局部水头损失量测实验-清华版
管道局部水头损失实验(完成)
武汉大学教学实验报告学院：水利水电学院 专业：水利水电工程全英文班 2013年6月22日实验名称 管道局部水头损失实验 指导老师 姓名吴前进年级11级学号2011301580067成绩一：预习部分1：实验目的 2:实验基本原理3：主要仪器设备（含必要的元器件，工具）一、实验目的1、掌握测定管道局部水头损失系数ζ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、观测管经突然扩大时旋涡区测压管水头线的变化情况和水流情况，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、实验原理由于边界形状的急剧改变，水流就会与边界分离出现旋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与系列的乘积表示。
gvh j 2ζ=式中：ζ—局部水头损失系数。
系数ζ是流动形状与边界形状的函数，即ζ= f （Re ，边界形状）。
一般水流Re 数足够大时，可认为系数ζ不再随Re 数而变化，而看作常数。
管道局部水头损失目前仅有突然扩大可采用理论分析，并可得出足够精确的结果。
其他情况则需要用实验方法测定ζ值。
突然扩大的局部水头损失可应用动量方程与能量方程及连续方程联合求解得到如下公式：22112112122222)1(,2)1(,2A Ag v h A Ag v h j j -==-==ζζζζ 式中，A 1和v 1分别为突然扩大上游管段的断面面积和平均流速；A 2和v 2分别为突然扩大下游管段的断面面积和平均流速。
三、实验设备实验设备及各部分名称如图一所示。
二：实验操作部分1：实验数据，表格及数据处理 2：实验操作过程（可用图表示） 3结论图一 局部水头损失实验仪四、实验步骤1、熟悉仪器，记录管道直径D 和d 。
2、检查各测压管的橡皮管接头是否接紧。
3、启动抽水机，打开进水阀门，使水箱充水，并保持溢流，使水位恒定。
局部水头损失实验研究
局部水头损失实验研究王霞;周浪花;朱贝贝;刘凤林【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2011(30)28【摘要】局部水头损失实验用来测量流体在经过局部管件时能量损失大小.实验中,若操作不当,会造成较大误差.操作中常犯的错误无非有测压管液面未调平、测压管液面不稳定开始读数等,这文章针对这些不当操作,分析研究操作不当对实验数据的影响.通过数据的比较,可以了解哪些错误操作对实验影响较大,不能忽略.%Local head loss experiment is used to measure the energy loss when the liquid passes the local parts of the pipe. In the experiment, there are big errors because of wrong operations. There are several types of wrong operations, such as the weighing scale does not keep balance, reading the data before the piezometers are fixed, and so on. This paper is aimed at these wrong operations, analysing the influence caused by the wrong operations. By comparison, we get to know that some wrong operation's influence is huge, and cann't be ignored. What we can do is to try our best to avoid the wrong operations.【总页数】2页(P310-311)【作者】王霞;周浪花;朱贝贝;刘凤林【作者单位】延安大学能源与环境工程学院,延安716000;长庆油田第一采油厂,延安716000;延安大学能源与环境工程学院,延安716000;长庆油田第一采油厂,延安716000【正文语种】中文【中图分类】TV131.2+2【相关文献】1.贵州山区输水管道局部水头损失计算方法探讨 [J], 徐言志2.长距离供水工程管道接头局部水头损失系数取值分析 [J], 刘穆峰3.R型水跃局部水头损失系数与跃后水深的计算 [J], 傅铭焕; 钱家欢4.考虑断面形变的贴片式滴灌带局部水头损失研究 [J], 王亚林;鞠学良;李萌;胡紫寒;赵永宏5.连续突变管道流动局部水头损失建模研究 [J], 方斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
局部水头损失实验
记录有关常数
计量水箱面积S=2020 cm2
大圆管直径D=管局部损失实验
2g V2
h
六、课后
（1）完成实验报告 重点：实验数据分析处理
（2）回答思考题 如不忽略管段的沿程水头损失hf，所测出的值比实际
局部水头损失实验
一、实验目的
1．掌握测定局部阻力的技能； 2．通过对圆管突扩、突缩、阀门处局部阻力和 阻力系数的实验结果分析，加深对局部水头损失 机理的理解。
二、实验设备
恒压水箱 实验管
压差板
计量水箱
供水箱
图1
回水管
三、实验原理
（1）局部水头损失常用流速水头与局部水头损失系数
的乘积表示：
hm
V2 2g
（2）局部阻力产生的主要原因是由于流体流经管路中 阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部位置时所引起的 压力损失，在局部阻力件左右两侧的测压点间列伯努利 方程有（此时忽略测点间的沿程水头损失）
hm
P
V2 2g
即
2g V2
h
四、实验步骤
（1）实验前准备工作 首先，开启水泵，全开上水阀门使水箱注满水，再
的值偏大还是偏小？为什么？ 在相同管径变化条件下，相应于同一流量，其突然扩
大的值是否一定大于突然缩小的值？ 随着阀门开度逐渐减小，其局部水头损失系数如何变
化？
04 局部水头损失实验
§8 局部水头损失实验8.1 实验目的和要求1.学习掌握三点法、四点法测量局部阻力因数的技能，并将突扩管的实测值与理论值比较，将突缩管的实测值与经验值比较；2.通过阀门局部阻力因数测量的设计性实验，学习二点法测量局部阻力因数的方法。
8.2 实验装置1．实验装置简图实验装置及各部分名称如图8.1所示。
图8.1 局部水头损失实验装置简图1.自循环供水器2.实验台3.可控硅无级调速器4.恒压水箱5.溢流板6.稳水孔板7.圆管突然扩大8.气阀9.测压计10.测压管①~⑥11.滑动测量尺12. 圆管突然收缩13.实验流量调节阀14.回流接水斗15.下回水管2．装置说明实验管道由圆管突扩、突缩等管段组成，各管段直径已知。
在实验管道上共设有六个测压点，测点①－③和③－⑥分别用以测量突扩和突缩的局部阻力因数。
其中测点①位于突扩的起始界面处，这里引用公认的实验结论 “在突扩的环状面积上的动水压强近似按静水压强规律分布”，认为该测点可用以测量小管出口端中心处压强值。
气阀8用于实验开始时排除管中滞留气体。
3．基本操作方法(1) 排气。
启动水泵待恒压水箱溢流后，关闭实验流量调节阀13，打开阀8排除管中滞留气体。
排气后关闭阀8，并检查测压管各管的液面是否齐平，若不平，重复排气操作，直至齐平。
(2) 测压管水头用测压计测量，基准面可选择在滑动测量尺零点上。
(3) 流量测量。
实验流量用阀13调节，流量由称重法测量，用秒表计时，用电子称称重。
8.3 实验原理流体在流动的局部区域，如流体流经管道的突扩、突缩和闸门等处(图4.4.2)，由于固体边界的急剧改变而引起速度分布的变化，甚至使主流脱离边界，形成旋涡区，从而产生的阻力称为局部阻力。
由于局部阻力作功而引起的水头损失称为局部水头损失，用h j 表示。
局部水头损失是在一段流程上，甚至相当长的一段流程上完成的，如图8.2，断面1至断面2，这段流程上的总水头损失包含了局部水头损失和沿程水头损失。
水力学 局部水头损失量测实验
水力学局部水头损失量测实验水力学是研究水流流动特性的学科，它旨在研究和分析水的流动机理，以便系统和准确地描述水的流动过程。
水头损失（水头损耗）是指水流穿过管道时，由于中间的障碍（包括水力阀、排污阀等）而产生的纵向阻力，致使水体所带来的机械能（抽水机提升的能量）减少所拥有的水头，这就是水头损失所指的含义。
局部水头损失量测实验是水力学专业研究的一个基本实验，其目的是为了研究设立的管道中的流体的流变属性，它能够反映在流线方向上的变化和弯半径变化，观测流体动力学参数的变化情况，从而为提高大型水工结构的效率提供科学依据。
它主要分为直管内流测试和阀体内流测试，其原理大致相同。
实验首先安装实验装置，将直管和阀体安装在垂直安装，装置包括液体填充管、正压值表、胸管、水池和控制器等，将实验水体从水池中泵出穿行其中，实验过程采用液体温度和压力的定时记录和比较，计算出不同的参数值，用来检验水头损失的大小。
经过实验，此种装置能够很好地检测出管道中水头损失的大小，可以改善水力学模型以及水力结构的设计。
本实验中，我们在设计水工结构MyCompany制造的水池处，进行局部水头损失量测实验，首先将水池罩体（此处用以安装阀体）安装完毕后，将水填充至下料管中，打开压力表，检查压力变化。
随后，安装完成的阀体依次加入，当装置安装完成后，系统会自动开启流量计，以观察水头损失的变化。
在实验过程中，我们经过重新检查参数，得出结论：原告安装完成后，液体填充和排水阀理想运转情况下，可以使实验控制区域水头损失控制在100厘米以内。
在实验过程中，我们也可以观测流线的变化的变化趋势，并根据实验室的数据，研究出来的结果除了对水力学领域的新发现之外，还可以作为其他设计和制造水工结构的参考依据。
总的来说，局部水头损失量实验是一种能够反映管道内水头损失大小的实验和装置，能够提高大型水工结构的效率并得出新的研究发现。
而在MyCompany制造的水池处，我们完成了局部水头损失量实验，得出结论：在此安装完成后，液体填充和排水阀运行情况下，可以使实验控制区域水头损失控制在100厘米以内。
水力学 局部水头损失量测实验
= ( A2 A1
− 1)2
v22 2g
≡ζ2
v22 2g
，
或
hj
=
(v2 − v1)2 2g
= (1 −
A1 )2 A2
v12 2g
≡
ζ1
v12 2g
.
可见
ζ1
= (1 −
A ( A2 A1
− 1)2 .
z 突扩圆管局部水头损失之所以能够导出上述解析表达式是因为：①我们假设 1-1 断面上
2． 掌握测定管道局部水头损失系数的方法，并将突扩管的实测值与理论值比较，将突缩管 的实测值与经验值比较。
3． 学习用测压管测量压强和用体积法测流量的实验技能。
实验步骤
1． 认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。 2． 查阅用测压管量测压强和用体积法（手工、自动）量测流量的原理和步骤。 3． 对照实物了解仪器设备的使用方法和操作步骤，做好准备工作后，启动抽水机，打开进
实验数据记录
仪器编号：
有关常数：d1 = mm，d2 =
mm
测
测管液面高程读数
次
∇ 1 ∇ 2 ∇ 3 ∇ 4 ∇ 5 ∇ 6 ∇ 7 ∇ 8 ∇ 9 ∇ 10 ∇ 11 ∇ 12 ∇ 13 ∇ 14 ∇ 15
1
2
#
测次
测管液面高程读数
∇ 16
∇ 17
∇ 18
∇ 19
∇ 20
∇ 21
1
2
#
流量
Δt
ΔV
应尽可能接近，又要保证局部水头损失全部产生在两断面之间。经过测量两断面的测管
水头差和流经管道的流量，进而推算两断面的速度水头差，就可测得局部水头损失。
z 局部水头损失系数是局部水头损失折合成速度水头的比例系数，即
4、局部水力损失实验
四、局部水力损失实验一、实验目的1．掌握实验法测量局部阻力系数的技能；2．通过对圆管突扩局部阻力系数公式（包达公式）和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析；3．加深对局部阻力损失机理的理解。
二、实验原理1、流体力学综合实验台（如图所示）流体力学综合实验台1、供水箱2、水泵3、上水管4、溢流水箱5、恒压水箱6、染色计漏斗7、伯努利方程组件8、局阻组件 9、雷诺实验组件 10、测压计 11、流量调节阀 12、备件箱 13、计量水箱 14、实验桌2．局部损失实验组件（如图所示,单位：cm）A B C DA’B’C’D’有压管道恒定流遇到管道边界的局部突变的尾部时，流动会分离并产生旋涡，造成不可逆的能量耗散。
与沿程损失不同，这部分损失集中损失在管道边界的突变处，称为局部水头损失。
(1)突然扩大根据伯努利方程，可列出局部结构的前后两个断面，局部水头损失这里我们认为因边界突变造成的能量损失全部产生在1-1，2-2两断面之间，不再考虑沿程损失。
上游断面1-1应取在由于边界的突变，水流结构开始发生变化的渐变流段中，下游2-2断面则取在水流结构调整刚好结束，重新形成渐变流段的地方。
总之，两断面应尽可能接近，又要保证局部水头损失全部产生在两断面之间。
经过测量两断面的测管水头差和流经管道的流量，进而推算两断面的速度水头差，就可测得局部水头损失。
3、局部水头损失系数是局部水头损失折合成速度水头的比例系数，即当上下游断面平均流速不同时，应明确它对应的是哪个速度水头？例如，对于突扩圆管就有和之分。
其它情况的局部损失系数在查表或使用经验公式确定时也应该注意这一点。
通常情况下对应下游的速度水头。
根据动量方程和伯努利方程，我们可以从理论上，推导出局部阻力系数公式（包达公式），2211)1(AA-=ζ。
将实验结果与理论值相比较，分析产生误差的原因。
(2)突然缩小同样道理，我们也可测定突然缩小管路局部阻力系数。
四、实验方法与步骤1．测记实验有关常数。
沿程水头损失量测实验-清华版
原理简介● 对于通过直径不变的圆管的恒定水流，沿程水头损失为：hgp z gp z h f ∆ρρ=+-+=)()(2211，即上下游量测断面的比压计读数差。
沿程水头损失也常表达为：gvd l h f 22λ=，λ称为沿程水头损失系数，l 为上下游量测断面之间的管段长度，d 为管道直径，v 为断面平均流速。
若在实验中测得h ∆和断面平均流速，则可直接得到沿程水头损失系数：gvd l h 22∆=λ● 不同流动型态及流区的水流，其沿程水头损失与断面平均流速的关系是不同的。
层流流动中的沿程水头损失与断面平均流速的1次方成正比；紊流流动中的沿程水头损失与断面平均流速的1.75~2.0次方成正比。
● 沿程水头损失系数λ是相对粗糙度dk s 与雷诺数e R 的函数，k s 为管壁当量粗糙，νvdR e=（其中ν为水的运动粘滞系数）。
● 圆管层流流动eR 64=λ，● 光滑圆管紊流流动可取413164.0eR =λ)10(5<eR.可见在层流流动和紊流光滑区，沿程水头损失系数λ只取决于雷诺数。
● 粗糙圆管紊流流动2)74.12/lg2(1+=sk d λ，沿程水头损失系数λ完全由粗糙度决定，与雷诺数无关，此时沿程水头损失与断面平均流速的平方成正比，所以紊流粗糙区通常也叫做‘阻力平方区’。
● 在紊流光滑区和紊流粗糙区之间存在过渡区，此时沿程水头损失系数λ与雷诺数和粗糙度都有关。
● 粗糙系数n 可按下列公式进行计算：618R gn λ=，式中R 为管道的水力半径，圆管的水力半径R = d /4，该式适用于紊流粗糙区。
实验设备本实验分别在直径不同的玻璃管、细铜管、粗铜管、粗铁管和人工加糙管中进行。
由于不同管道中流量和水头损失的数值差别很大，故采用不同的量测方法。
各组可按照所选管道，采用相应的设备及量测仪器。
本实验对于各种管道均采用比压计（或水银比压计）量测水头损失，流量的量测分别用三角堰、体积法进行。
局部水头损失实验研究
局部水头损失实验研究作者：王霞周浪花朱贝贝刘凤林来源：《价值工程》2011年第28期摘要：局部水头损失实验用来测量流体在经过局部管件时能量损失大小。
实验中，若操作不当，会造成较大误差。
操作中常犯的错误无非有测压管液面未调平、测压管液面不稳定开始读数等。
这文章针对这些不当操作，分析研究操作不当对实验数据的影响。
通过数据的比较，可以了解哪些错误操作对实验影响较大，不能忽略。
Abstract: Local head loss experiment is used to measure the energy loss when the liquid passes the local parts of the pipe. In the experiment, there are big errors because of wrong operations. There are several types of wrong operations, such as the weighing scale does not keep balance, reading the data before the piezometers are fixed, and so on. This paper is aimed at these wrong operations, analysing the influence caused by the wrong operations. By comparison, we get to know that some wrong operation's influence is huge, and cann't be ignored. What we can do is to try our best to avoid the wrong operations.关键词：局部水头；能量损失；测压管Key words: local head；energy loss；piezometers中图分类号：TV131.2+2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）28-0310-020 引言流体在管道中流动时存在存在能量损失，例如长庆油田等油田的油气在输送时，要流经复杂繁琐的各种管道，会损耗很多能量。
局部损失实验
局部阻力损失实验局部水头定义及局部阻力产生的原因：在边界急剧变化的区域，由于速度的大小和方向发生急剧变化而产生漩涡，导致流动阻力大大增加，形成了比较集中的能量损失，叫局部水头损失，记作h。
一般发生在j渐扩渐缩段（如发动机喷管，风洞发散段），突扩突缩段(输送流体的管路直径变化俗称变径部位），阀门，弯管，分流合流等部位。
局部水头损失在流体运行系统中是大量存在的，雷诺数越大，在计算中越要被充分考虑。
局部损失种类繁多，大部分不能用理论方法计算，需要用实验来测定。
本实验指定用三点法和四点法测量突扩和突缩这种类型局部阻力损失系数。
一、实验目的要求1、掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能。
2、通过对园管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径。
3、仔细观察流动图谱，加深对局部阻力损失机理的理解。
4、了解测量局部阻力损失的一般思路和方法。
二、实验装置实验装置如图7.1所示。
由实验平台系统、实验管路系统、压差测量系统组成。
实验平台系统由下游水箱、水泵、实验台桌、可控硅无级调速器、恒压水箱、溢流板、稳水板、流量调节阀、辅助连接管路等组成，提供溢流式恒定水头，流量连续可调。
实验D D D，标示与上游水箱管路系统由三种不同直径有机玻璃圆管组成，直径分别为、、123正面，上边布置6个测压管测点。
压差测量系统由测压管、滑动测量尺、连接软管等组成。
实验管道由小→大→小三中已知管径的管道组成，测点1—3用来测量突扩的局部水头损失系数，用了三个测点，就是所谓三点法。
3—6测点用来测量突缩的局部阻力损失系数。
用了四个测点，这就是所谓四点法。
其中测点1位于突扩界面处，用以测量小管出口端压强值。
6个测点和测压板的6个测压管用透明软管一一对应连接，当连接测点和测压板的软管充满连续的液体，测点的压力就可以在测压管上准确的反应出来。
待测压管水面稳定下来后，通过滑动测尺就可以测记测点的压力值。
流体力学实验二
系曲线也移置过来，点绘在同一对数纸上，然后将成果进行分析，并与已知一般规律进
行比较。
3. 在 λ ～Re图中，如有紊流粗糙区的范围，定出它相应的 λ 值，再求出当量粗糙度ks和粗糙
沿程-3
系数n值，并与一般经验数据进行比较。
分析思考问题
1. 如将实验管安装成倾斜的，比压计中的读数差是不是沿程水头损失hf值？ 2. 如果用气流代替水流进行实验，是否能得出同样的结果？为什么？实验的量测方法相应
本实验对于各种管道均采用比压计（或水银比压计）量测水头损失，流量的量测分别用 三角堰、体积法进行。
实验设备简图：
实验目的和要求
1. 学会测定管道沿程水头损失系数 λ 的方法。
2. 分析圆管恒定流动的水头损失规律，验证在各种情况下沿程水头损失hf与平均流速v的关
系以及
λ
随雷诺数
Re
和相对粗糙度
ks d
注意事项
1. 实验时一定要待水流恒定后，才能量测数据。 2. 两个以上同学参加量测实验，读测压管高程、掌握阀门、测量流量的同学要相互配合。 3. 注意爱护秒表等仪器设备。 4. 实验结束后，将上游阀门关闭。
附：直角形三角薄壁堰流量公式
Q = 1.365H 2.48
H的单位为m，Q的单位为m3/s.
沿程-4
λ 称为沿程水头损失系数，l 为上下游量测断面之间的管段长度，d 为管道直径，v 为断
面平均流速。若在实验中测得 Δh 和断面平均流速，则可直接得到沿程水头损失系数：
λ = Δh l v2 d 2g
z 不同流动型态及流区的水流，其沿程水头损失与断面平均流速的关系是不同的。层流流
动中的沿程水头损失与断面平均流速的 1 次方成正比；紊流流动中的沿程水头损失与断
管道局部水头损失实验(完成)-局部水头损失实验
武汉大学教学实验报告实验名称 管道局部水头损失实验 指导老师 姓名吴前进年级11级学号2011301580067成绩一：预习部分1：实验目的 2:实验基本原理3：主要仪器设备（含必要的元器件，工具）一、实验目的1、掌握测定管道局部水头损失系数ζ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、观测管经突然扩大时旋涡区测压管水头线的变化情况和水流情况，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、实验原理由于边界形状的急剧改变，水流就会与边界分离出现旋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与系列的乘积表示。
gvh j 2ζ=式中：ζ—局部水头损失系数。
系数ζ是流动形状与边界形状的函数，即ζ= f （Re ，边界形状）。
一般水流Re 数足够大时，可认为系数ζ不再随Re 数而变化，而看作常数。
管道局部水头损失目前仅有突然扩大可采用理论分析，并可得出足够精确的结果。
其他情况则需要用实验方法测定ζ值。
突然扩大的局部水头损失可应用动量方程与能量方程及连续方程联合求解得到如下公式：22112112122222)1(,2)1(,2A Ag v h A Ag v h j j -==-==ζζζζ 式中，A 1和v 1分别为突然扩大上游管段的断面面积和平均流速；A 2和v 2分别为突然扩大下游管段的断面面积和平均流速。
三、实验设备实验设备及各部分名称如图一所示。
二：实验操作部分1：实验数据，表格及数据处理 2：实验操作过程（可用图表示） 3结论图一 局部水头损失实验仪四、实验步骤1、熟悉仪器，记录管道直径D 和d 。
2、检查各测压管的橡皮管接头是否接紧。
3、启动抽水机，打开进水阀门，使水箱充水，并保持溢流，使水位恒定。
4、检查尾阀K 全关时测压管的液面是否齐平，并保持溢流，使水位恒定。
沿程水头损失实验报告
沿程水头损失实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过实际操作，探究沿程水头损失的特点和规律，加深对流体力学中水头损失的理解，并提高实验操作技能。
二、实验原理。
沿程水头损失是指流体在管道中流动过程中由于摩擦力和局部阻力等因素导致的水头损失。
根据伯努利方程，流体在不同位置的水头损失可表示为Δh=ΣhL，其中Δh为总水头损失，ΣhL为各种损失的总和。
在实际管道中，水头损失主要包括摩擦损失、局部阻力损失和突然扩大或收缩处的损失。
三、实验仪器和设备。
1. 水泵。
2. 直径不同的管道。
3. 流量计。
4. 压力表。
5. 水桶。
6. 水尺。
7. 实验台架。
四、实验步骤。
1. 将水泵接通电源，使其工作正常。
2. 将流量计、压力表等设备连接到管道上。
3. 打开水泵，调节流量，记录不同流速下的压力和水位。
4. 根据实验数据计算不同位置的水头损失。
5. 对实验数据进行分析和总结。
五、实验数据及结果。
通过实验测得不同流速下的压力和水位数据，根据实验数据计算得到不同位置的水头损失。
实验结果表明，在管道内部摩擦力较大的地方，水头损失较大；而在突然扩大或收缩处，水头损失也较为显著。
实验数据与理论计算结果基本吻合，验证了水头损失的特点和规律。
六、实验分析。
通过本次实验，我们深刻认识到了沿程水头损失的特点和规律。
在实际工程中，合理减小水头损失对于提高管道输送效率至关重要。
因此，我们需要在设计和施工中充分考虑水头损失的影响因素，采取有效措施减小水头损失，确保管道运行的稳定和高效。
七、实验总结。
本次实验通过实际操作，深入探究了沿程水头损失的特点和规律，加深了对流体力学中水头损失的理解。
通过实验数据的分析和计算，验证了水头损失的影响因素和计算方法。
在今后的学习和工作中，我们将继续努力，不断提高实验操作技能，加深对流体力学理论知识的理解，为工程实践提供坚实的理论基础和技术支持。
八、参考文献。
1. 《流体力学》，朱光华，清华大学出版社。
2. 《流体力学实验指导》，李强，北京大学出版社。
局部水头损失实验报告
开课实验室：2010年 月 日
学院
城环学院
年级、专业、班
姓名
成绩
课程
名称
流体力学与水泵实验
实验项目
名 称
局部水头损失实验
指导教师
教师评语
教师签名：
年 月 日
一、实验目的
1.掌握三点法、四点法测量局部水头损失与局部阻力系数的技能。
2.验证圆管突然扩大局部阻力系数公式及突然缩小局部阻力系数经验公式。
9.回水管 10.接水盒 11.突然收缩实验管段 12.流量调节阀
四、实验步骤
1)熟悉实验仪器，记录有关参数，并写入实验记录表格。
2)打开电源供水，待水箱溢流恒定后全开流量调节阀，排除实验管道内气体管道内气体排净后关闭流量调节阀，检查测压管液面是否齐平。
3)全开流量调节阀，待流量稳定后，采用时间体积法测算流量，并计算通过各管段的流速，同时读取测压管液面高度。
3.加深对局部水头损失机理的理解。
二、实验原理
1.由于流动边界急剧变化所产生的阻力称局部阻力，克服局部阻力引起的水头损失称局部水头损失。
2.从内部机理上，局部阻力或是由于边界面积大小变化引起的边界层分离现象产生 ，或是流动方向改变时形成的螺旋流动造成，或者两者都存在造成的局部阻力因此，很难能用一个公式表示。通常 ，局部水头损失用局部阻力系数ξ和流速水头的乘积表示，即
实测局部阻力系数
理论局部水头损
失
总水头H
总水头H
突然扩大
1
2
3
4
5
突及分析
如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！
l562实验记录与计算测试数据记录表序号体积vcm3时间ts流量qcms测压管读数12345612345实验数据计算表局部阻力形式序号流量qs断面前测点断面后测点前后断面实测沿程水头损失实测局部水头损失实测局部阻力系数理论局部水头损失总水头h总水头h突然扩大12345突然缩小12345六实验结果及分析
局部水头损失
圆管突然扩大的局部水头损失
v1
z1 0
2
v2
z2 2
n 0
v1 2
v2 z1
n
z2 2
0
0
圆管的断面从A1突然扩大至A2，液流自小断面进入大断面， 四周形成漩涡。
v1
z1 0
2
v2
z2 2
n 0
入流断面1-1近似为渐变流；2-2断面为渐变流断面。对这两 个断面应用能量方程，并忽略hf损失，则：
hj
1
v12 2g
2
v22 2g
2
( A2 A1
1) 2
1
(1
A1 A2
)2
式中，各ζ称作局部阻力系数
一般情况，局部水头损失可表示为
hj
v2 2g
式中：
ζ【 ksi 】可由实验确定，见管路配件局部阻力系数表；
v为发生局部损失之前或之后断面平均流速。
1、管道突然扩大特例
A1 0 A2
ζ 1
§4-6 局部水头损失
• 一、局部水头损失发生的原因
• 1、边壁急骤变形发生边界层分离，引起能 量损失；
• 2、流动方向变化所造成的二次流损失。二 次流：当实际液体经过弯管流动时，不但 会产生分离，还会产生与主流方向正交的 流动。
❖应用理论求解局部水头损失是较为困难的。
❖原因：在急变流条件下，固体边界上的动水压强 不好确定。目前，只有断面突然扩大等情况可用理 论求解，其他情况只能通过实验确定。
z1
p1 γ
α1v12 2g
＝z2
p2 γ
α2v22 2g
hj
有：
hj
(z1
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原理简介
● 有压管道恒定流遇到管道边界的局部突变 → 流动分离形成剪切层 → 剪切层流动不
稳定，引起流动结构的重新调整，并产生旋涡 → 平均流动能量转化成脉动能量，造成不可逆的能量耗散。
与沿程因摩擦造成的分布损失不同，这部分损失可以看成是集中损失在管道边界的突变处，每单位重量流体承担的这部分能量损失称为局部水头损失。
● 根据能量方程，局部水头损失
g
v g v g p z
g p z h j 22)()(2
2
22112211ααρρ-
++-+=， 这里我们认为因边界突变造成的能量损失全部产生在1-1，2-2两断面之间，不再考虑沿程损失。
上游断面1-1应取在由于边界的突变，水流结构开始发生变化的渐变流段中，下游2-2断面则取在水流结构调整刚好结束，重新形成渐变流段的地方。
总之，两断面应尽可能接近，又要保证局部水头损失全部产生在两断面之间。
经过测量两断面的测管水头差和流经管道的流量，进而推算两断面的速度水头差，就可测得局部水头损失。
● 局部水头损失系数是局部水头损失折合成速度水头的比例系数，即
ζα=
h v g
j
22.
当上下游断面平均流速不同时，应明确它对应的是哪个速度水头？例如，对于突扩圆管就有 ζα1122=
h v g
j
和 ζα22
2
2=
h v g
j
之分。
其它情况的局部损失系数在查表或使用经验公式确定时也应该注意这一点。
通常
情况下对应下游的速度水头。
● 局部水头损失系数随流动的雷诺数而变，即
ζ=f R e ()，
但当雷诺数大到一定程度后，ζ 值成为常数。
在工程中使用的表格或经验公式中列出的
ζ 就是指这个范围的数值。
● 局部水头损失的机理复杂，除了突扩圆管的情况以外，一般难于用解析方法确定，而要
通过实测来得到各种边界突变情况下的局部水头损失系数。
● 对于突扩圆管的情况，局部水头损失系数有理论结果，推导如下：流动经过突扩圆管的
局部水头损失
g
v g v g p z g p z h j 22)()(2
2
22112211ααρρ-
++-+=， 取1-1，2-2两断面如图，这里要特别注意1-1断面取为突扩开始的断面，2-2断面则取在水流结构调整刚好结束，重新形成渐变流段的地方。
两断面面积都为A 2，而v 1和v 2则分别为细管和粗管中的平均流速。
根据动量方程可知
)()()(101202222211v v Q A gz p A gz p ααρρρ-=+-+， 所以有
g
v v v g p
z g p z )()()(1012
0222211ααρρ-=+-+
. 将其代入局部水头损失的表达式，得
h v v v g v v g
j =-+-20220111122222()()αααα.
取020121,,,αααα的值均为1.0，则 h v v
g A A v g v g
j =-=-≡()()2122122
22
222122ζ，
或 h v v g A A v g v g j =-=-≡()()212122121
1
2
2122ζ.
可见 ζ112
2
1=-
()A A ， ζ22121=-()A A .
● 突扩圆管局部水头损失之所以能够导出上述解析表达式是因为：①我们假设1-1断面上
的测管水头为常数；②1-1，2-2两断面的面积相等。
而突缩圆管的1-1，2-2两断面必须分别取在粗管和细管中，这是由流动结构决定的，因此突缩圆管的局部水头损失不能解析表达，只有经验公式： ζ=-
0512
1
.()A A .
这里的 ζ 对应下游，即细管中的速度水头。
● 其它各种弯管、截门、闸阀等的局部水头损失系数可查表或由经验公式获得。
实验设备
实验装置如图所示，在自循环恒定管道流上串联突扩管、突缩管、900缓弯管、1800缓弯管、900急弯管和阀门，沿程接上许多测压管。
管中流速可用尾阀来调节，设置专用水箱进行流量的量测。
实验目的和要求
1．观察突扩管旋涡区测管水头线，以及其它各种边界突变情况下的测管水头变化情况，加深对局部水头损失的感性认识。
2．掌握测定管道局部水头损失系数的方法，并将突扩管的实测值与理论值比较，将突缩管的实测值与经验值比较。
3．学习用测压管测量压强和用体积法测流量的实验技能。
实验数据记录
仪器编号：
有关常数：d1 = mm，d2 = mm
实验结果
定性绘制最大流量时突扩管和突缩管段的测管水头线（∇1 ～∇15）
分析思考问题
1.突扩管的局部水头损失的实测值与理论值为什么会有差别，这种差别是由哪些因素造成
的？
2.为什么要从测压管水面变化找突扩管的下游渐变流断面？怎么找这个断面？
3.局部水头损失系数是否与雷诺数有关？通常给定的局部水头损失系数是常数，应该怎么
理解？
4.测定突缩管的局部水头损失系数时，两断面应该如何选取？与突扩管有何不同？
5.突缩管的局部水头损失为什么不能像突扩管一样也有理论值？
6.在粗细管径相同、流量相同的条件下，突扩管和突缩管的局部水头损失是否相同？为什
么？
7.影响局部水头损失系数测量精度的因素有哪些？本实验测得的突扩管和突缩管的结果，
哪个精度高？原因是什么？
8.如不考虑管段的沿程水头损失h
，所测出的局部水头损失系数ζ值比实际的偏大还是偏
f
小？在工程中使用此ζ值是否安全？
9.为什么在实验中要反复强调保持水流恒定的重要性？。