水力学实验学生指导书19页word
水力学实验指导书
《水力学》实验指导书编者：水力学课成组（一）水静力学实验一、实验目的要求1、掌握用测压管测量静水压强的技能；2、验证不可压缩水静力学基本方程；3、通过对诸多水静力学现象的实验分析研讨，进一步提高解决静力学实际问题的能力。
二、实验装置本实验的装置如图1.1图示图1.1 水静力学实验装置图1.测压管;2.带标尺测压管;3.连通管;4.真空测压管;5.U 型测压管;6.通气阀;7.加压打气球;8.截止阀;9.油柱; 10.水柱; 11.减压放水阀。
说明1、所有测管液面标高均以标尺（测压管2）零读数为基准；2、仪器铭牌所注D C B ∇∇∇、、系测点D C B 、、标高；若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准，则D C B ∇∇∇、、亦为D C B Z Z Z 、、；3、本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。
三、实验原理1、在重力作用下不可压缩水静力学基本方程c o n s t pz =+γ或 h p p γ+=0 (1.1) 式中： z ——被测点在基准面以上的位置高度；p ——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p 0——水箱中液面的表面压强； γ——液体容量；h ——被测点液体深度。
另对装有水油（图1.2及图1.3）U 型测管，应用等压面可得油的比重0S 有下列关系： 21100h h h S +==ωγγ （1.2）图（1.2） 图1.3据此可用仪器（不用另外尺）直接测得0S 。
四、实验方法与步骤1、搞清仪器组成及其用法。
包括： 1）各阀门的开关；2）加压方法 关闭所有阀门（包括截止阀）。
然后用打气球充气。
3）减压方法 开启筒底阀11放水；*该式推导如下：当U 型管中水面与油水面齐平（图1.2），取其顶面为等压面，有P O1=r W h 1=r o H (1.a)另当U 型管中水面和油面齐平（图1.3），取其油水界面为等压面，则有P 02+r w H=r 0H 又是 P 02=-r w h 2=r o H-r w H (1.b)由(1.a)、 (1.b)两式联解可得：H=h 1+h 2代入式(1.a)得：211h h h r w+=γ (1.c)注：表中基准面选在Z C= cm Z D= cm44）检查仪器是否密封 加压后检查测管1、2、5液面高程是否恒定。
水力学实验指导书
一、静水压强实验一、 实验目的1.测定静水中某点的压强，加深对静压公式h P P γ+=0的理解。
2.加深理解位置水头、压强水头及测管水头的基本概念，观察静水中任意两点测管水头γPZ +=常数。
3.观察真空现象，加深对真空压强、真空度的理解。
4.测定液体的重度。
二、实验设备简图三、计算式重力作用下不可压缩液体的静压方程为：C PZ =+γ(1)式中Z 表示相对基准面单位重量水体所具有的位能（又称位置水头）、γP为该点单位重量水体的压能（又称压强水头）、C PZ =+γ表明静水中所有各点的测管水头(总能量)是相等的。
当静止液体具有自由表面时，可以得到任一点的压强P 的表达式为：h P P γ+=0(2)。
此式为重力作用下的液体平衡方程，或称静止液体基本方程式。
四、实验步骤1.打开通气阀，使容器水面的压强a P P =0，分别读测压管5、6、7的水面读数，并记录。
2.关闭通气阀，提高调压水箱的位置，使密闭容器水表面压强a P P >0，读测压管5、6、7及1、2、3、4水面读数，并记录。
3.降低调压水箱的位置，使密闭容器水表面压强a P P <0，读测压管5、6、7读数，并记录。
四、成果要求及分析1.根据表1中的数值，按表2中的要求项目进行计算，将结果填在表2中。
2.用实验结果说明静止液体压强的基本规律。
二、能量方程实验一、实验目的1、观察测量恒定流条件下各过流断面能量的损失与转化；2、测量各测点单位重量水体的测压管水头pZr+及粗细管中心点的流速。
二、实验设备简图具有恒压装置的供水系统。
实验管道用透明材料制作，有U型管，突然放大及突然缩小管件组成。
在粗细管中心各设一测速管。
各测点与测压管相连，测压管的顶部连通，形成比压计。
1，水泵2，稳压箱3，压力表4，放气调压阀5，泄水槽6，转向管7，比压计8，通气管夹9，上游阀门10，下游阀门11，量水箱泄水阀12，量水箱13，实验段三、实验原理水流运动时具有三种能量形式，位置势能以Z表示，压强势能以pr表示，动能以22Vgα表示。
哈工大水力学实验指导书
水力学实验指导书哈尔滨工业大学市政环境学院实验中心二零一零年三月前言水力学实验是水力学课程中一个不可缺少的重要教学环节。
水力学实验的教育目的是：1. 在实验中观察水流现象，增强感性认识，巩固理论知识的学习。
2. 通过量测实验验证所学水力学原理，提高理论分析的能力。
3. 学会量测水力要素和使用基本仪器的方法，掌握一定的实验技能，了解现代量测技术。
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作风和融洽合作的共事态度以及爱护国家财产的良好风尚。
本指道书供交通学院学生使用。
实验一文丘里流量计校正实验一、实验目的：1、掌握文丘里流量计的测量原理；2、验证能量方程、连续方程；3、率定文丘里流量计的流量系数μ。
二、实验装置:本实验的装置如图1所示。
图1.文丘里实验装置图1、自循环供水器；2、实验台；3、调速器；4、整流板；5、恒压水箱；6、溢流板；7文丘里流量计；8、气阀；9、测压计；10、滑动标尺；11、多管压差计；12、实验调节阀。
图2.文丘里流量计结构图其中，文丘里流量计的结构如图2所示。
1－1断面d1=1.4cm；2－2断面d2=0.75cm。
三、实验原理：在文丘里流量计上取断面1－1，2－2列能量方程，令α1=α2=1，不计水头损失，可得：gv g p z g v g p z 2222222111+ρ+=+ρ+ (1)由连续性方程：2211A v A v =(2)得：22112112)(d dv A A v v == 代入（1）式，可得流量计算公式如下：⎥⎦⎤⎢⎣⎡ρ+-ρ+⨯-π=)()(21)(4221142121g p z g p z g d d d Q式中)()(2211gpz g p z ρρ+-+为两断面测压管水头差Δh 。
令 ：g d dd Q 21)(442121-π=并定义为仪器常数。
于是h k Q ∆=可以看出，在已知文丘里流量计两断面的内径时，只要测得测压管水头差，即可得到计算流量Q 。
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。
12级： 水力学实验指导书
工程流体力学实验指导书河北理工大学给排水实验室编者：杨永2014 . 5 . 12适用专业：给排水工程专业、建筑环境与设备工程专业实验目录：实验一：雷诺实验实验二：伯努利方程实验实验三：阻力及阻力系数测定实验实验四：孔口管嘴实验实验操作及实验报告书写要求：一、实验课前认真预习实验要求有预习报告。
二、做实验以前把与本次实验相关的课本理论内容复习一下。
三、实验要求原始数据必须记录在原始数据实验纸上。
四、实验报告一律用标准实验报告纸。
五、实验报告内容包括：1. 实验目的；2. 实验仪器；3. 实验原理；4. 实验过程；5. 实验数据的整理与处理。
六、实验指导书只是学生的指导性教材，学生在写实验报告时指导书制作为参考，具体写作内容由学生根据实际操作去写。
七、根据专业不同以及实验学时，由任课教师以及实验老师选定实验内容。
建筑工程学院给排水实验室编者：杨永 2014.5实验一雷诺实验指导书一、实验目的：（一）观察实验中实验线的现象。
（二）掌握体积法测流量的方法。
（三）观察层流、临界流、紊流的现象。
（四）掌握临界雷诺数测量的方法。
二、实验仪器：实验中用到的主要仪器有：雷诺实验仪、1000mL 量筒、秒表、10L 水桶等三、实验原理：有压管路流体在流动过程中，由于条件的改变（例如，管径改变、温度的改变、管壁的粗糙度改变、流速的改变）会造成流体流态的变化，会出现层流、临界流、紊流等现象。
英国科学家雷诺（Reynolds ）在1883年通过系统的实验研究，首先证实了流体的流动结构有层流和紊流两种形态。
层流的特点是流体的质点在流动过程中互不掺混呈线状运动，运动要素不呈现脉动现象。
在紊流中流体的质点互相掺混，其运动轨迹是曲折混乱的，运动要素发生脉动现象。
雷诺等人经过大量的实验发现临界流速与过流断面的特征几何尺寸管径d 、流体的动力粘度μ和密度ρ有关，即()ρμ、、d f u k =。
由以上四个量组成一个无量纲数，称为雷诺数e R ,即νμρudud R e ==其中：u 为流速，ρ为流体的密度，μ为流体的动力粘度，ν为运动粘度。
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水力学实验指导书哈尔滨工业大学市政环境学院实验中心二零一零年三月前言水力学实验是水力学课程中一个不可缺少的重要教学环节。
水力学实验的教育目的是：1. 在实验中观察水流现象，增强感性认识，巩固理论知识的学习。
2. 通过量测实验验证所学水力学原理，提高理论分析的能力。
3. 学会量测水力要素和使用基本仪器的方法，掌握一定的实验技能，了解现代量测技术。
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作风和融洽合作的共事态度以及爱护国家财产的良好风尚。
本指道书供交通学院学生使用。
实验一文丘里流量计校正实验一、实验目的：1、掌握文丘里流量计的测量原理；2、验证能量方程、连续方程；3、率定文丘里流量计的流量系数μ。
二、实验装置:本实验的装置如图1所示。
图1.文丘里实验装置图1、自循环供水器；2、实验台；3、调速器；4、整流板；5、恒压水箱；6、溢流板；7文丘里流量计；8、气阀；9、测压计；10、滑动标尺；11、多管压差计；12、实验调节阀。
图2.文丘里流量计结构图其中，文丘里流量计的结构如图2所示。
1－1断面d1=1.4cm；2－2断面d2=0.75cm。
三、实验原理：在文丘里流量计上取断面1－1，2－2列能量方程，令α1=α2=1，不计水头损失，可得：gv g p z g v g p z 2222222111+ρ+=+ρ+ (1)由连续性方程：2211A v A v =(2)得：22112112)(d dv A A v v == 代入（1）式，可得流量计算公式如下：⎥⎦⎤⎢⎣⎡ρ+-ρ+⨯-π=)()(21)(4221142121g p z g p z g d d d Q式中)()(2211gpz g p z ρρ+-+为两断面测压管水头差Δh 。
令 ：g d dd Q 21)(442121-π=并定义为仪器常数。
于是h k Q ∆=可以看出，在已知文丘里流量计两断面的内径时，只要测得测压管水头差，即可得到计算流量Q 。
《水力学》期末考试实验指导书
流速 v 雷诺数 (cm/s) Re
状 态
层
1
流
上
临
2
界
流
紊
3
流
下
临
4
界
流
层
5
流
六、注意事项
9
水力学实验指导书
1．调整流量时，一定要慢，且要单方向调整（即从大到小或从小到大），不能忽大忽小。 2．指示剂开关的开度要适当，不要过大或过小。 3．判断临界流速时，一定要准确。 4．不要震动水箱、水管，以免干扰水流。 5．实验时一定要注意用电安全。 七、思考题 1．为什么调整流量时，一定要慢，且要单方向调整。 2．要提高实验精度，应该注意哪些问题？
水力学实验指导书
实验一 静水压强实验
一、实验目的 1．通过实验，掌握测量静水压强的基本技能，了解测压计的应用。 2．测定 X 液体的重度。 3．验证不可压缩流体静力学基本方程。
z p C g
二、实验设备
1 23 4 56
kK33 K11 kK22
如图所示，在一全透明密封有机玻璃箱内注水，并由一乳胶管将水箱与一可升降的调压 筒相连，调压筒的顶部与大气连通。水箱顶部装有排气阀 K1，另从孔口 K3 接出管子与测压 排中的三个 U 形比压计中的测管 1，3，5 相通，U 形比压计 1-2 与水箱不连通，内装液体 为油，γ 油<γ 水 ，U 形比压计 3-4、5-6 在测点 A 和 B（底部）与水箱接通。从开关 K2 接出 的管子插入另一容器中的染色水中。
2．接通电源，开启水泵给水箱供水。
3．到水箱里的水开始溢流后，轻轻打开尾阀，使管道通过小流量，再打开指示剂开关， 使颜色水流入管道。
4．反复缓慢增大（或减小）流量，仔细观察层流和紊流现象。
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实验1静水压强实验一、实验内容1、测量密闭容器内任一点A的压强p。
2、测量液体的容重（如酒精，高锰酸钾溶液等）。
二、实验原理由连通器原理，在容器上安装几根U形管，U形管一端与容器连通，一端开口与大气相通（见装置图），将要测量之溶液注入U形管内，若其中之一的容重r为已知，当容器内上部空气的压强大于或小于大气压强时，U形管中的二液面将有高差△h，由此根据水静力学基本方程p o=p a+rh 可计算出容器内的表面压强和容器的容重。
三、实验装置图四、操作程序1、检查仪器：打开密闭塞，检查装置是否放置水平。
如不平整平之。
2、按紧密闭塞，将活动盛水桶上升或下降，检查装置是否有漏气现象，若有漏气则各U形管之液面将不断变化，此时应找出漏气部位堵住漏气。
3、上述两步完成后即可进行实验。
实验分两种情形进行观测。
(1)p o > p a（用活动盛水桶调节）；(2)p o < p a（用活动盛水桶调节）。
4、观测对每种p o情形测读各U形管内液面之读数，并记入记录表格。
测读时应尽量减少误差。
五、记录表格六、实验成果（按上表列表计算）七、思考题1、调压玻璃筒的液面与开口测压管1的液面在任何情况下都在同一高度上吗？三者的液面有什么关系？2、提高或降低调压有机玻璃筒，为什么能改变密闭容器的液面压力p o？实验2 管道水头损失系数测定实验一、实验目的1、掌握测定管道局部水头损失系数ξ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、观察管径突然扩大时旋涡区测压管水头线的变化情况，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、实验装置实验装置及部分名称如图所示。
三、实验原理由于边界形状的急剧改变，主流就会与边界分离出现漩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局部水头损失。
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一系数的乘积表示：h j =ξgv 22式中： ξ—局部水头损失系数，也叫局部损力系数。
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。
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。
水力学(流体力学)实验指导书
水力学（流体力学）实验指导书编著：刘凡河北工程大学目录1、静水压强实验--------------------------------------------------------3-5页2 平面静水总压力实验-------------------------------------------- - 6-9页3、文丘里流量计实验------------------------------------------------10-12页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、伯努利演示实验--------------------------------------------------20-21页9、涡流系列演示实验------------------------------------------------22-24页实验一 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+pC gρ=）。
2、学习利用U 形管测量液体（油）的密度。
3、建立液体表面压强0p >a p ，0p <a p 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、实验设备在一全透明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
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C gp z =+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 gp z =+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gp ρ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 v v 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。
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。
工程水力学实训指导书16页word文档
工程水力学实训指导书水力学教研室2008-3-21目录一、灌溉引水系统（包括取水口及输水系统）的水力计算 (2)二、引水式电站的引水系统的水力计算 (4)三、水闸水力计算 (6)四、拦河溢流坝水力计算 (7)五、河岸溢洪道水力计算 (9)六、段村水利枢纽水利计算 (12)七、颖河拦河闸水力计算 (15)八、开敞式溢洪道水力计算 (16)工程水力学实训教学环节的目的是巩固学生对工程水力学的基本概念、基本原理和基本方法的掌握，加深对有关公式及图表的使用范围和使用方法的理解，加强理论联系实际及培养独立分析和解决实际问题的能力，使学生初步了解各种水工建筑物的水力计算过程，调动和提高学生学习专业课的积极性。
由于实际工程的多样性，条件千变万化，在每个具体的工程实例中，只能选取常见而又有代表性的条件。
一、灌溉引水系统（包括取水口及输水系统）的水力计算（一）基本资料为了从水库引水灌溉，在某水库的岸边修建一取水口，取水口后经过无压隧洞流入渠道。
为控制引水流量，取水口设有控制闸门，控制闸门通过竖井来操作，取水口前缘为喇叭口形，其后为断面尺寸不变的（矩形）压力引水段直至门孔，闸门后有一（在平面上）扩散段进入消力池，扩散段长度为12米。
从进口至闸门之间水流为有压流，门后转为无压流。
闸后有消力池，消力池后隧洞中水流保持缓流状态，水流出隧洞以后进入干渠。
引水系统的首部纵剖面构造情况见图1-1。
水库正常蓄水位为460.0米，取水口进口高程为442.0米。
根据规划，取水口过流能力的要求是：当水位在445.0米以上时，取水口取水流量不低于干渠的设计流量，Q=12m3/s。
取水口宽度为2米，取水口局部水头损失系数ζ=0.1，工作闸门及检修闸门共计局部水头损失系数ζ=0.3，沿程水头损失系数λ=0.016。
根据地形、地质条件，选定无压隧洞的底坡i=1/2000，隧洞以浆砌条石衬砌，糙率n=0.02，无压隧洞的横断面形状及尺寸见图1-2，结合施工条件确定隧洞净宽b=3.0米，隧洞直墙高度3.5米。
哈工大水力学实验指导书
水力学实验指导书哈尔滨工业大学市政环境学院实验中心二零一零年三月前言水力学实验是水力学课程中一个不可缺少的重要教学环节。
水力学实验的教育目的是：1. 在实验中观察水流现象，增强感性认识，巩固理论知识的学习。
2. 通过量测实验验证所学水力学原理，提高理论分析的能力。
3. 学会量测水力要素和使用基本仪器的方法，掌握一定的实验技能，了解现代量测技术。
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作风和融洽合作的共事态度以及爱护国家财产的良好风尚。
本指道书供交通学院学生使用。
实验一文丘里流量计校正实验一、实验目的：1、掌握文丘里流量计的测量原理；2、验证能量方程、连续方程；3、率定文丘里流量计的流量系数μ。
二、实验装置:本实验的装置如图1所示。
图1.文丘里实验装置图1、自循环供水器；2、实验台；3、调速器；4、整流板；5、恒压水箱；6、溢流板；7文丘里流量计；8、气阀；9、测压计；10、滑动标尺；11、多管压差计；12、实验调节阀。
图2.文丘里流量计结构图其中，文丘里流量计的结构如图2所示。
1－1断面d1=1.4cm；2－2断面d2=0.75cm。
三、实验原理：在文丘里流量计上取断面1－1，2－2列能量方程，令α1=α2=1，不计水头损失，可得：gv g p z g v g p z 2222222111+ρ+=+ρ+ (1)由连续性方程：2211A v A v =(2)得：22112112)(d dv A A v v == 代入（1）式，可得流量计算公式如下：⎥⎦⎤⎢⎣⎡ρ+-ρ+⨯-π=)()(21)(4221142121g p z g p z g d d d Q式中)()(2211gpz g p z ρρ+-+为两断面测压管水头差Δh 。
令 ：g d dd Q 21)(442121-π=并定义为仪器常数。
于是h k Q ∆=可以看出，在已知文丘里流量计两断面的内径时，只要测得测压管水头差，即可得到计算流量Q 。
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目录实验须知 (1)实验一自循环流动演示实验 (5)实验二水击综合实验 (2)实验三流体静力学实验 (16)实验四雷诺实验 (36)实验五不可压缩流体恒定流能量方程(伯努利方程)实验 (31)实验六不可压缩流体恒定流动量定律实验 (39)实验须知一、实验基本要求1．认真预习实验讲义、教材的有关原理部分，弄懂实验的大致步骤、主要设备、实验方法，熟悉实验中要接触的化学物质的物理、化学性质及操作时应注意的事项，完成预习报告。
2．实验过程中，认真操作，细心观察，深入思考，以科学的态度填写实验原始数据记录。
3．实验结束后，认真处理数据，完成思考题，并编写项目齐全、整洁、清楚的实验报告。
二、实验注意事项1．遵守实验室的各项制度，听从指导教师的安排。
2．准时进入实验室，不准吸烟、吃零食，不准大声喧哗。
3．爱护各种仪器设备（电动搅拌器、循环水真空泵、电炉、各类玻璃仪器），轻拿轻放，未经指导教师同意不得动用与本实验无关的仪器。
4．对实验中损坏的仪器应及时登记，并报告指导教师，等待处理。
5．格外注意水、电的使用，防止触电及热灼伤发生，电炉严禁直接放在实验台上加热。
6．在实验过程中，保持实验室整洁卫生，实验台面无杂物、无积水，实验完毕，一好水电阀门。
7．实验数据（实验现象及产量）记录经指导教师签字后方可离开实验室。
三、实验报告实验报告是实验的总结，整理实验结果也是一种基本训练。
因此，要求各自独立完成实验报告。
实验报告文句应力求简明，书写清楚，正确使用标点。
实验报告封面上中应正确填写出课程名称、专业、班级、姓名等信息。
应在规定时间内交给指导教师批阅。
实验报告应包括下列内容：1．实验目的及要求2．实验原理3．实验步骤（包括主要仪器、药品和实验方法及步骤）4．数据记录及处理（含实验现象及产量）5．实验结果讨论与思考题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。
7、显示“双稳放大射流阀”流动原理。
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。
由此可知，孔板流量计的过流阻力较大；圆弧进口管嘴流量计入流顺畅，管嘴过流段上无边界层分离和旋涡产生：在圆形弯道段，边界层分离的现象及分离点明显可见，与直角弯道比较，流线较顺畅，旋涡发生区域较小。
3、在每一转弯的后面，都因边界层分离而产生旋涡。
转弯角度不同，旋涡大小、形状各异。
在圆弧转弯段，流线较顺畅，该串联管道上，还显示局部水头损失叠加影响的图谱。
在非自由射流段，射流离开喷口后，不断卷吸周围的流体，形成射流的紊动扩散。
在此流段上还可看到射流的“附壁效应”现象。
4、在转弯、分流、合流等过流段上，有不同形态的旋涡出现。
合流涡旋较为典型，明显干扰主流，使主流受阻，这在工程上称之为“水塞”现象。
为避免“水塞”，给排水技术要求合流时用45°三通连接。
闸阀半开，尾部旋涡区较大，水头损失也大。
蝶阀全开时，过流顺畅，阻力小，半开时，尾涡紊动激烈，表明阻力大且易引起振动。
蝶阀通常检修用，故只允许全开或全关。
5、单圆柱绕流时的边界层分离状况，分离点位置、卡门涡街的产生与发展过程以及多圆柱绕流时的流体混合、扩散、组合旋涡等流谱。
（1）边界层分离将引起较大的能量损失。
（2）卡门涡街圆柱的轴与来流方向垂直，在圆柱的两个对称点上产生边界层分离后，不断交替在两侧产生旋转方向相反的旋涡，并流向下游，形成冯·卡门(V on Karman)“涡街”。
多圆柱绕流，被广泛用于热工中的传热系统的。
“冷凝器”及其他工业管道的热交换器等，流体流经圆柱时，边界层内的流体和柱体发生热交换，柱体后的旋涡则起混掺作用，然后流经下一柱体，再交换再混掺。
换热效果较佳。
6、流线形柱体绕流，这是绕流体的最好形式，流动顺畅，形体阻力最小。
又从正、反流线体的对比流动可见，当流线体倒置时，也现出卡门涡街。
因此，为使过流平稳，应采用顺流而放的圆头尖尾形柱体。
7、经喷嘴喷射出的射流(大信号)可附于任一侧面，若先附于左壁，射流经左通道后，向右出口输出；当旋转仪器表面控制圆盘，使左气道与圆盘气孔相通时(通大气)，因射流获得左侧的控制流(小信号)，射流便切换至右壁，流体从左出口输出。
这时若再转动控制圆盘，切断气流，射流稳定于原通道不变。
如要使射流再切换回来，只要再转动控制圆盘，使右气道与圆盘气孔相通即可。
三、实验仪器四、实验步骤1、起动打开旋钮，关闭掺气阀，在最大流速下便显不回网侧下水道充满水。
2、掺气量调节旋动调节阀5，可改变掺气量(ZL--7型除外)。
注意有滞后性，调节应缓慢，逐次进行，使之达到最佳显示效果。
掺气量不宜太大，否则会阻断水流或产生振动(仪器产生剧烈噪声)。
五、实验现象分析与讨论1、旋涡的大小和紊动强度与流速有何关系？2、突扩段比突缩段的局部水头损失大小比较？3、合流涡旋较为典型，明显干扰主流，使主流受阻，这在工程上称之为‘‘水塞”现象。
为避免“水塞”应采取什么措施？4、流线形柱体绕流，这是绕流体的最好形式，流动顺畅，形体阻力最小。
又从正、反流线体的对比流动比较，为使过流平稳，应采用哪种流线体？实验二水击综合实验一、实验目的1．观察管道水击现象的发生、传播与消失过程，增强对水击现象的感性认识。
2．量测水击引起的压强增量，加深对水击影响的定量认识。
3．了解水击的利用—水击扬水原理。
4．通过调压室水位振荡现象的演示，以及使用调压室前、后水击压强增量的变化情况，了解调压室消减水击压强的作用。
二、实验原理1、水击的产生：在有压管道中，由于某种原因（如迅速关闭或开启阀门、水泵机突然停电等）使得水流速度发生突然的变化，从而引起管内压强急剧升高和降低的交替变化以及水体、管壁压缩与膨胀的交替变化，并以波的形式在管中往返传播的现象称为水击（或水锤）。
2、水击的危害：强烈震动、噪声和声穴，有时甚至引起管道的变形、爆裂或阀门的损坏（工程安全问题）。
3、水击的利用——水击扬水原理（可利用水击产生的压强将水提升到高处）。
水击扬水机由图中的l、9、11、12、13、5、4、2等部件组成。
水击发生阀11每关闭一次，在水击室13内就产生一次水击升压，逆止阀12随之被瞬时开启，部分高压水被注入压力室5，当阀4开启时，压力室的水便经出水管2流向高处。
由于阀11的不断运作水击连续多次发生，水流亦一次一次地不断注入压力室，因而便源源不断地把水提升到高处。
这正是水击扬水机工作原理，本仪器扬水高度为37cm，即超过恒压供水箱的液面达1.5倍的作用水头。
水击扬水虽然能使水流从低处流向高处，但它仍然遵循能量守恒规律。
扬水提升的水量仅仅是流过供水管的一部分，另一部分水量通过阀11的阀孔流出了水击室。
正是这后一部分水量把自身具有势能(其值等于供水箱液面到阀11出口处的高差)，以动量传输的方式，提供了扬水机扬水。
由于水击的升压可达几十倍的作用水头，因而若提高扬水机的出水管2的高度，水击扬水机的扬程也可相应提高，但出水量会随着高度的增加而减小。
4、水击危害的消除——调压筒(井)工作原理如上所述，水击有可利用的一面，但更多的是它对工程具有危害性的一面。
例水击有可能使输水管爆裂。
为了消除水击的危害，常在阀门附近设置减压阀或调压筒(井)、气压室等设施。
本仪器设有由阀l0和调压筒6组成水击消减装置。
实验时全关阀4、全开阀10。
然后手动控制阀11的开与闭。
由气压表3可见，此时，水击升压最大值约为120m汞柱，其值仅为阀10关闭时的峰值的l／3。
同时，该装置还能演示调压系统中的水位波动现象。
当阀11开启时，调压筒中水位低于供水箱水位(以下称库水位)，而当阀11突然关闭时，调压筒中的水位很快涌高且超过库水位，并出现和竖立U形水管中水体摆动现象性质相同的振荡，上下波动的幅度逐次衰减，直至静止。
三、仪器简介1、仪器装置简图本实验仪由恒压水箱、供水管、调压筒、水击室、压力室、气压表、扬水机出水管、水击发生阀、水泵、可控硅无级调速器及集水箱等组成其装置如下图所示。
1、恒压水箱2、水击扬水机出水管3、气压表4、扬水机截止阀5、压力室6、调压筒7、水泵8、水泵吸水管9、供水管10、调压筒截止阀11、水击发生阀12、逆止阀13、水击室14、集水箱15、底座16、回水管四、实验步骤：1、通电试验放水前插上市电220V电源，顺时针旋转调速器旋钮，水泵启动。
2、启动水击发生阀11启动阀11，必须先向下推开，并使过水系统中的空气全部排出，然后松手，阀11就会自动地往复上下运动，时开时闭而发生水击。
3、量测水击压强量测时，应全关阀10和4。
4、水击扬水实验应全开阀4，全关阀10。
5、调压井实验应全关阀4，全开阀10。
五、实验数据记录及实验现象记录1、无调压井时水击压强达到的最大值,有调压井时水击压强达到的最大值，并分别与位置水头比较2、扬水机演示现象六、实验结果分析及讨论1、水击产生的压强值与工作水头值比较有何结论？2、水击预防措施有哪些？3、若改变扬水机出水管的高度，水击扬水机扬程是否会提高，且出水管水量有何变化？4、直接水击和间接水击的区别？实验三 流体静力学实验一、实验目的要求1．掌握用测压管测量流体静压强的技能；2．验证不可压缩流体静力学基本方程；3．通过对诸多流体静力学现象的实验分析研讨，进一步提高解决静力学实际问题的能力。