土木工程基础实验水力学实验指导
水力学实验指导书.概要
《水力学》实验指导书编者：水力学课成组二OO九年九月绪言一、实验的意义和目的：水力学是一门技术科学，它是力学的一个分支，水力学是以水为主要研究对象。
依据水力学的特点，水力学实验就更有它的重要性。
我们知道水力学问题，是个错综复杂的问题，它的复杂性就在于影响它的因素很多。
不只是由理论分析所能解决。
有不少水力学公式都是通过实验而总结出来的。
在某些场合，实验就成为解决问题的主要途径。
因此，水力学实验，无论对从事理论研究或对解决生产实际问题都具有极其重要的意义。
水力学教学实验的目的主要有以下几个方面：1、观察流动现象，扩大感性认识，提高理论分析的能力。
2、验证力学原理，测定经验系数值，以巩固所学的理论知识。
3、学会使用实验室的基本量测仪器，掌握一定的实验技能。
4、培养分析实验数据、整理实验成果及编写实验报告的能力。
5、培养严谨踏实的科学作风以及爱护国家财产的良好品德。
二、学生实验守则：1、实验前必须认真进行预习预习时应仔细阅读实验指导书及有关的教材资料，明确实验的目的、要求和相关的实验原理，了解操作步骤和有关的仪器设备，做到心中有数，并列绘出实验需要的表格。
2、严肃认真进行实验到实验室后必须保持安静，不得谈笑喧哗，不准吸烟，不准乱动与本实验无关的设备。
实验前应先组成小组，由小组长负责召集本组同学讨论试验步骤及量测项目，并进行分工轮换，以便有条不紊和协调一致地进行实验。
3、保持良好的科学作风实验时，应尊重原始实验数据，不得任意更改。
实验后，应进行必要的检查和补充，经指导教师同意后，方能离开实验室。
实验课程完成后，应及时整理实验数据，绘制所要求的关系曲线和认真编写实验报告，按时上交批改。
4、遵守规章制度，爱护国家财产实验时必须遵守实验室各项规章制度，服从教师和实验人员的指导，严格遵守操作规程，如发生事故或损坏设备，应立即向指导教师和实验人员报告，查清责任，按学校有关规定赔偿和处理。
实验中特别注意人身和仪器设备的安全，尽量保持场地的整洁卫生，实验完毕后必须将场地打扫干净，仪器设备按原状整理好。
水力学实验(下)_给排水与港航
h-水流深度； q-单宽流量， q Q-总流量； b-渠道的宽度； hc-断面形心处水深。
对于闸下出流的水跃现象，应用断面单位能量和动量原理。 在闸下的收缩断面发生水跃
Q b
( h1 ) ( h 2 )
h2 h h1 h (1 8Fr12 1) 1 (1 8( c ) 3 1) 2 2 h1
9.5( Fr1 1)h1 Lj [8.4( Fr 9) 76]h 1 1
或 或
1.7 Fr 9.0
9.0 Fr 16
L j 10.8h1 ( Fr1 1) 0.93
L j 2.5(0.9h2 )
(H.H.巴甫洛夫斯基经验公式)
3.坡度测量：
水槽在中间转折处将槽身分为两段，每段上均装有水准泡。测定前段Ⅰ的坡度时，先 将Ⅰ调至水平位置，量测测坡点Ⅰ（一般选择槽壁最高点）至平台的距离 1，调至所需坡 度后再量测测坡点至平台的距离 2 则前段的坡度：
i1
1 2 L1
后段Ⅱ的坡度 i 2 的量测方法同前，不再重复。
五、注意事项
1、 由于临界水跃现象很不稳定， 特别是跃后水面波动较大， 量测时应同时确定水跃的跃前 、 跃后断面的位置，并迅速量测。 2、 同一断面上水深会有不同的深度， 实测水深时， 一般沿水槽中心线测量数次取平均值。
六、思考题
1、 在一定流量下， 调节尾门使水跃推前或移后， 分析这种变动对水跃长度和水跃高度有何 影 响。 2、当尾阀一定，改变流量时，跃长和共轭水深如何改变?为什么? 3、试分析远离水跃、临界水跃与淹没水跃，哪种消能率高且冲刷距离短?
土木工程基础实验（试用）
水力学（下） 实验指导讲义、实验报告
流体力学实验指导书
流体力学实验指导书(新版)(总24页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《水力学》实验教学指导书及报告姓名：班级：学号：唐山学院土木工程系序言水力学是应用性较强的专业技术基础课。
从学科的发展来看，水力学属于技术基础学科，实验方法和实验技术是促进其发展的重要研究手段。
由于流体运动的复杂性，水力学的研究及应用就更加离不开科学实验，其发展很大程度上取决于实验技术的进步。
因此，水力学实验是巩固和加深理论知识的学习、探求流体运动规律、解决工程实际问题的重要环节，通过实验教学，掌握各种实验方法，规范操作，提高实验技能。
一、实验教学目的：（1）观察流动现象，增强感性认识，提高实验分析能力。
（2）根据实测资料验证水力学基本理论，以加强和巩筑理论知识的学习。
（3）学会使用基本的测量仪器，掌握测量技术。
（4）培养分析实验数据，整理实验成果和编写实验报告的能力。
（5）培养严谨踏实的科学态度和合作精神，为未来进行研究和实际工作打下基础。
二、实验教学要求：（1）每次实验前，预习教材中有关内容及实验指导书，了解本次实验的目的、原理、步骤和所要验证的理论。
（2）认真听取指导教师讲解，弄清实验方法和步骤后，方能动手实验。
（3）实验中，应注意观察实验现象，细心读取实验数据，并做相应的记录，原始数据不得任意修改。
（4）实验小组内每位学生亲自动手、相互配合、共同完成实验。
（5）实验态度严肃、方法严密，一丝不苟进行操作。
（6）实验完毕应清理设备及实验室，实验设备摆放整齐。
三、实验报告要求：（1）实验报告是实验资料的总结、是实验的成果。
通过完成实验报告，可以提高分析问题的能力，要求必须独立完成并按规定时间交给指导教师。
（2）实验报告一般包括以下几项内容：①班级、姓名、同组人及实验日期。
②实验名称及实验目的。
③实验原理。
④实验装置简图及仪器。
⑤流动现象的描述及实验原始记录。
⑥计算实验结果。
土木水力学实验指导
实验一自循环流动演示仪一、实验目的1、显示逐渐扩散、逐渐收缩、突然扩大、突然收缩、壁面冲击、直角弯道等平面上的流动图像。
2、显示文丘里流量计、孔板流量计、圆弧进口管咀流量计以及壁面冲击、圆弧形弯道等串联流道纵剖面上的流动图像。
3、显示30°弯头、直角圆弧弯头、直角弯头、45°弯头以及非自由射流等流段纵剖面上的流动图像。
4、显示30°弯头、分流、合流、45°弯头，YF一溢流阀、闸阀及蝶阀等流段纵剖面上的流动图谱。
其中YF一溢流阀固定，为全开状态，蝶阀活动可调。
5、显示明渠逐渐扩散，单圆柱绕流、多圆柱绕流及直角弯道等流段的流动图像。
6、显示明渠渐扩、桥墩形钝体绕流、流线体绕流、直角弯道和正反流线体绕流等流段上的流动图谱。
二、实验原理1、在逐渐扩散段可看到由边界层分离而形成的旋涡，且靠近上游喉颈处，流速越大，涡旋尺度越小，紊动强度越高；而在逐渐收缩段，无分离，流线均匀收缩，亦无旋涡，由此可知，逐渐扩散段局部水头损失大于逐渐收缩段。
在突然扩大段出现较大的旋涡区，而突然收缩只在死角处和收缩断面的进口附近出现较小的旋涡区。
表明突扩段比突缩段有较大的局部水头损失(缩扩的直径比大于O.7时例外)，而且突缩段的水头损失主要发生在突缩断面后部。
由于本仪器突缩段较短，故其流谱亦可视为直角进口管咀的流动图像。
在管咀进口附近，流线明显收缩，并有旋涡产生，致使有效过流断面减小，流速增大。
从而在收缩断面出现真空。
在直角弯道和壁面冲击段，也有多处旋涡区出现。
尤其在弯道流中，流线弯曲更剧，越靠近弯道内侧，流速越小。
且近内壁处，出现明显的回流，所形成的回流范围较大，将此与ZL一2型中圆角转弯流动对比，直角弯道旋涡大，回流更加明显。
2、文丘里流量计的过流顺畅，流线顺直，无边界层分离和旋涡产生。
在孔板前，流线逐渐收缩，汇集于孔板的孔口处，只在拐角处有小旋涡出现，孔板后的水流逐渐扩散，并在主流区的周围形成较大的旋涡区。
水力学实验指导书2012-3-16
伯诺里方程实验一部分：实验预习报告一、实验目的要求1．掌握恒定总流的能量方程。
2．掌握有压管流中水动力学的能量转换特性。
3．掌握渐变流过流断面压强分布。
4．认识离心惯性力对动水压强的影响。
5．掌握管流流量、压强等水动力学要素的实验量测方法。
6．掌握有压管流总水头线、测压管水头线的绘制方法。
二、实验原理均匀流或渐变流过水断面上的压强分布服从于水静力学规律。
而当水流沿弯管运动时，由于离心惯性力作用，外侧压强大，内侧压强小，过水断面上的压强分布不再服从于水静力学规律。
在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。
可以列出进口断面至另一断面的伯诺里方程式，从已设置的各断面的测压管中读出测压管水头值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速及流速水头，从而即可得到各断面测压管水头和总水头。
三、主要仪器设备及耗材主要实验设备：自循环能量方程实验仪。
实验耗材：塑料管、调速器、量筒、秒表等。
四、实验方法与步骤1．准备熟悉实验装置，记录有关常数。
2．开启水泵。
3．关闭调节阀，检查所有测压管水面是否齐平。
如不平则需查明原因并加以排除。
4．打开调节阀，观察1）测压管水头线和总水头线的变化趋势；2）位置水头、压强水头之间的相互关系；3）渐变流断面上测点（2）、（3）的测压管水头是否相同；4）弯管断面上测点（10）、（11）的测压管水头是否相同；5）当流量变化时测压管水头线和总水头线如何变化。
5．当调节阀接近全开时，测计各测压管液面读数，同时用体积法测计流量。
6．改变流量，重复上述测量2次。
7．实验完毕，关闭水泵，清理实验桌面及场地。
第二部分：实验过程记录水箱液面高程▽0= cm；上管道轴线高程▽1= cm管径记录表第三部分：结果与讨论1. 计算流速水头和总水头。
流速水头v22. 绘制最大流量下的总水头线、测压管水头线。
动量定律实验一部分：实验预习报告一 、实验目的要求1．验证恒定总流的动量方程；2．通过对动量与流速、流量等因素间相关性的分析，进一步掌握动量守恒原理。
土木水力学实验指导书
《流体力学》实验指导书适用专业：土木青岛理工大学环境与市政工程学院2015 年04 月目录实验一静水压强实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1实验二能量方程演示实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3实验三文丘里流量计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4实验四动量方程演示实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11实验五水流流态实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12实验六沿程阻力水头损失实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14实验七局部水头损失实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18实验八旋涡演示实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24实验九水跃演示实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25实验十流谱与流线演示实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25实验一静水压强实验实验目的：23１、测定静止液体内任意一点的静水压强２、在重力作用下静止液体中任何一点的势能都相等 ３、测定酒精的重度 值、 实验原理 ：1、根据水静力学基本方程： P=P 0+ h式中： P —液体中任意一点的压强， （ Pa ）；P 0—表面压强， （Pa ）； —液体的重度，（9800N/m 3）； h —对应计算的液体淹没深度， （ cm ）。
2、势能公式：p Ap BAB式中： Z —位置水头； p —压强水头。
三、 实验装置 ： 如图图一①放气阀；②密闭容器；③直尺；④针管；⑤阀门 四、实验步骤 ：１．读取 A 、B 两点的刻度 A 、 B ２．打开容器上的阀门①。
容器内表面压强 P 0= P a ，各测压管液面齐平３．关闭阀门①，打开阀门⑤，用针管向容器②内输水，此时P 0﹥ P a，关4闭阀门⑤，读各测压管液面标高▽ １，▽ ２，⋯⋯▽ ７ 记入表中， P 0﹥ P a 做三次 ４．打开阀门①使容器内表面压强 P 0= P a ，检查各测压管液面是否齐平， 否则重新排气 ５．关闭①打开⑤，用针管抽出容器内的水，容器表面压强P 0﹤ P a ，改变容器中的水位重复三次，每次将各测压管液面位置读数记入表中。
6水力学(流体力学)实验指导书
水力学（流体力学） 实验指导书
4、雷诺实验------------------------------------------------------------12-14 页 5、管道沿程水头损失实验-----------------------------------------15-16 页
6、局部管道水头损失实验----------------------------------------17-19 页 7、流线演示实验-----------------------------------------------------20-21 页 8、伯努利实验---------------------------------------------------------20-21 页
K
cm
；
2g =
d2＝
2。5
cm;
桶重=
D 2d 2 4 D4 d 4
cm /s
实 验 次 数 1 2 3 4 5 6 7 8
测压管高差 Δh=h1-h2 kpa cm
重量 m g
体积 v cm3
时间 s t
理论流量 cm /s
Q理 K h
3
实际流量 cm /s
Q实 V T
3
流量系数
P b 若压强分布图为三角形分布，如图 2，则 1 P= gH 2b 2
1 e= H 3
水力学试验指导书
流体力学——实验指导书淮海工学院土木系实验室实验一 水静压强仪 实验指导书一、演示目的1、加深理解静力学基本方程式及等压面的概念。
2、观察封闭容器内静止液体表面压力及其液体内部某空间点上的压力。
3、观察压力传递现象。
二、演示原理对密封容器的液体表面加压时，设其压力为p 0，即p 0> p a 。
从U 形管可以看到有压差计产生，U 形管与密封容器上部连通的一面，液面下降，而与大气相通的一面，液面上升。
由此可知液面下降的表面压力即是密闭容器内液体表面压力p 0，即p 0= p a +ρgh ，h 是U 形管液面上升的高度。
当密闭容器内p 0压力下降时U 形管内的液面呈现相反的现象，即p 0< p a 这时密闭容器内液面压力p 0= p a -ρgh ，h 为液面下降的高度。
如果对密闭容的液体表面加压时，其容器内部的压力向各个方向传递测压管中，可以看到由于A 、B 、两点在容器内的淹没深度h 不同，在压力向各点传递时，先到A 点后到B 点。
在测压管中反应出的是A 管的液柱先上升而B 管的液柱滞后一点也在上升，当停止加压时，A 、B 两点在同一水平面上。
三、演示步骤（如图）形管65放水阀A 4管B管32密封容器加压器11、关闭排气阀，用加压器缓慢加压，U形管出现压差△h，在加压的同时，观察右侧A、B管的液柱上升情况。
2、打开排气阀，使液面恢复到同一水平面上，关闭排气阀，打开密闭容器底部的水门，放出一部分水，造成容器内压力下降。
四、讨论1、为什么P0为表压，真空值？2、用该设备是否可以测出其它液体的重度？为什么？实验二伯努利方程仪实验指导书一、实验目的1、观察流体流经能量方程试验管的能量转化情况，对实验中出现的现象进行分析，加深对能量方程的理解。
2、掌握一种测量流体流速的方法。
3、验证静压原理。
二、实验装置实验装置如图1所示，在实验桌上方放有稳压水箱、实验管路、毕托管、测压管、压差板、控制阀门和计量水箱。
水力学土工实验部分
图 1.5.3 真空饱和装置 1-二通阀；2-橡皮塞；3-真空缸；4-管夹； 5-引水管；6-水缸；7-饱和器；8-排气管；9-接抽气机
6 计算
6.1 按式（1.6.1）计算干土质量；
md =
式中 md——干土质量， g:
m 1 + 0.01ω0
（1.6.1）
m——风干土质量（或天然湿土质量） ，g: ω0——风干含水率（或天然含水率） ，% 。 6.2 按式（1.6.2）计算土样制备含水率所加水量；ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
式中 m——制备试样所需总土质量，g； 式中 ρ d ——制备试样所需求的干密度，g/cm3 式中 V——计算出击实土样体积或压样器所用环刀容积，cm3; 式中 ω0——风干含水率，%。 6.4 按式（1.6.4）计算制备扰动土样应增加的水量：
(1.6.3)
∆mω = 0.01(ω '−ω 0 ) ρ d V
4 计算
4.1 按式 2.4.1 计算含水率：
ω =
m − 1 ×100 md
(2.4.1)
6
式中 ω——含水率，%； m——湿土质量，g md——干土质量，g。 计算至 0.1%。 4.2 本试验需进行 2 次平行测定， 取其算术平均值， 允许平行差值应符合表 2.4.1 规定。
图 1.5.1 框式饱和器 1-框架；2-透水板；3-环刀
图 1.5.2 重叠式饱和器 1-夹板；2-透水板；3-环刀；4-拉杆
5.2.2 将装好试样的饱和器放入水箱中，注清水入箱，水面不宜将试样淹没，使 土中气体得以排出。 5.2.3 关上箱盖，防止水分蒸发，借土的毛细管作用使试样饱和 ，一般约需 3 天。 5.2.4 试样饱和后，取出饱和器，松开螺丝，取出环刀，擦干外壁，吸去表面积 水，取下试样上下滤纸，称环刀、土总量，准确至 0.1g。 5.2.5 如饱和度小于 95%时，将环刀再装入饱和器，浸入水中延长饱和时间。 5.3 真空饱和法 5.3.1 选用重叠式饱和器（图 1.5.2）或框式饱和器，在重叠式饱和器下板正中放 置稍大于环刀直径的透水板和滤纸，将装有试样的环刀放在滤纸上，试样上再放一 张滤纸和一块透水板，以这样顺序重复，由下向上重叠，至拉杆的长度，将饱和器 上夹板放在最上部透水板上，旋紧拉杆上端的螺丝，将各个环刀在上下夹板间平紧。 5.3.2 装好试样的饱和器放入真空缸内（1.5.3） ，盖上缸盖。盖缝内应涂一薄层 凡士林，以防漏气。 5.3.3 关管夹、开二通阀，将抽气机与真空缸接通，开动抽气机，抽除缸内及土
水力学实验指导
实验一自循环流动演示仪一、实验目的1、显示逐渐扩散、逐渐收缩、突然扩大、突然收缩、壁面冲击、直角弯道等平面上的流动图像。
2、显示文丘里流量计、孔板流量计、圆弧进口管咀流量计以及壁面冲击、圆弧形弯道等串联流道纵剖面上的流动图像。
3、显示30°弯头、直角圆弧弯头、直角弯头、45°弯头以及非自由射流等流段纵剖面上的流动图像。
4、显示30°弯头、分流、合流、45°弯头，YF一溢流阀、闸阀及蝶阀等流段纵剖面上的流动图谱。
其中YF一溢流阀固定，为全开状态，蝶阀活动可调。
5、显示明渠逐渐扩散，单圆柱绕流、多圆柱绕流及直角弯道等流段的流动图像。
6、显示明渠渐扩、桥墩形钝体绕流、流线体绕流、直角弯道和正反流线体绕流等流段上的流动图谱。
二、实验原理1、在逐渐扩散段可看到由边界层分离而形成的旋涡，且靠近上游喉颈处，流速越大，涡旋尺度越小，紊动强度越高；而在逐渐收缩段，无分离，流线均匀收缩，亦无旋涡，由此可知，逐渐扩散段局部水头损失大于逐渐收缩段。
在突然扩大段出现较大的旋涡区，而突然收缩只在死角处和收缩断面的进口附近出现较小的旋涡区。
表明突扩段比突缩段有较大的局部水头损失(缩扩的直径比大于O.7时例外)，而且突缩段的水头损失主要发生在突缩断面后部。
由于本仪器突缩段较短，故其流谱亦可视为直角进口管咀的流动图像。
在管咀进口附近，流线明显收缩，并有旋涡产生，致使有效过流断面减小，流速增大。
从而在收缩断面出现真空。
在直角弯道和壁面冲击段，也有多处旋涡区出现。
尤其在弯道流中，流线弯曲更剧，越靠近弯道内侧，流速越小。
且近内壁处，出现明显的回流，所形成的回流范围较大，将此与ZL一2型中圆角转弯流动对比，直角弯道旋涡大，回流更加明显。
2、文丘里流量计的过流顺畅，流线顺直，无边界层分离和旋涡产生。
在孔板前，流线逐渐收缩，汇集于孔板的孔口处，只在拐角处有小旋涡出现，孔板后的水流逐渐扩散，并在主流区的周围形成较大的旋涡区。
石大水力学实验指导01水静力学实验
《水力学》实验指导编者：水力学课程组二O 年月绪言一、实验的意义和目的：水力学是一门技术科学，它是力学的一个分支，水力学是以水为主要研究对象。
依据水力学的特点，水力学实验就更有它的重要性。
我们知道水力学问题，是个错综复杂的问题，它的复杂性就在于影响它的因素很多。
不只是由理论分析所能解决。
有不少水力学公式都是通过实验而总结出来的。
在某些场合，实验就成为解决问题的主要途径。
因此，水力学实验，无论对从事理论研究或对解决生产实际问题都具有极其重要的意义。
水力学教学实验的目的主要有以下几个方面：1、观察流动现象，扩大感性认识，提高理论分析的能力。
2、验证力学原理，测定经验系数值，以巩固所学的理论知识。
3、学会使用实验室的基本量测仪器，掌握一定的实验技能。
4、培养分析实验数据、整理实验成果及编写实验报告的能力。
5、培养严谨踏实的科学作风以及爱护国家财产的良好品德。
二、学生实验守则：1、实验前必须认真进行预习预习时应仔细阅读实验指导书及有关的教材资料，明确实验的目的、要求和相关的实验原理，了解操作步骤和有关的仪器设备，做到心中有数，并列绘出实验需要的表格。
2、严肃认真进行实验到实验室后必须保持安静，不得谈笑喧哗，不准吸烟，不准乱动与本实验无关的设备。
实验前应先组成小组，由小组长负责召集本组同学讨论试验步骤及量测项目，并进行分工轮换，以便有条不紊和协调一致地进行实验。
实验时应按指导书的要求，全神贯注地按步骤进行操作，并注意多观察水流现象，多思考分析问题，及时记录实验原始数据。
3、保持良好的科学作风实验时，应尊重原始实验数据，不得任意更改。
实验后，应进行必要的检查和补充，经指导教师同意后，方能离开实验室。
实验课程完成后，应及时整理实验数据，绘制所要求的关系曲线和认真编写实验报告，按时上交批改。
4、遵守规章制度，爱护国家财产实验时必须遵守实验室各项规章制度，服从教师和实验人员的指导，严格遵守操作规程，如发生事故或损坏设备，应立即向指导教师和实验人员报告，查清责任，按学校有关规定赔偿和处理。
1水力学实验指导书
第一节 静水压强实验一、实验目的与要求1. 观察在重力作用下，液体中任意两点A 、B 的位置高度（水头）z 、测压管高度（或真空度）pγ和测压管水头()pH H z γ=+，验证静水压强公式。
加深理解水静力学基本方程式的物理意义和几何意义，理解位置水头、压强水头及测压管水头等基本概念；2. 学习使用液体压力计测压强，测量当0a p p =(a p 为大气压强)、0a p p >、0ap p <时的A 、B 两点的绝对压强和相对压强。
3. 测定表面压强的真空度，加深对真空压强、真空度的理解；4. 学习测量液体比重的方法。
二、实验装置静水压强实验装置如图1所示。
三、实验原理水静力学讨论静水压强的特性、分布规律及如何根据静水压强的分布规律来确定静水总压力。
图1 静水压强实验装置图1.水箱；2.测压管；3.升降调压筒；4.气门。
酒精2（一）静水压强的特性流体静止时不承受切应力，一旦受到切应力时就产生变形。
从这个定义出发，可以认为在静止的液体内部，所有的应力都是正交应力。
因此，静水压强具有两个特性：1. 静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面；2. 任一点静水压强的大小和受压面的方向无关，或者说作用于同一点上的各方向的静水压强大小相等。
（二）静水压强的基本方程在重力作用下，处于静止状态下的不可压缩均质液体，其基本方程为，1212p p Z Z C γγ+=+== （常数）式中，Z —单位重量液体相对于基准面的位置高度，称位能或位置水头；γp—单位重量液体的压能或压强水头； 21,p p —静止液体中任意两点的静水压强；γ—液体的容重。
该方程表明静止液体中任意一点的单位位能和单位压能之和为常数。
该方程也可以写为，h p p γ+=0上式表明在静止液体中，液面下任一点的静水压强等于液面压强与从该点到液面的单位面积上的液体重量之和。
液面压强遵循巴斯加原理，将等值地传递到液体内部所有各点上。
所以表面压强为一定值时，静水压强是水深的函数，即只随水深变化。
流体力学_水力学_实验指导书
壹、静水压强实验一、实验目的1、加深对水静力学基本方程物理意义的理解，验证静止液体中，不同点对于同一基准面的测压管水头为常数（即C gpz =+ρ）。
2、学习利用U 形管测量液体密度。
3、建立液体表面压强a p p >0，a p p <0的概念，并观察真空现象。
4、测定在静止液体内部A、B 两点的压强值。
二、实验原理在重力作用下，水静力学基本方程为：C gpz =+ρ 它表明：当质量力仅为重力时，静止液体内部任意点对同一基准面的z 与gpρ两项之和为常数。
重力作用下，液体中任何一点静止水压强gh p p ρ+=0，0p 为液体表面压强。
a p p >0为正压；a p p <0为负压，负压可用真空压强v p 或真空高度v h 表示：abs a v p p p −= gp h vv ρ=重力作用下，静止均质液体中的等压面是水平面。
利用互相连通的同一种液体的等到压面原理，可求出待求液体的密度。
三、实验设备在一全透明密封有机玻璃箱内注入适量的水，并由一乳胶管将水箱与一可升降的调压筒相连。
水箱顶部装有排气孔1k ，可与大气相通，用以控制容器内液体表面压强。
若在U 形管压差计所装液体为油，水油ρρ<，通过升降调压筒可调节水箱内液体的表面压强，如图1-1所示。
图 1—1四、实验步骤1、熟悉仪器，测记有关常数。
2、将调压筒旋转到适当高度，打开排气阀1k ，使之与水箱内的液面与大气相通，此时液面压强a p p =0。
待水面稳定后，观察各U 形压差计的液面位置，以验证等压面原理。
3、关闭排气阀1k ，将调压阀升至某一高度。
此时水箱内的液面压强a p p >0。
观察各测压管的液面高度变化并测记液面标高。
4、继续提高调压筒，再做两次。
5、打开排气阀1k ，使之与大气相通，待液面稳定后再关闭1k （此时不要移动调压筒）。
6、将调压筒降至某一高度。
此时a p p <0。
观察各测压管的液面高度变化，并测记标高，重复两次。
水力学实验指导书
实验一静水压强实验一、目的1、加深理解静水力学基本方程p=p0＋γh ；2、加深理解等压面的概念。
二、装置三、操作1、打开排气阀，使密闭容器内部与大气相通。
此时p0=p a，观察液体表面及各测压管情况，记录数据；2、关闭排气阀，提升罐上升加压。
p0>p a，观察液体表面及各测压管情况，记录数据；3、打开排气阀，使容器内回到p0=p a情况，然后再关闭排气阀开关。
提升罐下降降压，此时p0<p a，观察液体表面及各测压管情况，记录数据。
四、实验报告分别画出三种情况下测压管水位分布示意图，分析完成报告。
思考题：1、提升罐与储水罐内液面差与测压管排液面差是否一致？2、三种情况下存在哪些等压面？3、储水罐排点水后关闭，此时相当于什么情况？4、实验中存在毛细上升高度的影响吗？如有，是否需要校正数据？5、已知水的密度，如何设计测量煤油的密度？实验二雷诺实验一、目的1、观察液流运动二种型态；2、测定Rek下=dvk。
二、装置（示意图）三、操作1.实验准备。
辅助器材：秒表、量筒、温度计。
水箱保持溢流供水。
2.阀门由小逐渐开大，观察层流→紊流的变化；3.阀门由大逐渐变小，观察紊流到层流的变化。
在临界转变状态测定流量和水温度。
4.计算Rek下；5.重复2~4三次，计算Rek下的均值。
经验公式：ν=2000221.00337.0101775.0tt ++公式中ν单位为cm 2/s ，t 为水温℃思考题：实验中有哪些因素影响Rek 下测定的精度？四、实验报告 根据实验情况完成报告。
实验三 伯努力方程实验一、 目的1、 验证伯努力能量方程，加深对方程的理解；2、 根据实验数据，分析各断面各水头值变化的原因，选择一次稳定流量时，绘制测压管水头线、总水头线；3、 用文丘里流量计计算流量，与实测流量对比，计算流量系数μ，分析；4、 观察并理解毕托管测流速原理。
二、 装置示意图其它几何尺寸：d 1=d 3=d 4=14mm d 2=25 mm z=13.5cm H=52.5cm 以及计算中可能用到的数据l 01=18cm l 12=32.5cm l 23=28.5cm l 34=34.5cm 。
水力学实验指导书
本科教学实验指导书水力学实验易文敏编写李克锋四川大学水利水电学院水力学与山区河流开发保护国家重点实验室前言水力学实验课的基本任务是：观察分析水流现象，验证所学理论，学会和掌握科学实验的方法和操作技能，培养整理实验资料和编写实验报告的能力。
在进行实验的过程中，要注意培养自己的动手能力和独立工作的能力。
使每个实验者有观察现象，进行操作和组织实验的机会，并能独立进行整理分析实验成果，受到实验技能的基本训练。
各项实验分别介绍了每个实验的目的、原理、实验设备、步骤、注意事项，以及可供实验者编写实验报告时参考的表格。
要求做好实验后，实验者要独立认真完成一份实验报告，按时交指导教师批阅。
为了使实验者能深入地掌握和巩固有关实验内容，每个实验项目的结尾都列有一定数量的思考题，供实验者进一步深入思考，并要求在实验报告中作出书面回答，随实验报告交指导教师审阅批改。
实验一 静水压强一、实验目的：1. 实测容器中的静水压强;2. 测定X 液体的容重；3. 通过实验，掌握静水压强的基本方法和了解测压计的应用。
二、实验设备：如图所示，1管和2管、3管和4管、5管和6管组成三支U 型管，其中5管和6管组成的U 型管装X 液体，其余U 型管装水。
1管、3管和5管与大气连通，2管、4管和6管与水箱顶部连通。
3管和4管组成的U 型管的底部与水箱的A 点连通，1管和2管组成的U 型管的底部与水箱的B 点连通。
水箱底部与调压筒连通。
三、实验原理：利用调压筒的升降来调节水箱内液体表面压强和液体内各点的压强。
1. 根据静水压强基本公式：p=p 0+ρg h 可得p A =ρg 水(▽3-▽A ) p B =ρg 水(▽1-▽B )2. 由于2、4、6管与水箱顶部连通，所以2、4、6管液面压强与水箱液面压强相同，于是可得：p 0=ρg 水(▽1-▽2)= ρg 水（▽3-▽4）=ρg X （▽5-▽6）ρg X =6543∇-∇∇-∇ρg 水 或ρg X =6521∇-∇∇-∇ρg 水3. 若水箱内气体压强p 0≠p a ,则p 1≠p 2、p 3≠p 4、p 5≠p 6。
水力学试验指导书
实验一伯努利方程实验一、实验目的1.验证流体恒定总流的能量方程；2.通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特征；3.掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验测量技能。
二、实验属性综合性试验。
本实验涉及的《工程流体力学》课程知识是综合性的。
内容有：流体力学相似性原理和因次分析、流体力学连续性方程、能量方程及动量方程等。
三、实验仪器设备及器材本实验装置如下图所示：伯努利方程实验装置图1、自循环供水器；2、实验台；3、可控硅无级调速器；4、溢流板；5、稳水孔板；6、恒压水箱；7、测压计；8、滑动测量尺；9、测压管；10、实验管道；11、测压点；12、毕托管；13、实验流量调节阀四、实验要求实验前应预习实验报告。
实验开始前，待一切实验准备工作就绪后，报告指导教师。
在启动设备之前，必须经指导教师检查认可。
实验结束时，实验数据要经指导教师审阅、签字，并整理好实验现场后，按要求在实验记录本上填写有关内容，方可离去，严禁将实验室的任何物品带走。
实验完成后应按学校对实验报告的格式、纸张要求写出实验报告。
实验报告描述应清楚、肯定，语言通顺，用语专业、准确；结构严谨、层次清晰。
实验报告数据观察细致，记录及时、准确、真实，外文、符号、公式准确，使用统一规定的名词和符号。
实验报告的内容要求：1.实验名称；2.实验目的；3.实验原理；4.实验装置；5.实验步骤;6.实验原始数据；7.实验数据处理及结果；8.思考题分析。
五、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。
可以列出进口断面（1）至另一断面（i）的能量方程（i=1, 2, 3,……，n）“p av2r p av2,Z + 1 + -1-1 Z + i- + -i—― + h1丫 2 g i丫 2 g w（j）取a = a =……a =1选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出Z + p值，测出1 2 n yav2 八，一一，一一、一，一一通过管路的流量，即可计算出断面平均流速V及q―,从而即可得到各断面测管水头和总2g水头。
水力学实验指导讲义及报告
1、所有测压管液面标高均以标尺（测压管 2）零读数为基准；
2、仪器名牌所注▽B、▽c、▽D、系测点 B 能够、C、D 标高；若同时取标尺 零点作为静力学基本方程的基准，则▽B=ZB；▽B=ZC；▽B=ZD；；
3、本仪器中所有阀门旋柄顺轴线为开。
三、实验原理
1、重力作用线不可压缩流体静力学基本方程 Z p const p p0 h
6、通
1
γ
h
液体的容重；
被测点的液体深度。
另对有水油（图 1.2 及图 1.3）U 型测管，应用等压面可得油的比重由下列关系：
图 1.2
据此仪器（不令用尺）直接测得 S0
四、实验方法与步骤
1、搞清仪器组成及其用法
1）各阀门的开关；
2）加压方法 关闭所有阀门，然后用打气球充气；
3）减压方法
S0
0 w
实验日期：
▽D=
3
实验条件
p0 0
p0 pB 0 ） 3
注：表中基准面选在
4
次 水箱液 测压管 序 面▽0 液面▽H
1
1
2
3
Zc=
1.1 水静压强测量记录及计算
pA
▽H-▽0
cm；ZD=
pB
▽H-▽B
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，通力根1保过据护管生高线产中敷工资设艺料技高试术中卷0资不配料仅置试可技卷以术要解是求决指，吊机对顶组电层在气配进设置行备不继进规电行范保空高护载中高与资中带料资负试料荷卷试下问卷高题总中2体2资，配料而置试且时卷可，调保需控障要试各在验类最；管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况1卷中下安，与全要过，加度并强工且看作尽护下可1都关能可于地以管缩正路小常高故工中障作资高；料中对试资于卷料继连试电接卷保管破护口坏进处范行理围整高，核中或对资者定料对值试某，卷些审弯异核扁常与度高校固中对定资图盒料纸位试，置卷编.工保写况护复进层杂行防设自腐备动跨与处接装理地置，线高尤弯中其曲资要半料避径试免标卷错高调误等试高，方中要案资求，料技编试术写5、卷交重电保底要气护。设设装管备备置线4高、调动敷中电试作设资气高，技料课中并3术试、件资且中卷管中料拒包试路调试绝含验敷试卷动线方设技作槽案技术，、以术来管及避架系免等统不多启必项动要方高式案中，；资为对料解整试决套卷高启突中动然语过停文程机电中。气高因课中此件资，中料电管试力壁卷高薄电中、气资接设料口备试不进卷严行保等调护问试装题工置，作调合并试理且技利进术用行，管过要线关求敷运电设行力技高保术中护。资装线料置缆试做敷卷到设技准原术确则指灵：导活在。。分对对线于于盒调差处试动，过保当程护不中装同高置电中高压资中回料资路试料交卷试叉技卷时术调，问试应题技采，术用作是金为指属调发隔试电板人机进员一行，变隔需压开要器处在组理事在；前发同掌生一握内线图部槽纸故内资障，料时强、，电设需回备要路制进须造行同厂外时家部切出电断具源习高高题中中电资资源料料，试试线卷卷缆试切敷验除设报从完告而毕与采，相用要关高进技中行术资检资料查料试和，卷检并主测且要处了保理解护。现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
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F Qv(1 cos )
式中： Q —管嘴的流量； v —管嘴的流速；
—射流射向平面或曲面板后的偏转角度。
90 时， F平 Qv
F平 —水流对平面板的冲击力；
135 时， F Qv(1 cos135 ) 1.707 Qv 1.707 F平 180 时， F Qv(1 cos180 ) 2 Qv 2 F平
五、注意事项
1、升降调压筒时，应轻拉轻放，每次调压高度不宜过大。 2、在测记测压管液面标高时，一定要待液面稳定后再测读数。若 p 0 未变而 测压管水面持续变化时，则表明阀门漏气，应采取修复措施。
4
六、思考题
1、什么情况下 3、4 两根测压管的高度相同？ 2、液面标高 4 3 与 6 5 相等吗？为什么？ 3、调压筒的升降为什么能改变容器的液面压强 p 0 ？ 4、实验时，密封容器内的水面能不能低于 A 点，为什么？
二、实验原理
应用力矩平衡原理如图 4-1，求射流对平面和曲面板的作用力。 力矩平衡方程：
FL GL1 ， F
GL1 L
式中： F —射流作用力；
L —作用力力臂；
G —砝码重量； L1 —砝码力
图
4-1
臂。 恒定总流的动量方程为 F Q( 2 v 2 1v1 ) ，若令 2 = 1 =1，且只考虑其 中水平方向作用力，则可求得射流对平面板和曲面板的作用力公式为：
z
但不同断面的 C 值不同。
p C 或 p p0 gh g
图 3—1
对于急变流，由于流线的曲率较大，因此惯性力亦将影响过水断面上的压 强分布规律：
5
上凸曲面边界上的急变流断面如图 3—1(a),离心力与重力方向相反，所以
p动 p静 。
下凹曲面边界上的急变流断面如图 3—1(b),离心力与重力方向相同，所以
五、实验要求及注意事项
1、在管流流量 Q 固定不变的情况下，观察管段内流体在不同位置的测压管 水头线； 2、在某一级稳定流情况下，测定沿流各过水断面的平均位置高度 z、测压 管高度
v 2 p 、流速水头 及总水头 H 值。 g 2g
3、尾阀 k 开启一定要缓慢，并注意测压管中的水位的变化，不要使测压管 水面下降太多，以免空气倒吸入管路系统，影响实验进行。 4、流速较大时，测压管水面有脉动现象，读数要读取均值。
p动 p静 。
三、实验设备
实验设备及各部分名称如图 3—2 所示。
四、实验步骤
1、分辩测压管与毕托管检查橡胶管接头是否接紧。 2、启动抽水机，打开进水阀，使水箱充水并保持溢流，使水位恒定。 3、关闭尾阀 k ，检查测压管和毕托管的液面是否齐平。若不平，则需要检 查管路中是否存在气泡并排出。 4、打开尾阀 k ，量测测压管及毕托管水头。 5、观察急变流断面 A 和 B 处的压强分布规律。 6、本实验共做三次。
二、能量(伯努利)方程实验
一、实验目的
1、观察恒定流的情况下，当管道断面发生改变时水流的位置势能、压强势 能、动能的沿程转化规律，加深对能量方程的物理意义及几何意义的理解。 2、观察均匀流、渐变流断面及其水流特征。 3、掌握急变流断面压强分布规律。 4、测定管道的测压管水头和总水头值，并绘制管道的测压管水头线及总水 头线。
二、实验原理
实际液体在有压管道中作恒定流动时，其能量方程如下：
z1
v2 p1 1v12 p z 2 2 2 2 hw g 2 g g 2g
它表明：液体在流动的过程中，液体的各种机械能（单位位能、单位压能和单位 动能）是可以相互转化的。但由于实际液体存在粘性，液体运动时为克服阻力而 要消耗一定的能量，也就是一部分机械能转化为热能而散逸，即水头损失。因而 机械能应沿程减少。 对于均匀流和渐变流断面，其压强分布符合静水压强分布规律：
压差减小值只能为 3～5mm。
10
5) 用温度计量测当日的水温， 由此可查得运动粘滞系数 ， 从而计算雷诺 vd 数 Re 。
6)
相反，将调节阀由小逐步开大，管内流速慢慢加大，重复上述步骤。
五、注意事项
1．在整个试验过程中，要特别注意保持水箱内的水头稳定。每变动一次阀 门开度，均待水头稳定后再量测流量和水头损失。 2．在流动形态转变点附近，流量变化的间隔要小些，使测点多些以便准确 测定临界雷诺数。 3．在层流流态时，由于流速 v 较小，所以水头损失 h f 值也较小，应耐心、 细致地多测几次。同时注意不要碰撞设备并保持实验环境的安静，以减少扰动。
2
一、静水压强实验
一、实验目的
1、加深对水静力学基本方程物理意义的理解，验证静止液体中，不同点对 于同一基准面的测压管水头为常数（即 z 2、学习利用 U 形管测量液体密度。 3、建立液体表面压强 p 0 p a ， p 0 p a 的概念，并观察真空现象。 4、测定在静止液体内部 A、B 两点的压强值。 p C） 。 g
hv
pv g
重力作用下，静止均质液体中的等压面是水平面。利用互相连通的同一种 液体的等压面原理，可求出待求液体的密度。
三、实验设备
在一全透明密封有机玻璃箱内注入适量的水，并由一乳胶管将水箱与一可 升降的调压筒相连。水箱顶部装有排气孔 k1 ，可与大气相通，用以控制容器内液 体表面压强。若在 U 形管压差计所装液体为油， 油 水 ，通过升降调压筒可调 节水箱内液体的表面压强，如图 1-1 所示。
三、实验设备
实验设备及各部分名称见图 4—1。
7
四、实验步骤
1、测记有关常数； 2、安装平面板，调节平衡锤位置，使杠杆处于水平状态； 3、启动抽水机，使水箱充满水并保持溢流。此时，水流从管嘴射出，冲击 平板中心，标尺倾斜。加砝码并调节砝码位置，使杠杆处于水平状态，达到力矩 平衡。记录砝码质量和力臂 L1 。 4、用体积法测量流量 Q 用以计算 F理 ； 5、重复上述步骤一次； 6、将平面板更换为曲面板（ 135 及 180 ）又可实测和计算不同流 量的作用力； 7、关闭抽水机，将水箱中的水排空，砝码从杠杆上取下，实验结束。
二、实验原理
在重力作用下，水静力学基本方程为： z p C g
它表明：当质量力仅为重力时，静止液体内部任意点对同一基准面的 z 与 项之和为常数。 重力作用下，液体中任何一点静止水压强
p 两 g
p p0 gh ， p 0 为液体表面压强。 p 0 p a 为正压； p 0 p a 为负压，负压可用真空压强 p v 或真空高度 hv 表示： p v p a p abs
z1 p1 1v12 p v2 z2 2 2 2 h f 2g g 2 g g
当管径不变时， v1 v 2 ，取 1 2 1.0 ， 所以
h f ( z1
p1 p ) ( z 2 2 ) h 。 g g
（ h ）值由压差计读取。 在圆管流动中采用雷诺数来判别流态： 4 4Q vd Re kQ ； k d d 式中： k —系数； —水流的运动粘滞系数； d —圆管直径； Q —流量 当 Re Rec （下临界雷诺数）时为层流状态， Rec 2320 ；
3
测压板 K
2
调压筒
K K
3
A 1 2 3 4 5 6
密闭水箱
油
B
图
1—1
四、实验步骤
1、熟悉仪器，测记有关常数。 2、 将调压筒旋转到适当高度， 打开排气阀 k1 ， 使水箱内的液面与大气相通， 此时液面压强 p 0 p a 。待水面稳定后，观察各 U 形压差计的液面位置，以验证 等压面原理。 3、 关闭排气阀 k1 ， 将调压阀升至某一高度。 此时水箱内的液面压强 p 0 p a 。 观察各测压管的液面高度变化并测记液面标高。 4、继续提高调压筒，再做两次。 5、打开排气阀 k1 ，使之与大气相通，待液面稳定后再关闭 k1 （此时不要移 动调压筒） 。 6、将调压筒降至某一高度。此时 p 0 p a 。观察各测压管的液面高度变化， 并测记标高，重复两次。 7、将调压筒升至适当位置，打开排气阀 k1 ，实验结束。
五、注意事项及要求
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，计时与量筒接水与离开均需要同步进行，以减小流量的量测 误差； 3、测流量一般测取两次，取平均值，以消除误差。
六、思考题
1、 F实 与 F理 有差异，除实验误差外还有什么原因？ 2、流量很大与很小时，各对实验精度有什么影响？ 3、实验中，平衡锤产生的力矩没有加以考虑，为什么？
六、思考题
6
1、实验中哪个测压管水面下降最大？为什么？ 2、毕托管中的水面高度能否低于测压管中的水面高度？ 3、在逐渐扩大的管路中，测压管水头线是怎样变化的？
三、动量方程实验
一、实验目的
1、测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。 2、将测出的冲击力与动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程 的理解。
土木工程基础实验系列之四（试用）
பைடு நூலகம்
流体力学（水力学） 实验指导讲义
学院 专业 姓名 系 班 学号
东南大学土木工程实验中心
2012 年 10 月
1
实
验
守
则
一、遵守实验室规章制度，服从实验指导人员的指导； 二、实验前认真阅读实验指导书，明确实验目的，熟悉实验方法和仪 器； 三、 按实验大纲规定和要求的人数， 划分实验小组， 人数超过 3 人时， 选组长一名，以小组为单位进行实验； 四、认真进行实验，量测数据要准确，努力提高实验精度，培养严谨 的科学实验作风和工作能力； 五、实验完成后，应在实验室进行整理一份完整的实验数据，经指导 教师同意后离开实验室； 六、要认真完成实验报告，报告应在一周内交实验指导老师批阅； 七、爱护仪器设备，实验完成后将仪器设备恢复原状，借用的量具、 器材、迟时归还，如有损坏应立即报告指导老师，按有关规定处理； 八、保持实验室的整洁、安静。