第五章流量的测量
小流域暴雨洪峰流量的计算
水科院公式
H 24 据当地多年平均最大24h暴雨量等值线图可查阅
Cs=3.5Cv
Kp＝1+Cv p
缺乏自记雨量计资料情况下求解参数
2．最大日降雨量法(《室外排水设计规 范》 )
t:降雨历时(min); T:设计重现期(a)； C、n、b为地方性参数，可参照邻近有自记雨量计资料且气 象条件相似的地区进行推算，或依据实践经验推求； q20:当T＝1a，t＝20min时的本地区暴雨强度
为地区参数
hd 为多年平均最大日降雨量(mm)
流域汇流分析计算
流域汇流分析计算就是将坡地漫流与河槽集流 两个相继发生的汇流过程作为一个整体来处理， 运用等流时线法把前述的净雨过程推演为出口 断面的流量过程，获得最大洪峰流量表达式。
等流时线是指将流域上汇流时间相等点连成的 线，即每条线上的各水质点在一定时间同时到 达出流断面
iHale Waihona Puke 为平均降雨强度 f：降雨损失，F:流域面积面积
i:为平均降雨强度； f:为降雨损失强度； F:为流域面积； K:为单位换算系数； a:为参数，a＝0．278.
水科院水文所公式
流域汇流时间以h计
洪峰流量径流系数,量纲为1
n: 暴雨强度衰减指数, 量纲为1 F: 流域面积 km2 A: 流域面积
（2）图解法按照上例计算
见excel计算表5-4
(3)最小二乘法的应用
以5-1为例
二乘法与图解法各有优缺点
求解公式i= A 中参数
(t b)n
（1）采用试摆法：见例题EXCEL （2）采用最小二乘法
p
缺乏自记雨量计资料情况下求解参数
1．等值线图法 :《水文手册》中一般都附有暴雨公 式参数A， n 的等值线图. A也可用下式计算
流体力学D课件 第五章
hf
Vd
对数形式为
lg 1.806 lg Re
在尼古拉兹图中为一条斜直线。
(2) 过渡区 (2300 Re 4000) (3) 湍流完全光滑管区
情况复杂，无单一计算公式。
布拉修斯公式 (4000 Re 105 )
0.3164 Re0.25 基于湍流速度分布导出。
水头损失的两种形式
2 p1 v12 p2 v2 z1 1 z2 2 hw g 2g g 2g
hf hj
沿程损失
局部损失
流体克服粘性阻力 而损失的能量，流 程越长，损失越大
流体克服边界形状改变 所产生的阻力而损失的 能量，发生在局部范围
直圆管流动的沿程损失 1 达西公式 不可压缩粘性流体在内壁粗糙的直圆管中作定常流动时，压 强降低（损失）的表达式（可用量纲分析方法确定）
V12 V2 2 1 1 1 2 2 hm ( p1 p2 ) (V1 V2 ) V2 (V2 V1 ) 1 ( ) g 2g g 2g V1
V12 d12 2 V12 (1 2 ) K e1 2g 2g d2
d K e1 1 d
2. 等效粗糙度 穆迪引入等效粗糙度概念 。对实际商用管，粗糙度呈随机分 布，可通过与尼古拉兹实验曲线作对比，确定其等效粗糙度。 材料(新) 铆钉钢 ε(mm) 0.9～9.0
常用商用管的 等效粗糙度列于 右表中。
水泥 木板
铸铁 镀锌铁 镀锌钢 无缝钢
0.3～3.0 0.18～0.9
0.26 0.15 0.25 ～0.50 0.012 ～0.2
1 2
1
(
Re1＝4.22×104，查Mooddy图得λ2＝0.027 ,重新计算速度
《检测技术》习题及答案
答：电涡流传感器结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量范围大，抗干扰能力强，特别是由于其非接触测量式的特点，在工业生产和科学技术的各个领域中得到了广泛的应用。
11.什么事霍尔效应？霍尔电势与哪些参数有关？
答：①将导体或半导体置于磁场中并通入电流，若电流方向与磁场方向正交，则在与磁场和电流两者都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象称为霍尔效应。②与霍尔灵敏度系数、控制电流和磁感应强度有关。
检测技术
第一章
1.为什么测量结果都带有误差？研究测量误差有和意义？
答：①一切测量都具有误差，误差自始至终存在于所有科学实验的过程中。任何测量结果与被测物理量的真值之间都存在误差。②任何一个描述和表征测量结果的数据，若不知其可信程度，则该数据是无价值和无意义的。通过研究误差的来源，性质，和传递规律，掌握如何消除减小固定和估计误差对测量结果的影响买得到可靠的真实反映事物本质的结果，这就是误差理论研究的目的。
1.5%=±9℃ X1=±15÷500×100%=±3% X2=±12÷500×100%=±2.4% X3=±9÷500×100%=±1.8% 可供选择为第二台和第三台，因第二台经济合理，所以选择第二台，即等级精度为2.0的
第二章
1.何谓传感器？它由哪几部分组成？
答：①传感器是一种能把特定的被测非电量信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。②它一般由敏感元件、转换原件和变换电路三部分组成。
3.什么事传感器的动态特性？
答：传感器的动态特性是指对于随时间变化的输入量的响应特性，在研究动态特性时通常根据“标准”输入信号来考虑传感器的响应特性。
第三章
1.经验温标主要有哪些？它们是如何定义的？
答：①华氏温标、摄氏温标②华氏温标：以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计，选取氯化铵和冰水的混合物为温度计的零度，人体的温度为温度计的100度，根据温度计的体膨胀距离分成100份，每一份为1华氏度，记作1 °F。摄氏温度：在标准大气压下，把水的冰点定为0度，水的沸点定为100度，根据水的这两个固定温度点作100等分，每一份称为1摄氏度，记作1℃
大学物理：第五章 流体力学 (Fluid Mechanics)
Aneurysm(动脉瘤)
若处动脉的半径增大N倍 血液流速就缩小N2倍 病灶处的压强大幅度上降 由于该处血管壁薄，使血 管容易破裂。
上海交通大学 物理系
Atherosclerosis（动脉粥样硬化）
动脉病变从内膜开始。一 般先有脂质和复合糖类积 聚、出血及血栓形成，纤 维组织增生及钙质沉着， 并有动脉中层的逐渐蜕变 和钙化，病变常累及弹性 及大中等肌性动脉，
?
? hB=0.5m
P0
?
0
1 2
v
2 c
ghc
Pc
1 2
v
2 A
ghA
PA
vc 2ghA 6 m / s
B,C点
1 2
v
2 c
ghc
Pc
1 2
v
2 B
ghB
PB
SBvB SCvC
PB P0 0.85g
PB P0 ghD
hD 0.85m
上海交通大学 物理系
一柱形容器，高1m、截面积为5x10-2 m2，储满水 ，在容器底部有一面积为2x10-4 m2 的水龙头，问 使容器中的水流尽需多少时间？
度变小，压强变大
压力
上海交通大学 物理系
马格纳斯效应
上海交通大学 物理系
机翼受到的举力
Q：用机翼上、下的流速变化，讨论其受到的升力，是否合理
上海交通大学 物理系
上海交通大学 物理系
压强的范围
太阳中心 地球中心 实验室能维持的最大压强 最深的海沟 尖鞋跟对地板 汽车轮胎 海平面的大气压 正常的血压 最好的实验室真空
四、液流连续原理(Principle of continuity of flow)
流体力学第五章 管中流动-1
Re vd 1.0 0.1 76453 Rec 2300 6 1.308 10
管中流动为湍流。 (2) Rec vc d
vc
Rec
d
1.308 106 2300 0.03 0.1
2012年12月15日 20
5.2 圆管中的层流
本章所讨论的流体 1. 流体是不可压缩的; 2. 运动是定常的;
主要内容： • 速度分布 • 流量计算 • 切应力分布 • 沿程能量损失
2012年12月15日 21
过流截面上流速分布的两种方法
vd
我们知道当
较小，即速度和管子直径较小而粘度较大时出现层流
哈根-伯肃叶（Hagen-Poiseuille）定律， 它与精密实验的测定结果完全一致。
2012年12月15日 26
粘 度 的 测 定 方 法
利用哈根-伯肃叶（Hagen-Poiseuille）定律可以测定粘度，它是测 定粘度的依据。因为,根据公式可以导出：
pd 4
128qvl
pd 4t
4 A 4 Bh 2h 4cm S 2B vd 要使 Re H 2320 v 0.017 m / s dH
2012年12月15日 18
例题三：某段自来水管，d=100mm，v=1.0m/s,
水温10℃， （1）试判断管中水流流态？ （2）若要保持层流，最大流速是多少？
（2）速度分布具有轴对称性，速度分布呈抛物线形。 （3）等径管路中，压强变化均匀。 （4）管中的质量力不影响流动性。
2012年12月15日 22
• 1.第一种方法 • 根据圆管中层流的流动特点，对N-S方程式
KURZ公司流量计说明书
分 体型流量 计（ TS） 有二部分 组成： z 与传感器直接相连的机壳内仅有耐高温的接线端子排。 z 变 送 器 则 有 两 个 机 壳 ：一 个 机 壳 内 仅 有 与 传 感 器 相 对 应 连 接 的 接 线 端 子 排 ，
另 一个机壳 内则有桥 板、 4－20mA 线 路板 、ＣＰＵ 板，显示 面板和膜 片 键 及 I/O 板 。可 用二个 U 型 夹 具固 定安装。
注
意
454FT/504FT/534FT/K BAR-2000 系 列 流量仪 表 的软 件程 序 操作 内容 相 同
1
第一章
DAPRO Corpration U.S.A
概述
1. 开箱检查：
流 量 计 出 厂 时 配 备 以 下 物 品 及 资 料 ，开 箱 时 请 仔 细 核 对 。如 与 随 机 供 货 清 单 不 符 或 出现缺损，请及时与 DAPRO 上海代表处工作人员联系。
7． 交 流 供 电
供 电 电 压 根 据 用 户 要 求 可 以 是 115VAC 50-60HZ；或 230VAC 50- 60HZ。可 改 变 变压器的 跨接线进 行电压转 换。现跨 接线已经 在 230VAC 位 置，详 见附件 4。
电 压允许波 动范围在 +10/-20 内 。 115V 和 230VAC 功 率 最大 为 15W。 没有电源断路开关，可根据当地电气规定安装开关。
6
6．24V 直流供电
DAPRO Corpration U.S.A
工 艺介质温 度在 200°C 以下 的， 仪表电源 可在 18V-28V 之间 。 工 艺介质温 度在 200~500°C 之 间，仪表 电源电压 则应在 24V-28V 之间 。 仪 表 上 电 后 大 约 在 30 秒 进 入 工 作 状 态 ，启 动 电 流 最 大 达 到 550mA 并 逐 渐 减 小 到 200mA 左右。 没 有气体流 动时， IRP 电 流值约 为 0.1A。 流量最大 时， IRP 电 流值约为 0.3A。 电源具有反向保护，因此当没有输出信号或没有电流流过时，应按附件 3 中的 接线图检查电源的极性。 流 量变送器 应接地。 24VDC 电 源和 4-20mA 信 号都有 MOVS 金 属氧化 物压 敏 电阻，以阻止电压峰值进入仪表。
流量测量
2 2
2 2
平均流速
阻力系数
u2 =
1
2
4
ξ + c2 − c1 (d ′ / D )
ρ
( p1 − p2 )
则 实际流量公式：
qv = u2 A2 =
1
π
′ / D )4 4 ξ + c2 − c1 (d
d′
2
2
ρ
( p1 − p2 )
由于d’很难实测， 由于实际取压位 置与1、2面不一 节流件d易测， 致，故用实测差 压 Δp 替 p1 − p2 用d代替d’，令
5.2.3节流装置的类型与结构 节流装置的组成和类型 1）节流装置的组成和类型 组成：节流件、取压装置、测量管段； 标准化：孔板、喷嘴、文丘里管、文丘里喷 类型：
嘴、长径喷嘴； 非标准化：1/4圆喷嘴、锥形喷嘴、道尔管、 偏心孔板、圆缺孔板 。
2）标准节流装置的一般技术要求 管道：圆管—圆度有要求，管径有限制，节流 件前后应有一定长度的直管段，管内上游 10D，下游5D内，要求光滑，没有凹坑、毛刺 以及沉积物。 流体性质：单相、均质的牛顿流体（动力粘度 η=常数）而且流经节流件时，不能发生相变或 析出杂质。 流动状态：
d ′2 2 ρ ( p1 − p2 )
问题：一元流动得出的理论流量公式不是总体流量！
动能修正系数 设流体为牛顿流体且无旋转流，则总百努力方程和连续性方程：
u1 ρ1
u p2 u u + c1 = + c2 +ξ 2 ρ2 2 2 ρ1 π 2 π 2
D = u2 ρ 2 d ′ 4 4
p1
2 1
• 截面积或者直径，为实际温度下的数值。 • 流束膨胀系数ε= f（β,x, P2/P1或△P/P1）与节流件形式有 关，有经验公式。 X为等熵指数与介质有关。 • 流出系数 c ：是在一定的β和△P下，实测的流量值与理 论计算的流量值之比。由于实测时总有损失情况，所以 c<1；喷嘴、文丘里管等对流动扰动较小，所以 c≈1(>0.95)；孔板则对流动扰动比较大，所以c≈0.6。 c=f (β,Re)和节流件形式有关，有经验公式。
2022最新热工测量与自动控制重点总结
（2022最新）热工测量与自动控制重点总结热工测量与自动控制重点总结第一章测量与测量仪表的基本知识1测量：是人们对客观事物取得数量观念的一种认识过程。
人们通过试验和对试验数据的分析计算，求得被测量的值。
2测量方法：是实现被测量与标准量比较的方法，分为直接测量、间接测量和组合测量。
3按被测量在测量过程中的状态不同，有分为静态和动态测量。
4测量系统的测量设备：由传感器、交换器或变送器、传送通道和显示装置组成。
5测量误差的分类：1）系统误差2）随机误差3）粗大误差6按测量误差产生来源：1）仪表误差或设备误差2）人为误差3）环境误差4）方法误差或理论误差5）装置误差6）校验误差.7测量精度：准确度、精密度、精确度。
8仪表的基本性能：一般有测量范围、精度、灵敏度及变差。
9精度：是所得测量值接近真实值的准确程度，以便估计到测量误差的大小。
10仪表的灵敏限是指能够引起测量仪表动作的被测量的最小变化量，故友称为分辨率或仪表死区。
第二章1产生误差的原因：1）测量方法不正确2）测量仪表引起误差3）环境条件引起误差4）测量的人员水平和观察能力引起的误差。
2函数误差的分配：1）按等作用原则分配误差2）按可能性调整误差3）验算调整后的总误差。
第三章温度测量1温标：是温度数值化的标尺。
他规定了温度的读数起点和测量温度的基本单位。
2热电偶产生的热电势由接触电势和温差电势组成。
3热电偶产生热电势的条件是：1）两热电极材料相异2）两接点温度相异.4热电偶的基本定律：1）均质导体定律2）中间导体定律3）中间温度定律。
4补偿电桥法：是采用不平衡电桥产生的电势来补偿电偶因冷端温度变化而引起的热电势的变化值。
5电阻温度计的传感器是热电阻，热电阻分为金属热电阻和半导体热敏电阻两类。
6热电阻温度计测温度的特点：1）热电阻测温度精度高，测温范围宽，在工业温度测量中，的到了广泛的应用。
2）电阻温度系数大，电阻率大，化学、物理性能稳定，复现性好，电阻与温度的关系接近线性以及廉价。
水文水利计算第五章 设计年径流分析与计算
§5.1 概述
§5.2 影响年径流及其年内分配的因素
§5.3 具有实测径流资料时设计年径流及年
内分配分析计算
§5.4 缺乏实测资料时分析计算
5.1 概述
研究内容：年径流，设计年径流；输沙量，多年平 均输沙量。 研究对象：径流变化及其影响因素，设计年径流分 析计算，设计年径流的年内分配；枯水流量分析计 算；多年平均输沙量的估算。 研究目的：年径流及年输沙量的分析计算是为水利 水电工程的规划设计服务的，年径流分析计算成果 与用水资料相配合，进行水库调节计算，便可求出 水库的兴利库容；多年平均输沙量计算成果为水库 死水位的选择提供了重要依据。同时，年径流分析 计算成果是进行水资源评价的重要依据，也是制定 和实施国民经济计划的重要依据之一。
（1）利用本站的水位资料延长年径流系列。 （2）利用上下游站或邻近河流测站实测径流资料， 延长设计断面的径流系列。 （3）利用年降水资料延长设计断面的年径流系列 径流是降水的产物。流域的年径流量与流域的年 降水量往往有良好的相关关系。又因降水观测系 列在许多情况下较径流观测系列长，因此降水系 列常被用来作为延长径流系列的参证变量。
5.3 具有实测径流资料时设计年径流及年 内分配分析计算 一、有较长资料时设计年径流频率分析计算
所谓较长年径流系列是指设计代表站断 面或参证流 域断面有实测径流系列， 其长度不小于规范规定的年数，即不应小 于30年。如实测系列小于30年，应设法将 系列加以延长；如系列中有缺测资料，应 设法予以插补；如有较明显的人类活动影 响，应进行径流资料的还原工作。
（3）、其他注意事项 1）参数的定量应注意参照地区综合分析 成果 2）历史枯水年径流的考证和引用
二、有较短年径流系列时设计年径流频率分 析计算 本法的关键是展延年径流系列的长度。 方法的实质是寻求与设计断面径流有密切 关系并有较长观测系列的参证变量，通过 设计断面年径流与其参证变量的相关关系， 将设计断面年径流系列适当地加以延长至 规范要求的长度。当年径流系列适当延长 以后，其频率分析方法与本章第二节所述 完全一样。
河流流量测验规范
精心整理《河流流量测验规范》GB50179-93(摘录)第五章浮标法测流第一节一般规定第5.5.1条本规范规定的浮标法测流，包括水面浮标法、深水浮标法、浮杆法和五、深水浮标法和浮杆法测流适用于低流速的流量测验。
测流河段应设在无水草生长、无乱石突出、河底较平整、纵向底坡较均匀的顺直河段。
六、小浮标法测流，宜用于水深小于0.16m时的流量测验。
当小水深仅发生在测流断面内的部分区域时，可采用小浮标法和流速仪法联合测流。
七、风速过大，对浮标运行有严重影响时，不宜采用浮标法测流。
第5.1.2条采用浮标法测流的测站，浮标的制作材料、型式、入水深度等规格本站必须统一。
浮标系数应经过试验分析，不同的测流方案应使用各自相应的试验浮标系数。
当因故改用其他类型的浮标测速时，其浮标系数应另行试验分析。
第5.1.3条数的确定和选用,应符合下列规定.一、根据试验资料确定的浮标系数，应按本章第六节的规定进行校测。
校测的数。
1.0.85；2.3.大或水深较小者，宜取较小值。
四、当测验河段或测站控制发生重大改变时，应重新进行浮标系数试验，并采用新的浮标系数。
第5.1.4条对断面比较稳定和采用试验浮标系数的测站，均匀浮标法单次流量测验的允许误差，不应超过表5.1.4的规定。
均匀浮标法单次流量测验允许误差表5.1.4第六、检查和分析测流成果。
第二节水面浮标法第5.2.1条水面浮标的制作应符合下列规定：一、浮标入水部分，表面应较粗糙，不应成流线型。
浮标下面要加系重物，保持浮标在水中漂流稳定。
浮标的入水深度，不得大于水深的1/10。
浮标制作后宜放入水中试验。
二、浮标露出水面部分，应有易于识别的明显标志。
第5.2.2条采用水面浮标测流的测站，宜设置浮标投放设备。
浮标投放设备应由运行缆道和投放器构成，并应符合下列规定：一、投放浮标的运行缆道，其平面位置应设置在浮标上断面的上游一定距离处，第二、当采用浮标法和流速仪法联合测流时，浮标应投放至流速仪测流的边界以内，使两者测速区域相重叠。
水工建筑物测流规范
中华人民共和国行业标准水工建筑物测流规范Measurement of dischargeby hydraulic structuresSL20—92主编部门：山东省水文总站批准部门：水利部目次第一章总则第二章设施布设与观测第一节测验断面布设第二节观测设备的安装第三节高程、断面、建筑物尺度测量第四节水位、水头观测第五节闸门开启高度和开启孔数观测第六节流态观测与判别第三章流量系数率定、综合和检验第一节流量系数现场率定第二节流量系数综合第三节模型试验和经验流量系数的应用第四节流量系数检测第五节流量系数检验第四章堰流流量推算第一节自由堰流第二节淹没堰流第三节感潮堰流第五章孔流流量推算第一节自由孔流第二节淹没孔流第六章隧、涵洞流量推算第一节有压、半有压自由管流第二节有压、半有压淹没管流第三节无压管流第四节进口段设置有压短管和闸门的无压自由管流第七章水电站和电力抽水站流量推算第一节水电站流量推算第二节电力抽水站流量推算第八章流量测验不确定度估算第一节一般规定第二节流量测验误差来源第三节单项不确定度估算第四节一次流量推算值综合百分不确定度估算附录一量的符号与计量单位附录二测验表式和填表说明附录三弧形闸门垂直开启高度换算方法附录四堰流流量系数计算方法和图表附录五管、洞临界坡计算和流量系数查算表附录六流量不确定度估算实例附加说明第一章总则第1.0.1条为了给利用已建的水工泄水建筑物施测流量提供技术标准，保证成果质量，特制定本规范。
第1.0.2条凡使用以下类型的水工建筑物测流者，均应遵守本规范。
第 1.0.3条本规范中有关水文测验的术语、符号和含义，均遵守国家标准GBJ95—86《水文测验术语和符号标准》中的规定。
本规范专用术语和符号规定如本规范附录一所示。
流量测验的基本要求和率定流量系数的流速仪法测流、水位观测、普通测量，应遵循国家标准GBJ138—90《水位观测标准》及现行河流流量测验规范的有关规定。
流量系数关系线（式）的检验，可参照《水文年鉴编印规范》SD244—87中的有关规定。
第5章 矿浆密度、浓度、流量的测试
本章重点掌握各种密度、浓度和流量测试 仪表的测量原理及其在选煤厂中的应用。
1
在选煤厂有哪些矿浆的密度、浓度、流 量需要进行测量？
2
5.1 压差式密度计
一、基本测量原理
压差式密度计是一种用途十分广泛的测量方法， 是一种有效的测量手段。 基本测量原理
深度分别为h1和h2两点的静压力p1和p2：
0.4 g / cm2 39.2Pa
选用量程100Pa的仪表即可，精度为1%时， 仪表测量误差仅为1Pa（0.01cm水柱）。 测量系统达到密度的测量精度为：
p 0.01 0.00025 g / cm 3 h 40
32
三、双管压差式密度计
1.提高测量灵敏度的方法 也可采用弹性元件或其他方法给定一个固定的 作用力，进行补充。 该提高灵敏度的方法，也可以用其他类型的压 差式密度计。结合具体情况实施。 采用基准压差补偿方法后，要注意： ① 压差测量仪表的量程为正负变化之和，仪 表零点向负方向迁移50%量程。可通过仪 表零点调节装置实现，也可在基准压差补 偿值上加上量程的50%。 ② 由于输出压差变化值很小，宜采用微压差 测量仪表。此时必须考虑过压保护。
p1 x h1 p2 x h2
则两点压差p：
h1 h2 p2 p1 Δh
p p1 p2 x h1 h2 p h x
压差式密度计原理 3
一、基本测量原理
在测量过程中两点的高差固定，所以ρx与压差p直接的 转换关系是线性的。 其中Δ h为转换灵敏度。 高差Δ h根据被测介质密度的均匀性、测量环境的许可 以及测量灵敏度的要求等因素确定。 1. 在均匀介质中，Δh可选大些，提高灵敏度。 该方法测量重介分选槽中介质的密度， Δh一般最大 选用500mm。
工程水文学总复习
《工程水文学》总复习
第一章 绪论 第二章 水文循环与河川径流的形成 第三章 水文测验及水文资料的收集与处理 第四章 流域产流、汇流分析与计算 第五章 水文预报 第六章 水文模型简介 第七章 水文统计 第八章 设计年径流及年输沙量的分析与计算 第九章 由流量资料推求设计洪水 第十章 由暴雨资料推求设计洪水
水文调查包括洪、枯水及暴雨调查。
根据洪水痕迹高程确定洪峰流量的常用方法有：水位流量关系法、
比降法（曼宁公式）和水面曲线法。
14
6、水文资料处理
（1）水位流量关系的确定
稳定的水位流量关系曲线： 同一张图上绘制 Z～A、Z～V和Z～Q 关系曲线。
不稳定的水位流量关系曲线：临时曲线法和连时序法。
不同影响因素下水位流量关系：受洪水涨落影响、受河槽冲淤影响、 受变动回水影响及受综合因素影响。
22
3、产流面积的变化
蓄满产流情况：用流域蓄水容量面积分配曲线来表示。随着降雨量 的增加产流面积也增加；产流面积与降雨强度无关。
超渗产流情况：用流域下渗容量面积分布曲线来表示，该曲线与初 始流域蓄水容量有关。随着降雨历时的增长，产流面积时大时小；产流 面积与时段流域蓄水容量和降雨强度有关。
f F
A
大循环与小循环：海陆间的水分交换过程称为大循环；局部地区的 水文循环称为小循环。小循环又分为海洋小循环和内陆小循环。当内陆 距海洋很远时（如我国的西北地区） ，内陆小循环成了内陆地区的主要 水汽来源。
水文循环的作用：联系大气圈、岩石圈和生物圈，塑造地貌形态， 影响气候变迁，决定水资源分布和生物种群的分布，促进全球能量再分 配，侵蚀和搬运泥沙等。
2
第一章 绪论
1、水文学、水资源、应用水文学和工程水文学及它们之间的关系
各种流量计量与测试
四、误差特性的影响
1、进出口压差的影响——容积式的压差较大，压差对误差 进出口压差的影响——容积式的压差较大 容积式的压差较大， 影响较大：存在漏流量、运动部件的机械摩擦 影响较大：存在漏流量、 2、物性的影响：密度和粘度。粘度增大，压差增大，漏流 物性的影响：密度和粘度。粘度增大，压差增大， 量增大，相反，粘度增大，漏量会减小， 量增大，相反，粘度增大，漏量会减小，存在两重新
第三节 电磁流量计
电磁流量计结构简单、量程宽、反应灵敏、线性好、不受介 质的温度粘度密度的影响，广泛应用于工业上各种导电液体的测 量。但电磁流量计易受外界电磁干扰的影响，而且不能用于测量 气体、蒸汽以及含大量气体的液体，由于是速度式流量计，其前 后有一定长度直管段的要求。
1.工作原理： 1.工作原理 工作原理：
电磁流量计是基于法拉第电磁感应原理制成的一种流量计。 当被测导电流体在磁场中沿垂直磁力线方向流动而切割磁力线时， 在对称安装在流通管道两侧的电极上将产生感应电势e 在对称安装在流通管道两侧的电极上将产生感应电势e，e大小与 磁场磁感应强度B，管道内径D及流速u 磁场磁感应强度B，管道内径D及流速u成正比，这样就可以测得 液体的流速，进而测得液体的流量，即
图3-2 涡街流量计
图3-2 涡街流量计
2.涡街流量计的结构： 2.涡街流量计的结构： 涡街流量计的结构
旋涡产生的频率受到一定的旋涡空间构造影响，而旋涡的空间结 构与旋涡发生体的形状有关。旋涡发生体形状有圆柱、三角往、T型 构与旋涡发生体的形状有关。旋涡发生体形状有圆柱、三角往、T 柱、四角柱等 。开导压孔的圆柱旋涡发生器如图3-2所示 。通过检 。开导压孔的圆柱旋涡发生器如图3 测铂电阻丝的电阻变化频率或者压电敏感元件得到漩涡频率，即可知 体积流量的大小。
水力学课件第五章
紊流
管中为石油时
vd 100 2 333.3 2300 Re 0.6 ν
层流
作业
1、2
均匀流沿程水头损失与切应力的关系
沿程水头损失与切应力的关系 在管道恒定均匀流中，取总流流段1-1到2-2，各 作用力处于平衡状态：F=0。
P1
1
0 0
2
P2 2 z2
z1 z2 sin l
p1 p2 hf g g
m 13600 ( 1)hp ( 1) 0.3 4.23m 900
设流动为层流
4Q v 2.73m / s 2 d
l v 2 64 l v 2 64 l v 2 hf d 2 g Re d 2 g vd d 2 g
Re
d 1.175 0.075 979 < 2300 4 0.9 10
层流
1 2 1 Q 1.175 d 3600 1.175 3.14 0.075 2 3600 18.68m 3 / h 4 4
2、求沿程水头损失
64 64 0.0654 Re 979
T
T
u x u x u x
T
1 1 1 ' ux (ux ux )dt ux dt ux dt ux ux 0 T0 T0 T0
其它运动要素也同样处理：
1 p T 1 p T
T
pdt
0 T 0
p p p
pdt 0
脉动值说明：
—局部损失系数(无量纲)
一般由实验测定
实际液体流动的两种形态
雷诺试验
实验条件：
流体力学讲义-第五章相似原理与量纲分析
第五章相似原理与量纲分析对于复杂的实际工程问题，直接应用基本方程求解，在数学上极其困难，因此需有赖于实验研究来解决。
本章主要阐述有关实验研究的基本理论和方法，包括流动相似原理，相似准则，量纲和谐原理及量纲分析方法等。
第一节流动相似原型：天然水流和实际建筑物称为原型。
模型：通常把原型（实物）按一定比例关系缩小（或放大）的代表物，称为模型。
水力学模型试验：是依据相似原理把水工建筑物或其它建筑物的原型按一定比例缩小制成模型，模拟与天然情况相似的水流进行观测和分析研究，然后将模型试验的成果换算和应用到原型中，分析判断原型的情况。
水力学模型试验的目的：利用模型水流来模拟和研究原型水流问题。
关键问题：模型水流和原型水流保持流动相似。
流动相似：两个流动的相应点上的同名物理量（如速度、压强、各种作用力等）具有各自的固定比例关系，则这两个流动就是相似的。
模型和原型保证流动相似，应满足：几何相似运动相似动力相似初始条件和边界条件相似1. 几何相似几何相似：指原型和模型两个流场的几何形状相似，即原型和模型及其流动所有相应的线性变量的比值均相等。
长度比尺：（5-1）面积比尺：2 4 V ?2（5-2）体积比尺：（5-3）2.运动相似运动相似：是指流体运动的速度场相似，也即两流场各相应点（包括边界上各点）的速度度a方向相同，且大小各具有同一比值。
速度比尺：7 —旳—厶仏_ ? ? -1（5-4）加速度比尺: 3_ T _ 旳仏? -2 _ ? 了-13-石-硕_的■以（5-5）u及加速3.动力相似动力相似：是指两流动各相应点上流体质点所受的同名力方向相同，其大小比值相等。
4.初始条件和边界条件的相似初始条件：适用于非恒定流。
边界条件：有几何、运动和动力三个方面的因素。
如固体边界上的法线流速为零，自由液面上的压强为大气压强等。
流动相似的含义：几何相似是运动相似和动力相似的前提与依据；动力相似是决定二个液流运动相似的主导因素；运动相似是几何相似和动力相似的表现；凡流动相似的流动，必是几何相似、运动相似和动力相似的流动。
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第五章流量的测量
5 按测量方法和结构分类
差压式流量计容积式流量计浮子流量计
涡轮流量计
电磁流量计
流体振荡流量计超声流量计
质量流量计插入式流量计明渠流量计靶式流量计
差压式流量计通常由节流装置(或流量传感器)和测量差压的差压计(或差压变送器)组成
使用标准节流装置时，流体的性质和状态必须满足下列条件：
1) 满管流
2) 单相流
3) 定常流
4) 无相变流
5) 无旋流
2.1 理论基础和流量公式2.1.1 测量原理和流动情况2.1.2 节流装置的流量公式
对于可压缩流体非定常流动，连续方程为
常数
222111===m q A u A u ρρ1、连续方程
2、伯努利方程
常数
22
=++u p gz ρ常数
=++=++g 2g 2g 2
2
u p z u p
z γρ一、流动基本方程
1)角接取压标准孔板；
2)法兰取压标准孔板；
3)D—D／2取压标准孔板；
4)角接取压标准喷嘴；
5)D—D／2取压长径喷嘴；
6)经典文丘里管；
7)文丘里喷嘴。
2、标准喷嘴(ISA1932喷嘴)
4、文丘里管
2.3 取压方式和取压装置
1．取压方式
(1)理论取压法
(2)D-D／2取压法
(3)角接取压法
(4)法兰取压法
2．标准取压装置
(1)角接取压装置
(2)法兰取压装置
2.4 节流式流量计的安装与使用
一、节流装置的安装
1.节流件的安装
2. 取压口位置的选择
3. 导压管路的安装
1)差压信号管路(导压管)应按最短的距离敷设，其长度最好在16m以内，一般不应超过50m。
其内径应大于6mm。
2)导压管应垂直或倾斜安装，其倾斜度不得小于1：12，以便能及时排走气体(测量液体介质时)或凝结水(测量气体介质时)。
3)信号管路应带有阀门等必要的附件，使得能在主设备运行的条件下冲洗信号管路、现场校验差压计以及在信号管路发生故障时能与主设备隔离。
4)应能防止有害物质(如高温介质、腐蚀性介质等)进入差压计。
差压信号管路的安装方式：1．测量液体流量时的信号管路
2、测量气体流量时的信号管路
3．测量蒸汽流量时的信号管路
二、节流式流量计的使用
1、液体流量测量
在连接差压计前，打开节流装置处的两个导压阀和导压管上的两个冲洗阀，用被测流体冲洗导压管，以免管锈或污物进入差压计。
使用时，先打开差压计上的平衡阀，然后微微打开差压计上的正压导压阀，使流体慢慢进入差压计，将空气从差压计的排气针阀孔排尽，直到不再有气泡时，关闭排气针阀。
接着关闭平衡阀，并骤然打开负压导压阀，仪表即投入正常工作。
装配隔离器时，在运行前，首先应将差压计和隔离器充满隔离液。
大致方法如下：先关闭节流装置上两个导压阀，然后打开差压计上的导压阀和平衡阀及上端两个排气针阀，再打开隔离器的中间旋塞，从一个隔离器慢慢注入隔离液，直到另一个隔离器充满隔离液为止，旋紧中间旋塞。
打开隔离器上的平衡阀，关闭差压计上的平衡阀。
然后慢慢打开隔离器上的正压导压阀，待被测介质充满导压管和隔离器后，关闭隔离器上的平衡阀，打开负压导压阀，流量计即投入正常工作。
尤其是测量腐蚀性介质时，操作要特别小心，在未关闭节流装置上的两个导压阀前，不允许先打开差压计上的平衡阀。
也不准在打开平衡阀时，将两导压阀打开，以免腐蚀性介质进入差压计。
如因某种原因发现腐蚀性介质进入差压计中，应立即停止工作，进行清洗。
2．气体流量测量
使用前，也应在关闭差压计上两导压阀的情况下，对导压管进行吹洗，以免管道中的锈污和杂物进入差压计。
使用时，首先缓慢地打开节流装置上的两个导压阀，使被测气体充满导压管。
然后的打开平衡阀，并微微打开差压计上的正压导压阀，使差压计逐渐充满被测气体，同时将差压计内的液体从排液针阀排掉。
最后，关闭差压计上的平衡阀，并打开差压计上的负压导压阀，仪表即投入正常工作。
3．蒸汽流量测量
测量蒸汽流量时，冲洗导压管的过程同上。
冲洗后，先关闭节流装置上两个导压阀，将冷凝器和导压管中的冷凝水从冲洗阀放掉。
然后打开差压计上的导压阀和平衡阀及排气针阀，向一个冷凝器注入冷凝液，直到另一个冷凝器上有冷凝液溢出为止。
当排气针阀不再有气泡后关闭排气针阀。
为了避免附加的差压测量误差，必须注意冷凝器与差压计之间的导压管以及差压计内的测量室都应充满冷凝水，两冷凝器中的液面必须处于同一水平高度。
最后，关闭差压计上的平衡阀，同时打开节流装置上的两导压阀，仪表即投入正常工作。
第三节容积式流量仪表
也称定排量流量计，简称P.D.流量计
广泛应用于测量石油类流体、饮料类流体、气体以及
水的流量。
在流量计中是精度最高的一类仪表之一。
一般不用它来测量瞬时流量，而是常用来计量累积流量(又称总量)。
它是一种累积流量计(又称总量表)。
容积式流量计具有如下优点
1)测量准确度高，是所有流量仪表中测量精度最高的一类仪表。
2)安装管道条件对流量计计量精度没有影响。
3)可用于高粘度液体的流量测量。
4)测量范围度较宽。
5)直读式仪表无需外部能源就可直接得到流体总量，使用方便。
容积式流量计的缺点如下
1)机械结构较复杂，体积庞大笨重，尤其是大口径仪表。
所以，容积式流量计一般只适用于中小口径。
2)被测介质的种类、口径、介质工作状态等的适应范围不够宽。
容积式流量计的适用范围为：工作压力最高可达
10MPa，测量液体时工作温度可达300℃，测量气体时工作温度可达120℃。
仪表口径为10～500mm，液体流量范围(0．4～3000)m3/h。
3)大部分容积式流量计只适用于洁净单相流体。
测量含有颗粒、脏污物的流体时需安装过滤器，测量含有气体的液体时必须安装气体分离器。
4)部分形式的仪表(如椭圆齿轮式、腰轮式、卵轮式、旋转活塞式、往复活塞式等)在测量过程中会给流动带来脉动，大口径仪表会产生较大噪声，甚至使管道产生振动。
一、容积式流量计的测量原理与结构
运动部件每循环动作一次，从流量计内送出的流体体积为v，流体流过时，运动部件动作次数为N，则N次动作的时间内通过流量计的流体体积
Nv
V=
只要记录运动部件的动作次数N，就可得知通过流量计的流体量。
1、转子型流量计
1）腰轮流量计
=
V4
Nv
适用于油品计量，也可制成测量气体的流量计计量准确度高，可达0．1～0．5级
主要缺点有：体积大、笨重；压损较大；运行中振动较大
2) 椭圆齿轮流量计
腰轮流量计
椭圆齿轮流量计
3）齿轮流量计
4）双转子（螺杆）流量计
2、刮板型流量计1）凸轮式刮板流量计
2）凹线式刮板流量计
3、活塞型流量计1）往复活塞流量计
2）旋转活塞流量计
4、其它类型流量计1）湿式气体流量计
2）膜式流量计
工业皮膜表
二、容积式流量计的选择、安装、使用和维护
1 容积式流量计的选择
1）容积式流量计型式的选择
2）容积式流量计性能的选择
1)流量范围；2)被测介质物性；
3)测量精度；
4)耐压性能(工作压力)和压力损失；
5)使用目的
最大流量最好应选在仪表最大流量的70％一80％
一般适合中小流量测量
3）容积式流量计配套设备的选择
一是为了减小流量计的附加误差，可以选用与流量计配套的自动温度补偿器和自动压力补偿器。
二是为了便于控制和管理，可以选用带发信器的流量计以及与之配套的远传指示器、积算仪、记录仪和控制器以及专用计算机设备等。
三是为了使流量计正常安全运行，可以选用流量计配套附加设备。
2、容积式流量计的安装
安装的一般要求如下：
1）环境条件：周围无腐蚀性气体，机械振动小，灰尘少且远离热
源的场所。
对要电远传的流量计，还应有符合规定
的电磁环境。
2）环境温度：一般不超过-15～40℃范围。
3）管道条件：清除一切杂物、锈蚀和污垢，管道内壁不得有凸出物
等口径同轴线
充分考虑工作温度引起的管道应力，采用无应力安装根据需要，在靠近流量计的进口处，安装合适的温度测量仪表和压力测量仪表，以便确定被测流体的温度和压力。