孔口与管嘴流量系数验证实验指导书

六、孔口与管嘴流量系数验证实验

（一）实验目的

1、了解孔口流动特征，测定孔口流速系数ϕ和流量系数μ。

2、了解管嘴内部压强分布特征，测定管嘴流量系数μ。 （二）实验原理

当水流从孔口出流时，由于惯性的作用，水流在出孔口后有收缩现象，约在d 5.0处形成收缩断面c-c 。收缩断面c-c 的面积c A 与孔口的面积A 的比值ε称为收缩系数。应用能量方程可推得孔口流量计算公式如下

gH A Q 2εϕ= 或 gH A Q 2μ=

式中，ϕ为流速系数，μ为流量系数，H 为孔口中心点以上的作用水头。已知收缩系数ε和流速系数ϕ或流量系数μ可求得孔口流量。本实验将根据实测的流量等数据测定流速系数

ϕ或流量系数μ。

当水流经管嘴出流时，由于管嘴内部的收缩断面处产生真空，等于增加了作用水头，使得管嘴的出流大于孔口出流。应用能量方程可推得管嘴流量计算公式如下

gH A Q n 2ϕ= 或 gH A Q n 2μ=

式中，n ϕ为流速系数，n μ为流量系数，n n μϕ=，H 为管嘴中心点以上的作用水头。已知流速系数n ϕ或流量系数n μ可求得管嘴流量。本实验将根据实测的流量等数据测定流速系数n ϕ或流量系数n μ。

根据系统理论和实验研究各系数有下列数值 孔口 64.0~63.0=ε 98.0~97.0=ϕ 62.0~60.0=μ 管嘴

82.0==n n μϕ

由于收缩断面位置不易确定，以及观测误差等原因，本实验设备所测的数据只能逼近上述数据。

（三）实验设备

实验设备与各部分名称如图(7)所示。

图（7） 孔口管嘴实验仪

（四）实验步骤

1、熟悉仪器，记录孔口直径孔口d 和管嘴直径管嘴d ，记录孔口中心位置高程孔口∇和水箱液面高程液面∇。

2、启动抽水机，打开进水开关，使水进入水箱，并使水箱保持溢流，使水位恒定。

3、关闭孔口和管嘴，观测与管嘴相连的压差计液面是否与水箱水面齐平。若不平，则需排气调平。

4、打开管嘴，使其出流，压差计液面将改变，当流动稳定后，记录压差计各测压管液面，用体积法测量流量。

5、关闭管嘴，打开孔口，使其出流，当流动稳定后，用游标卡尺测量孔口收缩断面直径，用体积法测量流量。

6、关闭水泵，排空水箱，结束实验。 （五）注意事项

1、量测流量后，量筒内的水必须倒进接水器，以保证水箱循环水充足。

2、测流量时，计时与量筒接水一定要同步进行，以减小流量的量测误差。

3、测流量一般测两次取平均值，以消除误差。

4、少数测压管内水面会有波动现象。应读取波动水面的最高与最低读数的平均值。 （六）实验成果及要求

1、有关常数。

孔口直径=孔口d cm 、管嘴直径=管嘴d cm 、 孔口中心位置高程=∇孔口 cm 、水箱液面高程=∇液面 cm ，实验装置台号：

2、记录及计算（见表6、表7）。

注：水头H 为孔口中心到水箱液面的垂直高度。

各测压管液面读数以水箱液面为基准。

3、成果分析：根据实测的值，计算孔口流速系数或流量系数、管嘴流量系数，分析误

差的原因。

（七）思考题

1、流速系数 是否可能大于1.0？