水力学实验报告

. . . . ..水力学实验指导书及实验报告专业班级学号河北农业大学城建学院目录实验（一）伯努利方程实验............................................................ - 1 -实验（二）动量定律实验................................................................ - 4 -实验（三）文丘里实验.................................................................... - 8 -实验（四）孔口与管嘴出流实验.................................................. - 10 -实验（五）雷诺实验...................................................................... - 12 -实验（六）沿程水头损失实验...................................................... - 14 -实验（七）局部阻力损失实验...................................................... - 17 -实验（一）伯努利方程实验一、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，对实验中出现的动水水力现象进行分析，加深对能量方程的理解；2.掌握一种测量流体流速的原理：3.验证静压原理。

二、实验原理在恒定总流实验管内，沿水流方向的任一断面i（实验管的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ见图1），可写22从静压管的读数算出hw图２伯努利方程实验仪结构示意图1.水箱及潜水泵；2.上水管；3.电源；4.溢流管；5.整流栅；6.溢流板；7.定压水箱；8.实验细管；9. 实验粗管；10.测压管；11.调节阀；12.接水箱，计量水箱；13.量杯{自备}；14.回水管；15.实验桌。

四、实验步骤1.记录有关常数：dⅠ、dⅡ、dⅢ、dⅣ、各管道轴线高程、水箱液面高程；2.水箱充水；3.接好电源，启动水泵，系统充水赶气，过程中维持溢流板稍许溢流；4.检查各处是否有漏水；5.关闭流量调节阀11，观察并记录各动静压管上的液面高度，自由液面的高度；6.全开流量调节阀，测读并记录各测管的液面高程，体积流量；7.关小流量调节阀，测读并记录各测管的液面高程，体积流量；8.重复步骤7一次；9.试验完毕，停泵，断开电源，清洗现场。

五、试验数据记录与整理1.记录有关读数实验装置编号Nod1= 1..4㎝，d2= 2.6㎝，d3= 1.4㎝，d4= 1.4 ㎝2.测读记录pzγ+值表表1 pz γ+（单位：cm ）值表 基准线选在表中带“*”的1、3、5、7测点为毕托管测点，测量相应位置的总水头；而2、4、6、8测点测量相应位置的测压管水头。

3.速度水头值计算表4.总水头22pv z gαγ++值计算表表3 总水头2p v z α++值计算表六、思考题1.流量增大，测压管水头线有何变化？为什么？2.毕托管所测试的总水头线与实测（体积法测流）的总水头线，一般略有差异，试分析其原因。

3.测压管水头线和总水头线的沿程变化有何不同？为什么？实验（二）动量定律实验X 对X 轴列动量方程：)(1122X X X Xv v Q R Fββρ-==∑式中：X R —水箱对水流的反作用力；ρ—实验温度、压力下水的密度； Q —水箱出水流量； 12,ββ—动量修正系数，取1：X v 1—水箱水面的行近流速在X 轴上的投影，取0； X v 2—出口断面的平均流速在X 轴上的投影；2.根据力矩平衡计算X R ： （1）X R 对转轴取力矩MM=X R L 式中：L —出口中心至转轴的距离；动平衡时得到实测力矩O M ： S G M O ∆= 式中：G —平衡砝码重量； S ∆—S ∆=S-O S ； O S —未出流平衡砝码至转轴的距离；S —出流时动态平衡时砝码至转轴的距离。

式中：X R —平板对水流的反作用力；X v 1—喷嘴出口平均流速在X 轴的投影，即流速； X v 2—Ⅱ—Ⅱ断面平均流速在X 轴的投影，取0；2.根据力矩平衡计算X R ：对O 点取矩，则有：M=R ‘X L 1式中：1L —水流冲击点至O 点的距离； 动平衡时得到实测力矩O M ：2GL M O =式中：G —砝码重量； 2L —砝码作用线到O 点的距离。

此时0M M ，可由力矩平衡计算得R‘X。

三、实验装置1.动量实验装置1台，结构示意见图3；2.量水桶1只；3.电子称1台；4.秒表1块。

图3： 实验装置结构示意图1.实验水箱；2.控制阀门；3.高位水孔；4.低位水孔 ；5.砝码 ；6.转动轴承；7.挡板；8.固定插销；9.水平仪；10.喷嘴；11.水泵；12.水箱；13.挡水板；14.实验台支架 四、实验步骤（一）水箱实验 1.储水箱充水；2.接电源，启动泵，向实验水箱充水，关小进水阀2，实验过程中使溢流板稍许溢流；3.拔出插销，调整平衡（移动砝码，使水平仪气泡居中），测读并记录S ；4.拔出低孔塞，出流稳定后，砝码调位，使水平仪气泡居中，测读S ，计量水体积V 、量水时间t ；5.重复步骤4一次；6.停止水泵，待实验水箱水位教低时塞住底孔；7.步重复骤2、3；8.拔去高孔塞，出流稳定后，砝码调位，使水平仪气泡居中，测读S,测量水体积、计量时间； 9.重复步骤8一次；10.实验完毕，实验水箱插上定位插销。

（二）平板实验1.同步骤（一）1、2；2.在拉链端加50克砝码，开启并调节射流阀门，使平板保持垂直位置；3.稳定后，测读并记录砝码重量，计量水体积V ，量水时间t ；4.改变砝码重量，调节射流阀门，使平板保持垂直位置；5.重复步骤3；6.实验完毕，停止水泵，断开电源。

五、实验数据记录与整理 1.记录水箱实验数据并计算d 圆锥管嘴= cm ，d 圆柱管嘴= cm ，高L = cm ，低L = cm2.记录平板实验数据并计算仪器常数(实测)：d= cm ，L 1= m ，L 2= m六、思考题分析理论计算R X 与测定R ‘X 产生偏差的原因。

实验（三）文丘里实验一、实验目的1.通过测定流量系数，掌握文丘里流量计测量管道流量的技术。

2.验证能量方程的正确性。

二、实验原理如果能求得任一断面的流速v ，然后乘以面积A ，即可求出理论流量Q'。

计算模型如图1所示：图1 文丘里流量计流量计算模型根据能量方程和连续性方程，可得不计阻力作用的文氏管过水能力关系式h K P Z P Z g d d d Q ∆=+-+-=)]()[(21)(4'221142121γγπ式中：g d dd K 21)(442121-=π，为文丘里流量计结构参数。

)()(2211γγP Z P Z h +-+=∆，为断面测压管水头差由于阻力的存在，实际通过流量Q 恒小于理论流量Q ’，故引入无量纲流量修正系数μ。

h K Q Q Q ∆=='μ或h K Q Q ∆==μμ'三、实验装置1.文丘里流量计实验装置1台，结构示意图（见图2）；2.秒表1只；3.温度计1支。

图2、实验装置结构示意图1.水箱及潜水泵；2.上水管；3. 溢流管；4. 电源开关；5.整流栅；6.溢流板；7.接头；8. 实验管段；9. 文丘里管；10. 调节阀；11. 接水箱；12. 计量水箱；13. 回水管；14．实验桌。

四、实验步骤1.水箱充水；2.接好电源，启动水泵；3.调节进水阀，全开出水阀，过程中溢流板保持稍许溢流；4.稳定后，测读并记录测压管水头h 1、h 2、时间间隔t 、水量ΔV ；5.分6—8挡，关小出水阀，测读并记录h 1、h 2、t 、ΔV ； 6实验完毕，停止水泵，断开电源，清扫场地。

五、实验数据记录与计算1 记录计算有关数据 d 1= 1.4cm, d 2= 0.8 cm 实验装置编号No水箱液面标尺值0H = cm ，管轴线高程表尺值 H = cm 。

2 试验数据记录与整理见表1本试验中，影响文丘里管流量系数大小的因素有那些？哪些因素最为敏感？可从h g d d Q ∆-=--244142πμ着手分析。

对一个具体的文丘里管最大作用水头可为多大？可从文丘里管喉颈处容易产生真空，允许最大真空值为6－7mH 2O 着手分析。

实验（四）孔口与管嘴出流实验一、实验目的；1.掌握孔口与管嘴出流的流速系数、流量系数、侧收缩系数、局部阻力系数的测量技术；2.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。

二、实验原理对于薄壁孔口和管嘴出流有：Q ϕεμ== 当已知A ，测知Q 、H 0后，可计算：流量系数μ=当测得收缩半径dc ，或由经验数据取定dc 后，可计算：收缩系数 22c c Ad A d ε== 流速系数μϕε===阻力系数 211ξϕ=-三、实验装置1.孔口与管孔出流仪1台，基本结构如图1所示；2.1000ml 量筒1只，秒表1块，卡尺1支。

图1 实验台简图1.实验台支架2.供水调节阀3.孔口4.直角管嘴5.标尺6.测压管7.水杯8.溢流管9.自循环供水泵10.溢流箱11.溢流板12.稳压孔板13.稳水箱14.供水管15.水槽16.防溅板四、实验步骤1.记录有关实验常数；2.接通电源启动水泵，使恒压水箱充水，至溢流后，调节阀门使溢流板上保持少量溢流；3.待水面稳定后，测记水箱水面高程标尺读数H1，用体积法（或重量法）测记孔口出流量Q（要求重复测量三次，时间尽量长些，在15秒以上，以求准确），测量完毕。

4.依照上法，测记管嘴水箱水面高程及标尺读数H1及流量Q，观察和量测直角管嘴出流的真空情况。

5.实验完毕，停止水泵，断开电源，关闭阀门3，清理实验桌面及场地。

6.注意事项：（1）用卡尺侧记收缩断面直径和收缩断面位置于孔口的距离；（2）以上实验时，注意观察各出流的流股形态。

五、实验数据记录与整理1.有关常数：设备编号孔口d=0.8cm 出口高程Z1= cm直角管嘴d=0.8cm 出口高程Z2= cm六、思考题1.结合观测不同类型管嘴与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0.1d H >时，孔口出流的侧收缩率较0.1dH<时有何不同？实验（五）雷诺实验一、实验目的1.观察液体在不同流动状态时流体质点的运动规律；2.观察流体由层流变紊流及由紊流变层流的过度过程；3.测定液体在圆管中流动时的下临界及上临界雷诺数Re c 二、实验原理流体在管道中流动，具有两种不同的流动状态。