验。
四、实验记录
1．记录、计算有关常数（如管径、长度等）； 2．整理、记录计算表：
二、实验原理
写出局部阻力前后两断面的能量方程，根据推导条件， 扣除沿程水头损失可得： 1、突扩断面 采用三点法计算，测点1-2点间的距离为2-3点间的距 离的一半，故
hf 12 hf 23 / 2
根据实测，建立1-1，2-2两端面能量方程。
即： 理论值：
2、突缩断面 本实验采用四点法计算。4-B点间距与3-4点间距相等； B-5点间距与5-6点间距相等。 故：
四、实验记录
3.将实测ζ值与理论值（突扩）或公认值（突缩）比较。
五、实验分析与讨论
1. 结合实验成果，分析比较突扩与突缩在相应 条件下的局部损失大小关系。
2. 结合流动仪演示的水力现象，分析局部阻力 损失机理如何？产生突扩与突缩局部阻力损 失的主要部位在哪里？怎样减小局部阻力损 失？
Hale Waihona Puke hf 4B hf 34 ; hfB5 h56
根据实测，建立B点突缩前后两端面能量方程：
又由突缩断面局部水头损失的经验公式有：
三、实验方法与步骤
1. 开启开关，待水箱内出现溢流后，关闭流量调节阀。
2.排气。 ① 打开排气阀，排除管内气体（流量调节阀处于关闭状
态）； ② 局部气泡的排除：打开流量调节阀或用洗耳球向侧压
一、实验目和要求
掌握三点法、四点法量测局部水头阻力系数的技能； 通过对圆管突扩局部阻力系数的包括达西公式和突缩
管道局部水头损失实验
0.50
0.54
0.41
理论的局部水头损失系数
0.54
实测的局部水头损失系数
平均值
0.51
（3）误差来源分析
误差主要来源于流量测定时产生的误差以及读数误差，另外，改变流量时，没有等流量稳定就开始读数也会产生较大误差。
三：实验效果分析（包括仪器设备等使用效果）
１、试分析实测hj与理论计算hj有什么不同？原因何在？
２、实验原理
由于边界形状的急剧改变，水流就会与边界分离出现旋涡以及水流流速分布的改组，从而消耗一部分机械能。单位重量液体的能量损失就是水头损失。
边界形状的改变有水流断面的突然扩大或突然缩小、弯道及管路上安装阀门等。
局部水头损失常用流速水头与与系列的乘积表示。
式中： —局部水头损失系数。系数 是流动形状与边界形状的函数，即 = f（Re，边界形状）。一般水流Re数足够大时，可认为系数 不再随Re数而变化，而看作常数。
大学教学实验报告
学院：专业：年月日
实验名称
管道局部水头损失实验
指导老师
姓名
年级
学号
成绩
一：预习部分
1、实验目的
2、实验基本原理
3、主要仪器设备（含必要的元器件，工具）
１、实验目的
（1）掌握测定管道局部水头损失系数 的方法。
（2）将管道局部水头损失系数的实测值与理论值进行比较。
（3）观测管经突然扩大时旋涡区测压管水头线的变化情况和水流情况，以及其他各种边界突变情况下的测压管水头线的变化情况。
实验设备及各部分名称如图一所示。
图1局部水头损失实验仪
二：实验操作部分
1、实验数据，表格及数据处理
2、实验操作过程（可用图表示）
管路沿程水头损失试验
六、注意事项：
1、不要旋动电测仪主机上
旋钮
电测仪 主机
任何旋钮，电测仪已调好零点，可直接使用；
2、流量改变通过流量调节阀12，不要动阀10、11；
3、力求在实验设备整个流量范围内都均匀取到点， 实验数据记录可参考实验指导书上29页表3.12；
4、希望同学们在实验过程中爱护实验仪器。
秤 接水容器 秒表
秤 测量水重
QV t
式中V为t时间内水的体积;t为测量时间。 上图为测量流量的实验装置。
（3）流体运动粘度 的测量： 通过测定水温计算得到。
五、λ-Re曲线：
0.45
Hale Waihona Puke ．0.4 0.35 0.3 0.25
．．．．．．．．．．．
0.2
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9
一、实验目的：
1.掌握管道沿程阻力系数λ的测量技术。 2.通过测定不同雷诺数Re时的沿程阻力
系数λ，从而掌握λ与Re的影响关系。
二、实验原理：
由达西公式
hf
l d
v2 2g
可得到
2gdhf
lv2
（1）
为沿程阻力系数；h f 管路沿程水头损失；v 断面平均流速；
l 实验管道长度；d 实验管道内径。
4
1
6-天平秤（测量水重） 7-秒表（测量时间） 8-实验段起点 9-实验段终点 10-实验段尾阀
11-实验供水阀 12-供水流量调节阀 13-调压筒
四、测量方法：
由
2 gdh f lv2
（1）、Re
vd
（2）、v
4Q
d2
（3）式可知实验
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一、流体力学中两个基本方程
1.连续性方程：
v1 A1 v2 A2 Q
2.伯努利方程：
Z1
p1
v
2 1 1
2g
Z2
p2
v
2 2 2
2g
管道流动的水头损失=沿程水头损失 +局部水头损失
局部水头损失 hj =在水流的急变流段，由于局部边界形 状的急剧改变使水流结构急剧调整或形成 涡旋区，在局部剧中产生的水头损失。
六、实验成果及要求
记录有关常数
d1=
cm，
d 2 =d 3 =
cm ，
d4 =
cm ，
A1 A3
2
六、实验成果及要求
表1 记录表
次序 体积 1 2 3 4 流 量(cm3/s) 时间 流量 1 测 压 管 读 数(cm) 2 3 4
5
6
六、实验成果及要求
表2 计算表格
阻力 形式 突 然 扩 大 突 然 缩 小 流量 (cm3/s) 前断面 αv2/2g (cm) E (cm) 后断面 αv2/2g (cm) E (cm) hj (cm)
次序 1 2 3 4 1
ζ
h’j (cm)
2
3 4
v hj 局部水头损失计算公式： 2g
——断面平均流速 v ——局部水头损失系数
2
二、实验目的
• 1.观察管道局部扩大和局部缩小时候涡旋区的水 流情况 • 2.掌握测定管道局部水头损失系数 的方法
• 3.将管道突然扩大时的局部水头损失系数的测定 值与理论值进行比较
三、实验装置
四、实验原理
v hj 2g
2 4
hj
2 v4 2g
理论：
A4 0.5 1 A3
五、实验方法与步骤
•1 测记实验有关常数； •2 打开水泵，使恒压水箱充水，排除实验管 道中的滞留气体。待水箱溢流后，检查尾阀全 关时，各测压管液面是否齐平，若不平，则需 排气调平； •3 打开尾阀至最大，待流量稳定后，测记测 压管读数，同时用体积法测记流量； •4 调节阀门改变4～5次，分别测记测压管读 数及流量；
2
A2 2 1 A1
2
四、实验原理
• 局部缩小
四、实验原理
局部缩小
实测：
2 2 p3 3v3 p4 4v4 hj z3 z 4 2 g 2g
局部放大
四、实验原理
局部放大
2 p1 1v12 p2 2v2 hj z1 z 2 2 g 2g
实测：
v v hj 1 2 2g 2g
2 1
2 2
理论：
A1 1 1 A2