流力实验实验十一孔口与管嘴出流实验
孔口与管嘴出流实验报告doc
孔口与管嘴出流实验报告篇一：流体力学孔口管嘴出流实验报告《流体力学》实验报告篇二：孔口与管嘴出流实验孔口与管嘴出流实验摘要：本实验通过通过对不同管嘴与孔口的流量系数测量分析，了解进口形状对出流能力的影响及相关水力要素对孔口出流能力的影响，并且掌握孔口与管嘴出流的流速系数?、流量系数?、侧收缩系数?、局部阻力系数?的量测技能。
前言：管嘴和孔口的出流流体的形态,一直引起有关研究者的兴趣,文献[1～5]综述了这方面的工作。
早在17世纪就有人开始研究,包括Bernouli,Reynolds,Barres等等许多人均在此领域有所建树,涉及流体形态特征、孔口与出流形态的影响,出流形态的显示方法等。
到本世纪90年代,李文平等人[6]考察了垂直矩形薄壁孔射流轮廓的变化,指出射流的断面形状在流体的不同位置呈现不同的形态。
射流轮廓由孔口处的规则矩形,随出流距离的增加发生有规律的收缩,到一定程度转换为一个近似的十字架形态,其长短轴分别为垂直取向和水平取向。
在研究范围内,除了非完全收缩区外其它水面线均与孔口宽高比、模型尺寸无关。
Hager[1]用摄像法记录扁矩形孔射流的出流形态,发现矩形长边垂直设置的孔口出流,流体上缘首先收缩,向侧面扩展,最后包覆流体的下部,呈现美丽的伞形;而水平设置的孔口出流的边缘,随出流距离的增加,持续发生横向收缩,其边缘增厚。
槐文信等人[7]研究了双孔平面射流的吸附现象。
根据两股流体间存在的相互吸附效应(Coanda效应),两股流体之间被卷吸的流体得不到补充或补充不足,则相互吸引汇成一股射流。
研究指出,在两孔平面射流之间的补充流体小于其卷吸量,其内缘因此效应发生相互吸附,从而汇成一股射流。
实验装置本实验装置如图9.1所示。
测压管12和标尺11用于测量水箱水位、孔口管嘴的位置高程及直角进口管嘴2#的真空度。
防溅板8用于管嘴的转换操作，当某一管嘴实验结束时，将旋板旋至进口截断水流，再用橡皮塞封口；当需开启时，先用旋板档水，再打开橡皮塞。
孔口,管嘴出流和有压管路
流量计算公式的形式以及流量系数的数值均相同
不同点
两者的作用水头在计量时有所不同，自由出流时是指上游水 池液面至下游出口中心的高度，而淹没出流时则指得是上下 游水位差。
出口位置处的总水头线和测压管水头线的画法不同
短管水力计算的内容
四类问题 已知水头H、管径d，计算通过流量Q；
校核输水 能力
已知流量Q、管径d，计算作用水头H，以确定水箱、水塔水位 标高或水泵扬程H值；
经济流速——在选用时应使得给水的总成本（包括铺设水管的 建筑费、泵站建筑费、水塔建筑费及抽水经常运转费之总和） 最小的流速。
一般的中、小直径的管路大致为：
——当直径 d=100-400mm，经济流速 v =0.6~1.0m/s ——当直径 d400mm，经济流速 v =1.0~1.4m/s
3
2g
(H下3 2
H
32 上
)
b为宽 d为高
如果用孔口中心高度H作为孔口作用水头，将孔口断面 各点的压强水头视为相等，按小孔口计算的流量为
Q bd 2gH
大孔口的流量系数
孔口形状和水流收缩情况
全部不完善收缩 底部无收缩，侧向收缩较大 底部无收缩，侧向收缩较小 底部无收缩，侧向收缩极小
流量系数
圆柱形短管内形成收缩,然后又逐渐扩大
H 0 0v02 0 0 v 2 v 2 ,
2g
2g 2g
H0
1
vB2
2g
流速
vB
1
1
2gH0 2gH0
对锐缘进口的管嘴，ζ=0.5， 1 0.82
1 0.5
流量
Q vB A A 2gH0 n A 2gH0
孔口与管嘴出流实验
实验八孔口与管嘴出流实验一、实验目的1、掌握测定薄壁孔口与管嘴出流的断面收缩系数ε、流量系数μ、流速系数φ、局部阻力系数ξ的测量方法；2、观察各种典型孔口及管嘴自由出流的水力现象，并通过对不同管嘴与孔口的流量系数测量分析，了解进口形状对过流能力的影响，及相关水力要素对孔口出流能力的影响。
二、实验原理在盛有液体的容器侧壁上开一小孔，液体质点在一定水头作用下，从各个方向流向孔口，并以射流状态流出，由于水流惯性作用，在流经孔口后，断面发生收缩现象，在离孔口1/2直径的地方达到最小值，形成收缩断面。
若在孔口上装一段L=(3-4)d的短管，此时水流的出流现象便为典型的管嘴出流。
当液流经过管嘴时，在管嘴进口处，液流仍有收缩现象，使收缩断面的流速大于出口流速。
因此管嘴收缩断面处的动水压强必小于大气压强，在管嘴内形成真空，其真空度约为h v=0.75H0，真空度的存在相当于提高了管嘴的作用水头。
因此，管嘴的过水能力比相同尺寸和作用水头的孔口大32%。
在恒定流条件下，应用能量方程可得孔口与管嘴自由出流方程：Q=φεA(2gH0)1/2 =μA(2gH0)1/2流量系数μ=Q/[A(2gH0)1/2]收缩系数ε=A c/A=d2c/d2流速系数φ=V c/(2gH0)1/2=μ/ε=1/(1+ξ)1/2阻力系数ξ=1/φ2-1三、实验设备图8-1 孔口与管嘴实验装置图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、供水管；6、回水管；7、孔口管嘴：(A-A图内小字标号1#为喇叭进口管嘴，2#为直角进口管嘴，3#为锥形管嘴，4#为孔口)；8、防溅旋板；9、测量孔口射流收缩直径的移动触头；10、回水槽；11、标尺；12、测压管。
四、实验步骤1、记录实验常数，各孔口管嘴用橡皮塞塞紧。
2、打开调速器开关，使恒压水箱充水，至溢流后，再打开1#圆角管嘴，待水面稳定后，测定水箱水面高程标尺读数H 1，用体积法(或重量法)测定流量Q(要求重复测量三次，时间尽量长些，要在15秒以上，以求准确)，测量完毕，先旋转水箱内的旋板，将1#管嘴进口盖好，再塞紧橡皮塞。
水力学与泵站实验—孔口管嘴出流实验
《流体力学、泵与泵站综合实验》实验报告开课实验室：流体力学实验室 年 月 日 课程 名称 流体力学与水泵综合实验实验项目 名 称孔口管嘴出流实验成绩教师评语教师签名：年 月 日一、实验目的1.掌握均匀流的压强分布规律一斤非均匀流的压强分布特点。
2.验证不可压缩流体恒定流动中各种能量间的相互转换。
3.学会使用测压管与测速管测量压强水头，流速水头与总水头值。
4.理解毕托管测速原理。
二、实验原理实际流体在流动过程中除遵循质量守恒原理外，必须遵守动能定理。
质量守恒原理在一维总流中的应用为总流的连续性方程，动能定理在一维总流中的应用为能量方程。
他们分别如下：Q 1=Q i =v 1A 1=v i A iiw i i i h gv p z g v p z -+++=++12)(2)(22111αγαγ对于某断面而言，测压管水头等于该断面的总水头减去其流速水头。
即:Z + =H-同样，断面平均流速也可以用总水头减去断面的测压管水头得到： = H-(z+)六、实验结果及分析50035022003 4 5（6）9 1012 1315（14）16（17）18 0190 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 按文丘里流量计计算的流量大于实际流量。
实验分析与讨论1 均匀流断面的测压管水头与压强分布与非均匀流断面测压管水头与压强分布不同。
2 实际流体的测压管水头不能沿程升高，总水头沿程降低。
流速不沿程减少。
3 毕托管测定流速不准确，因为测得的是中心流速而不是断面平均流速。
4用测压管测测压管水头再用毕托管测总水头差值为流速水头即可由此算得流速5 3到10产生沿程水头损失，10到13以及13到15产生局部水头损失。
利用毕托管之间的差值确定。
孔口、管嘴出流和有压管流
简单短管 ——管路由直径相同、无分流管的管段组成。
可分为 自由式出流 和淹没式出流。
一、自由式出流 ——短管中的流体经出口直接流入大气。
1、装置：
v0
H 2
v 2
2、计算式： 对 1—1，2—2两断面列能量方程，
a x a 有： H 0 V 0 2 l v2v2v2
2g
d2g 2g 2g
1
v0
A 2gH1
2V Qmax
H2 0
容器中无液体流入的 自由出流或上游恒定， 下游液面改变的淹没 出流。
H1 H2
放空时间是水位不下降时放空所需时间的两倍
六、应用举例
例 贮水罐（如图）底面积3m×2m，贮水深H1=4m， 由于锈蚀，距罐底0.2m处形成一个直径d=5mm的孔洞， 试求(1)水位恒定，一昼夜的漏水量；(2)因漏水水位 下降，一昼夜的漏水量。
10.5
流量 Q v 2 A A2 g0 H A2 g0 H
0.82
真空的抽吸作用，流量增加
（2）公式：
Q A 2 gH
孔口： μ=0.62
0 φ=0.97
管v2嘴：f μ2=φgH=00.82
ε=0.6f4 0.82
ε=1
（3） 与孔口的对比： 1> 公式形式相同，但系数不同： 2> H0 相同时，若A 也相同，则管嘴出流是孔口出流 量的1.32倍。
z1 p g azC p g C 1ld 1 1 C 2 vg 2
pagpCzCz11 l1ld l12 1 CHhv7~8m
d 12
最大安装高度
1l1
hmaxzCz1hv
d
l1l2
d
1C Hhv
12
孔口与管嘴出流实验
实验原理
在稳定水位下用量筒及秒表测量各孔口、管嘴的流
量。根据孔口、管嘴流速、流量公式，可推倒出相
应流速系数、流量系数；在稳定水位下，用卡尺测
量孔口流束最小收缩直径 d c , 从而得到 A c。
实验目的和内容
• 1.了解孔口、管嘴恒定自由出流特征，根据流量
公式，计算相关参数，分析流量影响因素。 2.在恒定水头下，测定孔口管嘴的流量系数，收
2. 试比较薄壁圆孔口和圆柱管嘴的流速系数、流 量系数, 说明当二者的作用水头、出口直径 d 相 同的情况下，哪一个流量较大？为什么？
缩系数，流速系数并比较它们的流量大小。
实验设备
1 进水管 2. 水位指示器 3. 进水开关 4.管嘴1 5.管嘴2 6.薄壁圆孔口 8. 水箱
测具
1 游标卡尺一把；2. 量桶一只 3. 秒表一只
实验步骤
• 1、用游标卡尺记录各孔口、管嘴的出口直径；然后关闭各孔口、 管嘴出口。 • 2、开启进水开关注水；当水位接近水箱最高水位时，首先打开薄 壁圆孔口（其余管嘴关闭），调节进水开关，使水位缓慢上升至 最高水位，并保持有少量溢流，待水箱水位稳定后，读记该水位 高度 H 。 • 3、在稳定水位下用量水桶、秒表及磅秤测量薄壁圆孔口的流量。 • 4、用游标卡尺测量流束最小收缩断面处流束直径。 • 5、关闭薄壁圆孔口，依次打开各管嘴，按照步骤2、3各重复测量 两次； • 6、 实验完毕，将实验水箱内水全部排尽，整理好仪器设备并放 回原处。
ε= Ac /A
体积 ㎝3
时间 （秒）
流量嘴2 2
1 管嘴3 2
孔口管嘴类型
实验次数
流量(㎝3/s)
流速㎝/s）
流量系数μ
流速系数ψ
孔口与管嘴出流
出流流量为：
Qv CA 2gH
其中 C CcCv 为薄壁小孔口出流流量系数。 薄壁小孔口定常自由出流计算计算的关键是系 Cv 和C Cv 、 C 和 0 的确定。 Cc 和 0 由实验确定， 数 Cc 、 由公式计算。 由大量实验资料得知，各系数的大小取决于流动 的Re数、孔口出流的收缩程度、孔口边缘的情况等等， 而孔口的形状影响较小。因此，不论孔口形状如何， 都可以借助圆形小孔口的数据计算。
筒式减振器，在压缩和伸张行程中均能起减振作用
双向作用筒式减振器工作原理说明。在压缩 行程时，指汽车车轮移近车身，减振器受压缩， 此时减振器内活塞3向下移动。活塞下腔室的容积 减少，油压升高，油液流经流通阀8流到活塞上面 的腔室（上腔）。上腔被活塞杆1占去了一部分空 间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积， 一部分油液于是就推开压缩阀6，流回贮油缸5。 这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻尼力。 减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减 振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动。活塞 上腔油压升高，流通阀8关闭，上腔内的油液推开 1. 活塞杆；2. 工作 缸筒；3. 活塞；4. 伸张阀4流入下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流 伸张阀；5. 储油缸筒； 压缩阀；7. 补偿 来的油液不足以充满下腔增加的容积，主使下腔 6. 阀；8. 流通阀；9. 产生一真空度，这时储油缸中的油液推开补偿阀7 导向座；10. 防尘罩； 11. 油封 流进下腔进行补充。由于这些阀的节流作用对悬 双向作用筒式减振器 架在伸张运动时起到阻尼作用。
第五章 流体孔口出流与缝隙流动
24
模型：以图5-7所示的管嘴 定常自由出流为例，分析 其出流速度和流量等参数 的确定方法。 设液面大气压强，液 体自管嘴出流到大气。
孔口、管嘴出流和有压管流
H0
2v2 2
2g
hw
1 v l d
由此得到管道的流量为
2 gH o
A Q l d
2 gH o
由该式 看出，管道的流量取决于H0、A和Hw。A由管径
的大小决定，Hw按第四章水头损失计算方法求得。
若
1 1.0 代入式 v l d
hw h f h j
1
pa
该式说明短管水流在 自由出流的情况下， 其作用水头H0 一部分 消耗于水流的沿程水 1 头损失和局部水头损 失，另一部分转化为 管道2-2断面的流速水头。
v1
H HP v 2 H
v2
闸门
2
对于等直径管 ， 管中流速为常数v， 所以v2=v，代入上式 ，取α2=α，得
1)短管自由出流
液体经短管流动流入大气后，流束四周受到大气压的 作用，称这种流动为短管自由出流，图示为一短管自由出流。
液流从水箱 进入管径为d， 装有一个阀门并 带有两个弯头的 管路，管路总长 度为 l。
1 pa
v1
1
H HP v 2 H
v2
闸门
2
取出口中心高程的水平面为基准面 0-0，断面1-1 取在 管道入口上游水流满足渐变流条件处，2-2断面则取在管流 出口处，对断面1-1至断面2-2 的水流建立能量方程：
可见， 同一短管在自由出流和淹没出流的情况下，
其流量计算公式的形式及μc的数值均相同，但作用水头
H0 的计量基准不同，淹没出流时作用水头是以下游水面 为基准 ，自由出流时是以通过管道出口断面中心点的水
平面为基准。
3)、短管的水力计算问题
短管的水力计算包括以下几类问题： ①已知作用水头、断面尺寸和局部阻碍的组成，计算 管道输水能力，求流量； ② 已知管线的布置和必需输送的流量（设计 流量）， 求所需水头（例如：设计水箱、 水塔的水位标高H、水泵 的扬程H等）； ③ 已知管线布置，设计流量及作用水头，求管径d； ④ 分析计算沿管道各过水断面的压强。
流体力学孔口管嘴出流实验分析报告
2、实验原理
三、使用仪器、材料
实验仪器：孔口与管嘴出流实验仪
仪器元件：自循环供水器、实验台、无级调速器、水箱、溢流板、稳水孔板、孔口、管嘴、挡水旋板、移动触头、上回水槽、标尺、测压管、接水盒、回水管等。
流体介质：水、气，实验装置如图：
四、实验步骤
1、记录参数d1=1.20cm,d2=1.20cm,d3=1.20cm,d4=1.20cm;z1=z2=19cm,z3=z4=12cm。
2、通电充水逐一打开1-4#孔口管嘴，待液面稳定后分别测记H、Q。
3、用游标卡尺测读孔口收缩断面处直径d。
4、关闭电源，将仪器恢复到实验前状态。
5、实验过程原始记录(数据、图表、计算
／
／
／
0.972
收缩断面Ac/cm2
／
／
／
0.742
收缩系数
1.0
1.0
1.0
0.66
流速系数
0.93
0.85
0.97
0.95
阻力系数
0.16
0.38
0.06
0.11
流股形态
光滑水柱、无收缩
不光滑、紊乱水柱
光滑水柱
扭变光滑水柱、侧收缩
六、结果及分析
1、分析孔口出流与管嘴出流量系数的影响因素。
孔口的流量系数：1、孔口的形状：不同形状的孔口，其出流时的局部阻力和断面收缩情况有所不同，从而影响的大小。但对于小孔口，孔口的形状对流量系数的影响不大。2、孔口的边缘情况：厚壁孔口出流与薄壁孔口出流的差别在于收缩系数和边壁性质有关，孔边修圆后，收缩减小，收缩系数和流量系数增大。3、孔口离容器边界的距离：边壁的整流作用会影响收缩系数进而影响流量系数。
流力实验报告
流力实验报告————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：ﻩ大连理工大学本科实验报告课程院系姓名专业班级学号实验一：孔口与管嘴流出实验一、实验目的:二、实验原理：五、实验数据记录及处理:1、有关常数：圆角管嘴D１=cm;直角管嘴D2= cm;出口高度读数Z1=Z2= ｃｍ;圆锥管嘴D3= ｃm;孔口D4= cm；出口高度读数Z3＝Z４= cm;2、整理记录及计算表格：四、实验分析与讨论:1、结合观测不同类型管嘴的孔口出流的流股特征,分析流量系数不同的原因及增大过流能力的途径。
２、观察D/H＞０.1时,孔口出流的侧收缩率较D/H<０.1时有何不同。
实验二:不可压缩流体恒定流动量定律实验一、实验目的:二、实验原理：三、实验数据记录和处理：1、在下表中填入实测数据及计算结果。
测次体积V 时间Ｔ管嘴作用水头Ho活塞作用水头h流量Q 流速v动量力F动量修正系数β1１1 2 32 1 2 331232、有关常数记录。
管嘴内径d= ｃｍ;活塞直径D=ｃm。
３、取某一流量,会出脱离体图，并阐明分析计算过程。
四、实验分析与讨论:1、实测β１（平均动量修正系数）与公认值(β=1.02~1.０5）是否相符？如不符合,试分析原因。
2、带翼片的平板在射流作用下获得力矩，这对分析射流冲击无翼片的平板沿x方向的动量方程是否有影响？为什么？3、若通过细导水管的分流,其出流角度与v2相同，对以上受力分析有无影响?4、滑动摩擦力fx为什么可以忽略不计?使用实验来分析验证fｘ的大小，记录观察结果。
5、V2x若不为零，会对实验结果带来什么影响？试结合实验步骤７的结果予以说明。
实验三:局部水头损失实验一、实验目的与要求:二、实验原理：三、实验数据记录及计算：１、记录，计算有关常数：2、整理记录、计算表。
表1 记录表：表2 计算表３、将实测ζ值与理论值（突扩）或公认值(突缩）比较。
流力实验报告
大连理工大学本科实验报告课程院系姓名专业班级学号实验一：孔口与管嘴流出实验一、实验目的：二、实验原理：五、实验数据记录及处理：1、有关常数：圆角管嘴D1= cm；直角管嘴D2= cm；出口高度读数Z1=Z2= cm；圆锥管嘴D3= cm；孔口D4= cm；出口高度读数Z3=Z4= cm；2、整理记录及计算表格：四、实验分析与讨论：1、结合观测不同类型管嘴的孔口出流的流股特征，分析流量系数不同的原因及增大过流能力的途径。
2、观察D/H>0.1时，孔口出流的侧收缩率较D/H<0.1时有何不同。
实验二：不可压缩流体恒定流动量定律实验一、实验目的：二、实验原理：三、实验数据记录和处理：2、有关常数记录。
管嘴内径d= cm；活塞直径D= cm。
3、取某一流量，会出脱离体图，并阐明分析计算过程。
四、实验分析与讨论：1、实测β1（平均动量修正系数）与公认值（β=1.02~1.05）是否相符？如不符合，试分析原因。
2、带翼片的平板在射流作用下获得力矩，这对分析射流冲击无翼片的平板沿x方向的动量方程是否有影响？为什么？3、若通过细导水管的分流，其出流角度与v2相同，对以上受力分析有无影响？4、滑动摩擦力fx为什么可以忽略不计？使用实验来分析验证fx的大小，记录观察结果。
5、V2x若不为零，会对实验结果带来什么影响？试结合实验步骤7的结果予以说明。
实验三：局部水头损失实验一、实验目的与要求：二、实验原理：三、实验数据记录及计算：1、记录，计算有关常数：2、整理记录、计算表。
表1 记录表：表2 计算表3、将实测ζ值与理论值（突扩）或公认值（突缩）比较。
四、实验分析与讨论：1、结合试验结果，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、结和流动仪演示的水里现象，分析局部阻力损失机理。
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？3、现备有一段长度及连接方式与调节阀相同，内径与实验管道相同的直管段，如何用两点法测量阀门的局部阻力系数？实验四：毕托管测速试验一、实验目的和要求：二、实验原理：三、实验数据记录及计算：四、实验分析与讨论：1、利用测压管测量点压强时，为什么要排气？怎样检验是否排净？2、毕托管的压头差△h和管嘴上、下游水位差△H之间的大小关系怎样？为什么？3、所测的流速系数φ说明了什么？4、据激光测速仪检测，距孔口2~3cm轴心处，其点流速系数φ为0.996，试问本实验的毕托管精度如何？如何率定毕托管的校正系数c？5、普朗特毕托管的测速范围为0.2~2m/s，流速过小过大都不宜采用，为什么？另，测速是要求探头对正水流方向（轴向安装偏差不大于10度），试说明其原因。
流力实验实验十一孔口与管嘴出流实验
实验十一孔口与管嘴出流实验一、实验目的1.量测孔口与管嘴出流的流速系数、流量系数、侧收缩系数局部阻力系数及圆柱形管嘴内的局部真空度。
2.分析圆柱形管嘴的进口形状（圆角和直角）对出流能力的影响及孔口与管嘴过流能力不同的原因。
二、实验装置图二孔口、管嘴结构剖面图三、实验原理在恒压水头下发生自由出流时孔口管嘴的有关公式为:实验测得上游恒压水位及各孔口、管嘴的过流量，利用以上5个公式，从而得出不同形状断面的孔口、管嘴在恒压、自由出流状态下的各水力系数。
根据理论分析，直角进口圆柱形外管嘴收缩断面处的真空度为hv = Pv/ρg = 0.75H本实验装置可实测出直角进口圆柱形外管嘴收缩断面处的真空度，打开直角进口管嘴射流，即可观测到，测管处水柱迅速降低，hv = 0.6 ~ 0.7H。
说明直角进口管嘴在进口处产生较大真空。
但与经验值0.75H。
相比，真空度偏小，其原因主要是有机玻璃材料的直角进口锐缘难以达到象金属材料那样的强度。
观察孔口及各管嘴出流水柱的流股形态：打开各孔口管嘴，使其出流，观察各孔口及管嘴水流的流股形态，因各种孔口、管嘴的形状不同，过流阻力也不同，从而导致了各孔口管嘴出流的流股形态也不同：圆角管嘴出流水柱为光滑圆柱，直角管嘴为圆柱形麻花状扭变，圆锥管嘴为光滑圆柱，孔口则为具有侧收缩的光滑圆柱；圆锥管嘴虽亦属直角进口，但因进口直径渐小，不易产生分离，其侧收缩断面面积接近出口面积（µ值以出口面积计），故侧收缩并不明显影响过流能力。
另外，从流股形态看，横向脉动亦不明显，说明渐缩管对流态有稳定作用（工程或实验中，为了提高工作段水流的稳定性，往往在工作段前加一渐缩段，正是利用渐缩的这一水力特性）。
能量损失小，因此其µ值与圆角管嘴相近。
观察孔口出流在d/H > 0.1时与在d/H < 0.1时侧收缩情况：开大流量，使上游水位升高，使d/H < 0.1，测量相应状况下收缩断面直径dc;再关小流量，上游水头降低，使d/H > 0.1，测量此时的收缩断面直径d c’的值，可发现当d/H > 0.1时d c’增大，并接近于孔径d，这叫作不完全收缩，此时由实验测知，µ也增大，可达0.7左右。
孔口与管嘴出流实验
孔口与管嘴出流实验
在流体力学研究中，孔口与管嘴出流实验是比较基础的实验之一。
这个实验能够让我们研究流体在不同的几何形状中的流动规律，可以帮助我们理解不同几何形状对流体流动特性的影响，进而为相关工程设计提供参考。
孔口出流实验是一种简单而又直观的实验方法，它可以用来观察流体从不同形状的孔口流出的情况。
孔口可以是圆形的，也可以是方形的，还可以是其它形状。
在实验中，我们将容器放置在水平面上，用各种不同形状的孔口使水从容器中流出，然后观察流动的特征。
在孔口出流实验中，我们可以测量出流量、流速、流量系数等参数。
通过测量不同孔口流出的液体量与流速，可以得到针对每一种孔口形状的流量系数。
流量系数是实验中一个非常重要的参数，它可以通过公式κ = Q/AV 进行计算，其中 Q 表示流量，A 表示孔口面积，V 表示孔口出流速度。
另一个常见的实验是管嘴出流实验。
管嘴出流实验是研究流体在管道中流动的实验。
管嘴的形状可以是圆形、方形或其它几何形状。
在实验中，我们将流体注入一根直管道中，然后观察流体从管嘴处流出的情况。
在管嘴出流实验中，我们可以测量出流量、流速、管嘴的阻力系数等参数。
通过对这些参数的测量，我们可以为研究流体在管道中的流动提供重要的实验数据。
在管道中，流体受到管道的阻力作用，因此在管嘴处流出的流体速度比管道内的平均速度要慢一些。
通过测量出口流速与管道内平均速度的比值，我们可以得到管嘴的阻力系数。
管嘴的阻力系数可以用来计算流体在管道中受到的阻力，在研究管道工程设计时非常有用。
孔口与管嘴出流实验
水位读数，真空测压管读数并记录，重复以上动作并记录。然后关闭圆柱管嘴。
4. 打开流线管嘴塞子,保持少量溢流,关闭量水箱阀门,调节初水位h1到 2.5cm 处，并记录，将接水器置于管嘴出口 处，同时按秒表，当水位达到 23cm 左右时，将接水器快速移离管嘴同时按下秒表，然后记录秒表读数，量水箱
水位读数，重复以上动作并记录，然后打开圆柱管嘴。观察两种管嘴的流动。最后关闭所有管嘴。
水力学及流体力学实验仪系列产品
孔口与管嘴出流实验
河北展博教学仪器设备有限公司
1
(一)、实验目的 1．测量计算孔口与管嘴出流的流速系数ф、流量系数µ、收缩系数ε。
2．观察典型孔口与管嘴出流的流动特征。 （二）实验段简图
1-水泵 2-溢流管 3-供水箱 4-水位测压管 5-真空测压管 6-1-圆柱管嘴 6-2-流线管嘴 6-3-园边孔口 6-4-薄壁孔 口 7-接水器 8-量水箱 9-存水箱 10-进水阀
表1
常数 直径 d
分类 ㎜
薄壁孔口 10
园边孔口 10
圆柱管嘴 10
流线管嘴 10
2．测量记录与计算值 （1）供水箱水位测压管读数 H= （2）圆柱管嘴真空测压管读数 h= （3）薄壁孔口的收缩直径 d=
cm (作用水头) cm cm
3
表2 分类 测次
薄壁 1
孔口
2
园边 1
孔口
2
圆柱 1
管嘴
2
流线 1
管嘴
2
h1 ㎝
流量测量
h2 ㎝
Ts
Q实 ㎝3 s
系数的计算值
ф
µ
ε
4
制造商：河北展博教学仪器设备有限公司 公司地址：河北省涿州市建设路 111-21 号 服务电话：400 600 6832 公司官网：
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实验十一孔口与管嘴出流实验一、实验目的1.量测孔口与管嘴出流的流速系数、流量系数、侧收缩系数局部阻力系数及圆柱形管嘴内的局部真空度。
2.分析圆柱形管嘴的进口形状（圆角和直角）对出流能力的影响及孔口与管嘴过流能力不同的原因。
二、实验装置图二孔口、管嘴结构剖面图三、实验原理在恒压水头下发生自由出流时孔口管嘴的有关公式为:实验测得上游恒压水位及各孔口、管嘴的过流量，利用以上5个公式，从而得出不同形状断面的孔口、管嘴在恒压、自由出流状态下的各水力系数。
根据理论分析，直角进口圆柱形外管嘴收缩断面处的真空度为hv = Pv/ρg = 0.75H本实验装置可实测出直角进口圆柱形外管嘴收缩断面处的真空度，打开直角进口管嘴射流，即可观测到，测管处水柱迅速降低，hv = 0.6 ~ 0.7H。
说明直角进口管嘴在进口处产生较大真空。
但与经验值0.75H。
相比，真空度偏小，其原因主要是有机玻璃材料的直角进口锐缘难以达到象金属材料那样的强度。
观察孔口及各管嘴出流水柱的流股形态：打开各孔口管嘴，使其出流，观察各孔口及管嘴水流的流股形态，因各种孔口、管嘴的形状不同，过流阻力也不同，从而导致了各孔口管嘴出流的流股形态也不同：圆角管嘴出流水柱为光滑圆柱，直角管嘴为圆柱形麻花状扭变，圆锥管嘴为光滑圆柱，孔口则为具有侧收缩的光滑圆柱；圆锥管嘴虽亦属直角进口，但因进口直径渐小，不易产生分离，其侧收缩断面面积接近出口面积（µ值以出口面积计），故侧收缩并不明显影响过流能力。
另外，从流股形态看，横向脉动亦不明显，说明渐缩管对流态有稳定作用（工程或实验中，为了提高工作段水流的稳定性，往往在工作段前加一渐缩段，正是利用渐缩的这一水力特性）。
能量损失小，因此其µ值与圆角管嘴相近。
观察孔口出流在d/H > 0.1时与在d/H < 0.1时侧收缩情况：开大流量，使上游水位升高，使d/H < 0.1，测量相应状况下收缩断面直径dc;再关小流量，上游水头降低，使d/H > 0.1，测量此时的收缩断面直径d c’的值，可发现当d/H > 0.1时d c’增大，并接近于孔径d，这叫作不完全收缩，此时由实验测知，µ也增大，可达0.7左右。
四、实验步骤与方法1.记录实验常数，各孔口管嘴用橡皮塞塞紧。
2.打开水泵开关，使恒压水箱充水，至溢流后，再打开圆柱形管嘴（先旋转旋板挡住管嘴，然后拔掉橡皮塞，最后旋开旋板），待水面稳定后，测定水箱水面高程标尺读数，用体积法或数显流量计（两种方法皆可）测定流量，测量完毕，先旋转水箱内的旋板，将管嘴进口盖好，再塞紧橡皮塞。
3.打开圆锥形管嘴，测记恒压水箱水面高程标尺读数及流量，观察和量测圆柱形管嘴出流时的真空情况。
4.打开孔口，观察孔口出流现象，测量水面高程标尺读数及孔口出流流量，测记孔口收缩断面的直径（重复测量3次）。
改变孔口出流的作用水头（可减少进口流量），观察孔口收缩断面的直径随水头变化的情况。
量测孔口收缩断面直径的方法：用孔口两边的移动触头。
先松动螺丝，移动一边触头将其与水股切向接触，并旋紧螺丝，再移动另一边触头，使与水股切向接触，并旋紧螺丝。
再将旋板开关以顺时针方向关上孔口，用卡尺测量触头间距，即为射流直径。
实验时将旋板置于不工作的孔口或管嘴上，尽量减少旋板对工作孔口、管嘴的干扰。
5.关闭水泵，清理实验桌面及场地。
五、实验成果及要求实验设备名称实验台编号实验者实验日期孔口管嘴直径及高程：圆角管嘴d1= 10-2m 直角管嘴d1=10-2m出口高程Zl = 10-2m圆锥形管嘴锥形管嘴d3= 10-2m 孔口d4= 10-2m出口高程z3 = Z4 = 10-2m孔口管嘴实验记录及计算表实验十四堰流实验一、实验目的1.观察不同δ/H的有坎、无坎宽顶堰或实用堰的水流现象，以及下游水位变化对宽顶堰过流能力的影响。
2.掌握测量堰流流量因数m实验技能，并测定无侧收缩宽顶堰的m值。
二、实验装置装置说明1.水位测量一水位测针水位测针结构如图二所示，测针杆是可以上下移动的标尺杆，测量时固定在支架套筒中，套筒上附有游标，测量读数类似游标卡尺，精度一般为0.1毫米。
测针杆尖端为与水面接触点，测量过程中，不宜松动支座或旋动测针。
在测量时，测针尖应自上而下逐渐接近水面，当水位略有波动时，可多次测量取平均值。
测量恒定水位时，测针可直接安装，如图一中测针3，也可通过测针筒间接安装，如测针与测针筒6。
堰上下游与三角堰量水槽水位分别用测针3与6量测。
移动测针3可在槽顶导轨上移动，导轨的纵向水平度在安装调试后应不大于±0.15 mm。
1.明渠流量测量—堰明渠流为无压流动，实验室中通常用薄壁堰测量流量。
小流量（qv <0.1 m3/s)采用三角形薄壁堰，大流量则用矩形薄壁堰。
由于堰的造价低，使用简单、直观、精度保证，在明渠流中使用十分广泛。
本实验采用直角三角形薄壁堰。
直角三角形薄壁堰如图三所示。
它的流量计算公式常用下列汤普森（Thompson)经验公式qv = 1.4 H5/2 (m3/s)式中H单位以m计，适用范围0.05 m< H <0.25 m，P >2H, B>(3~4)H。
测量位置在堰上游(3-5) H处为消除堰加工误差，对本实验装置中的三角形薄壁堰进行了流量率定，采用以下公式计算qv = A(△h)B△h = V01 -V00式中：V01、V00分别为三角堰堰顶水位（实测）和堰顶高程（实验时为常数）。
A、B 为率定常数，直接标明于设备铭牌上。
2.堰、闸模型本实验槽中可换装各种堰、闸模型。
通过更换不同堰体，可演示各种堰流现象及其下游水面衔接型式。
包括有侧收缩无坎及其它各种常见宽顶堰流、底流、挑流、面流和戽流等现象。
此外，还可演示平板闸下出流、薄壁堰流。
读者在完成规定的实验项目外，可任选其中一种或几种作实验观察，以拓宽感性知识面。
三、实验原理1.堰的分类根据堰墙厚度或顶长δ与堰上水头H的比值不同而分成三种：薄壁堰（δ/H<0.67);实用堰（0.67<δ/H<2.5);宽顶堰（2.5<δ/H<10)。
实验时，需检验δ/H是否在实验堰的相应范围内。
2.堰流流量公式：自由出流qv = mb√2g*H03/2淹没出流qv = σsmb√2g*H03/2由自由出流流量公式知，只要测定qv、H0，则可得出堰流流量因素m值。
3.堰流流量系数经验公式：(1)圆角进口宽顶堰m = 0.36 + 0.01*（3-P1/H )/(1.2+1.5P1/H) (当P1/H > 3 时，m=0.36)式中P1一为上游堰高；H —为堰上作用水头。
（2）直角进口宽顶堰m = 0.32 + 0.01*（3-P1/H )/(0.46+0.75P1/H) (当P1/H > 3 时，m=0.32)1.堰上总作用水头2.本实验需测记渠宽b,上游渠底高程▽2、堰顶高程▽0、宽顶堰厚度δ、流量qv及上游水位▽1。
进而按下列各式计算确定上游堰高P1、行近流速V0、堰上作用水头H和总作用水头H0:P1=▽0-▽2V0 = qv/b(▽1-▽2)H = ▽1-▽0H0 = H + αV02/2g四、实验内容1.薄壁堰演示2.三角形薄壁堰安装于三角堰量水槽5首部，用于测量小流量。
矩形薄壁堰用于测量较大流量。
实验演示可观察水舌的形态，从中了解曲线型实用堰的堰面曲线形状。
观察水舌形状时应使水舌下方与大气相通。
根据水舌的形状不难理解，如果所设计的堰面低于水舌下缘曲线，堰面就会出现负压，故此类堰称真空堰。
真空堰能提高流量因数，但堰面易遭空蚀破坏。
若堰面稍突入水舌下缘曲线，堰面受到正压，故称非真空实用堰。
因流量不同，水舌形状不同，因而所谓真空堰或非真空堰，都是相对一定流量而言的。
WES堰在设计水头作用下为非真空堰。
WES曲线型实用堰演示如图四，当下游水位较低时，过堰水流在堰面上形成急流，沿流程高度降低，流速增大，水深减小，在堰脚附近断面水深最小(hc), 流速最大。
该断面称为堰下游的收缩断面。
在收缩断面后的平坡渠道上，形成H3型水面曲线，并通过水跃与尾门前的缓流相衔接。
3.宽顶堰演示本实验装置配有无坎、直角进口和圆角进口三种宽顶堰模型，可供不同教学要求选用。
①宽顶堰调节流量使过流符合宽顶堰条件2. 5<δ/H<10。
当4<δ/H<10时，如图五所示，为宽顶堰堰流的典型形态。
当2. 5<δ/H<4时，堰顶只有一次跌落，且无收缩断面。
若δ/H>10，由于堰顶水流的沿程损失，对过水能力有明显影响，已不能忽略，这已属于明渠范畴了。
宽顶堰出流又分自由出流和淹没出流二种流态：若下游水位不影响堰的过流能力，称为自由出流；在流量不变条件下，若上游水位受下游水位顶托而抬升，这时下游水位已影响堰的过流能力，称为淹没出流。
判别淹没出流的条件是hs/H0 > 0.8。
hs为下游水位超过堰顶的高度。
可调节尾门改变尾水位高度，以形成自由出流或淹没出流实验流态。
②无坎宽顶堰俯视图如图六。
两侧模型分别被浸湿了的吸盘紧紧吸附于有机玻璃槽壁上。
由于侧收缩的影响，在一定的流量范围内水流呈现两次跌落的形态，如图七所示，与宽顶堰形态相似。
工程中平底河道的闸墩、桥墩的流动均属此种堰型。
五、实验步骤及方法1.安装堰模型，根据实验要求，可任意选择直角进口宽顶堰、圆角进口宽顶堰、WES型标准剖面实用堰、矩形薄壁堰、无坎宽顶堰中的一种，安装在明槽内的相应位置。
2.启动、流量调节与测量：插上电源，大流量用阀13调节，流量微调用阀10调节。
流量用三角堰量水槽5与三角堰水位测针6测量。
3.水位调节与测量。
尾水位用尾门7和升降轮8调节，上、下游水位及槽底、堰顶高程用移动测针3测量。
上游水位▽1应在（3〜5) H附近处测量。
六、实验成果及要求1.记录有关信息及实验常数实验设备名称：实验台号：实验者：实验日期：渠宽b= 10-2m；宽顶堰厚度δ= 10-2m；上游渠底局程▽2= 10-2m；堰顶高程▽0 = 10-2m；上游堰高P1 =▽0 -▽2 = 10-2m；三角堰流量公式为qv = A(△h)B△h = ▽01 -▽00其中，三角堰顶高程▽00 = 10-2m；A= ；B=直角进口宽顶堰流量系数（m )测记表。