10 堰流实验
堰流实验水跃实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解堰流和水跃现象的物理原理。
2. 通过实验观察堰流和水跃的形态，分析其影响因素。
3. 测量堰流和水跃的参数，验证理论公式。
4. 掌握实验操作技能，提高实验数据处理和分析能力。
二、实验原理1. 堰流：当水流通过堰顶时，由于流速和断面的突然变化，会在堰后形成一定的水头损失。
根据流量和堰后水头损失的关系，可以推导出流量与堰后水头损失的关系式。
2. 水跃：当急流进入缓流时，水流速度降低，部分动能转化为位能，形成水跃。
水跃现象主要表现为水深的急剧增加和流速的减小。
根据水流连续性方程和能量方程，可以推导出水跃的水深和流速的关系式。
三、实验仪器与设备1. 堰流实验装置：堰板、水槽、流量计、计时器等。
2. 水跃实验装置：水跃池、水位计、计时器等。
3. 数据采集与分析软件。
四、实验步骤1. 堰流实验：（1）调整堰板高度，确保堰后水流平稳。
（2）开启水源，控制流量，使堰后水流平稳。
（3）测量堰后水头损失，记录流量和水位数据。
（4）重复实验，记录不同流量下的数据。
2. 水跃实验：（1）调整水跃池水位，确保水跃现象明显。
（2）开启水源，控制流量，使水流通过水跃池。
（3）测量水跃前后的水深和流速，记录数据。
（4）重复实验，记录不同流量下的数据。
五、实验结果与分析1. 堰流实验：（1）根据流量和堰后水头损失的数据，绘制流量-水头损失曲线。
（2）分析曲线特点，验证流量与水头损失的关系式。
2. 水跃实验：（1）根据水跃前后的水深和流速的数据，绘制水深-流速曲线。
（2）分析曲线特点，验证水深和流速的关系式。
（3）分析水跃现象的影响因素，如流量、水跃池形状等。
六、实验结论1. 堰流实验验证了流量与水头损失的关系式，表明在堰后水流平稳的条件下，流量与水头损失呈线性关系。
2. 水跃实验验证了水深和流速的关系式，表明在水跃现象中，水深与流速呈反比关系。
3. 通过实验，了解了堰流和水跃现象的物理原理，掌握了实验操作技能，提高了实验数据处理和分析能力。
第八章：堰流和闸孔出流
堰顶 O 点上游可采用三种曲线连接：
三段复合圆弧型曲线
堰剖面的定型设计水头 Hd的确定： 高堰：P1≥1.33 Hd， Hd=（0.75—0.95）Hmax 低堰：P1<1.33 Hd， Hd=（0.65—0.85）Hmax Hmax-----校核流量下的堰上水头。
第三节 实用堰
二、流量公式
的梯形堰作自由出流时的流量等于没有侧收缩的自由出流矩 14
形堰的流量。
注：以上三类薄壁堰的流量计算公式均是指自由出流。
第二节 薄壁堰
15
第三节
实用堰流的水力计算
折线型实用堰 曲线型实用堰 复合型实用堰
实用堰的主要用途：用作蓄水建筑物——坝， 或净水建筑物的溢流设备。
实用堰(0.67</H<2.5）
9
第二节
薄壁堰流 的水力 计算
一、矩形薄壁堰
二、三角形堰 三、梯形薄壁堰
10
薄壁堰主要用途：用作量水设备。
薄壁堰口的横断面形状不同，相应的流量系数也
不同。
一、矩形薄壁堰 基本公式
Q m0 b 2g H
3/ 2
11
•
无侧收缩、自由式、水舌下通风的矩形正堰：
m0 采用巴赞公式计算：
2 m0 (0.405 0.0027 )[1 0.55( H ) ] H H P1 公式适用范围：b 2.0m，P 1.13m，H 1.24m，式中H、
2.5 10
4
2、根据上游渠道宽度B与堰宽b的关系： 侧收缩堰（b<B） 堰 无侧收缩堰（b=B） 3、根据堰与水流方向的交角：
B
H b
正堰 堰 侧堰 斜堰
4、按下游水位是否影响堰流性质： 堰 自由式堰流（不影响）
实验六 实用剖面堰与宽顶堰溢流实验报告
实验报告实验名称_实用剖面堰与宽顶堰溢流实验课程名称__________水力学_____________院系部:可再生能源学院专业班级：水文1201学生姓名：申彦玲学号:1121550122 同组人:田沛佩王关泽尼玛多吉实验台号:农净尧指导教师：彭杨成绩：实验日期:华北电力大学一、实验目的及要求：1. 观察实用剖面堰和宽顶堰上的水流现象，并观察下游水位对水跃的影响。
2. 测定非淹没宽顶堰和实用剖面堰的流量系数m值，并与经验值进行比较。
3．测定跃后断面的流速分布，求得跃后断面的平均流速。
二、仪器用具：实验在玻璃水槽中进行，如图所示。
水槽长2.8m、宽b为0.15m、高0.3m；槽中安装WES 标准实用剖面堰，堰高P=15cm，设计水头Hd=5cm，设计水头流量系数md=0.502。
槽中还可安装宽顶堰，堰高P=8cm，堰顶δ=40cm，直角和圆角进口各一套。
水槽下游装有三角堰，用来测定水槽流量Q，槽尾设尾门以控制下游水位，用活动测针沿轨道移动以量测上下游水位。
三、实验原理（一）堰的分类：根据堰墙厚度或顶长δ与堰上水头H的比值不同而分成三种：薄壁堰；实用剖面堰；宽顶堰。
（二）堰的流量公式对图中两种堰流情况的1-1与C-C断面写能量方程，可得收缩断面流速表示式为：式中：φ为流速系数；为堰上总水头，H为堰上水头，v0为上游趋近流速；h c0为收缩断面C-C处水深。
经过适当假设与简化，得堰流流量公式：式中：b为堰宽（即槽宽），b=15cm，m为堰流的流量系数。
（三）堰的流量系数公式1. 实用高堰流量系数当P/H1.33为高堰。
WES标准剖面堰的流量系数公式为：d>m d为H0=H d时的设计水头流量系数。
式中：Hd为堰的设计水头，2. 宽顶堰流量系数（1）直角前沿进口宽顶堰，计算m的公式为：（2）圆角前沿进口宽顶堰，计算m的公式为：上二式中的P为宽顶堰高度；H为堰顶以上水头。
四、实验方法与步骤:（一）实验内容1. 记录有关常数，如堰宽b、堰高P、设计水头H d等，记录测针在堰顶、槽底处的零点读数。
堰流
V 22 H+ = z2 + + +ξ γ 2g 2g 2g p2
H0 = H +
α 1V12
α 2V 22
（1） ）
α1V12
2g
α2=1
z2 +
p2
γ
=ζ H 0
故（1）式可整理为 ）
V2 =
设
2 g ( H 0 − ζH 0 ) 1+ ξ
ϕK 1 − ζ = m
1 ϕ= 1+ ξ
令
m——堰的流量系数。 堰的流量系数。 堰的流量系数
• 3、计算，查表8—3得σ。代入（1）式得第二次流量值 2 、计算，查表 代入（ ）式得第二次流量值Q 得 及V02。 • 4、按上法，得到一系列的 03，H04，……；可得相应的 、按上法，得到一系列的H ； Q3，Q4……。 。 • 5、检验（2）式是否成立，当满足（2）式时，再复核出 、检验（ ）式是否成立，当满足（ ）式时， 流形式，若与初判一致， 即为所求，否则应重新试算。 流形式，若与初判一致，则Qn即为所求，否则应重新试算。 • 若已知 、b、B、p、p/及h，求堰前水头 时，也可用（1） 若已知Q、 、 、 、 ，求堰前水头H时 也可用（ ） 式试算。即假定H值 代入公式算出Q 式试算。即假定 值，代入公式算出 1，若Q1=Q，则所 ， 假定的H值即为所求 否则重新试算。 值即为所求， 假定的 值即为所求，否则重新试算。
V1
H δ P P
/
z
h
• 五、按d/H值的大小对堰进行分类 值的大小对堰进行分类 • 1、当δ/H<0.67时，堰顶的厚度δ不影响水流的特性，这种 、 不影响水流的特性， 时 堰称为薄壁堰。 堰称为薄壁堰。 • 2、当0.67<δ/H<2.5时，这种堰称为实用堰。 、 时 这种堰称为实用堰。 • 3、当2.5<δ/H<10时，这种堰称为宽顶堰。 时 这种堰称为宽顶堰。 、 • 注：当δ/H>10时，因沿程损失不能忽略，故是明渠，而不 时 因沿程损失不能忽略，故是明渠， 是堰。 是堰。 • 六、根据下游水位的连接关系对堰进行分类 • 1、自由式堰流 、 • 当下游水深不影响堰的泄流能力时称为自由式堰流。 当下游水深不影响堰的泄流能力时称为自由式堰流。 • 2、淹没式堰流 、 • 当下游水深影响堰的过流能力时称为淹没式堰流。 当下游水深影响堰的过流能力时称为淹没式堰流。
堰流实验
实验十 堰流实验一、实验目的1．实测自由出流条件下实用堰（或宽顶堰）流量系数m 值的大小，点绘流量系数m 值和堰上仝水头H 0之间的关系曲线，加深对m 值影响因素的理解。
2．测定堰流淹没系数，观察堰流从自由出流到淹没出流变化的水流现象。
二、实验原理及设备1．原理在明渠中，当设置某一堰型的建筑物后，水流的运动状态发生一有规则变化，根据能量方程导出在无侧收缩自由出流时堰流的基本公式是：2/30H g 2mb Q = 2/30H g 2b /Q m =∴2．打开进水阀门，放入水槽，并调节尾门，保持自由出流，待水流稳定后分别测量量水堰和实用堰堰（3-4）H 处的水面测针读数。
3．从小到大依次改变流量，重复以上步骤，共做3-6次。
4．测定最后一次后，调节尾门，改变下游水深，使堰流从自由出流缓缓向淹没出流过渡，并注意观察堰上、下游水位变化情况，对宽顶堰，当0sH h ≥0.8即为淹没出流，对WES剖面的实用堰当0sH h ≥0.15即为淹没出流。
5．当水流变成淹没出流时，读记该状态下堰上游水面针读数和堰下游水面测针读数。
6．列表计算，并点绘各种流量下的H 0~m 关系曲线，分析m 值随H 0的变化规律。
7．在绘好的H 0~m 关系曲线上，据淹没状态下H 0查m 值，将淹没状态下的m 和H 0代入式2/30H g 2mb /Q =σ中去，计算出σ来。
注意事项：（1）实测堰流流量系数时应从小到大依次改变测量，每次的改变量不要太大，尽量使每次的改变量大致相同。
（2）每改变一次流量，都尽可能观察几分钟，待水流稳定后再测量。
（3）实没堰流流量系数时的最小流量，不宜太小，要保持上游量水堰水舌脱离堰板，且保证被测的宽顶堰的δ/H 0>0.67。
（4）实验时流量也不宜过大，流量过大，水流容易外溅，且因强烈紊动而引起水面波动，使测针读数不准。
（5）实测堰流的淹没系数时，应在大流量的情况下，保持来流固定，改变下游水深而形成淹没。
第八章 堰流
2.淹没式无侧收缩宽顶堰 必要条件：下游水位与堰高之差△>0。 充分条件：是堰顶上水流由急流因下游水位影响而转变为 缓流。 通过实验，可以认为淹没式宽顶堰的充分条件是
h p' 0.8H0
（8-16）
图8-12，堰顶水深受下游水位 影响决定，h1=△-z’（z’称为动 能恢复），且h1>hk。
H 0.0027 m0 0.405 1 0.55 H H p
2
2 0.0027 0.4 0.405 1 0.55 0.4762 0.4 0.4 0.35
采用巴赞公式计算：
H 0.0027 m0 0.405 1 0 . 55 H H p
2
（8-6）
其中H 、p均以m 计。公式在0.1 m< H<0.6m, H/p≤2及0.2 m<b<2.0 m下，误差为1%左右。 （3）有侧收缩（B/b>1）、自由式、水舌下通风的矩形正堰 在相同的b、p和H的条件下，流量比完全堰要小一些。 用一较小的流量系数mc代替m0。
录像1
录像2
（2）实用断面堰（0.67< δ/H<2.5），堰顶厚度δ 对水舌的 形状已有一定影响，但堰顶水流仍为明显弯曲向下的流动。 实用断面堰的纵剖面可以是曲线形，也可以是折线形。
当δ/H> 10 时，沿程水头损失逐渐起主要作用，不再属于堰 流的范畴。
按下游水位是否影响堰流性质：
自由式堰流：下游水深足够小，不影响堰流性质 (如堰的过流能力)； 淹没式堰流：下游水深影响堰流性质(如堰的过 流能力) 淹没标准：开始影响堰流性质的下游水深。
流动现象演示实验
流动现象演示实验流动现象演示实验2010-06-11 12：24实验十流动现象演示实验一、实验目的和要求1.观察管流、射流、明渠流中的多种流动现象；2.演示边界条件对水头损失的影响；3.结合工程实例，了解流体力学基本原理在工程实际中的应用。
二、实验装置1.结构仪器结构如图10.1、10.3所示。
本仪器一套共7台，分别演示不同的流动现象。
1.挂孔2.彩色有机玻璃面罩3.不同边界的流动显示板4.加水孔孔盖5.掺气量调节阀6.蓄水箱7.无级调速旋钮8.电器、水泵室9.标牌10.铝合金框架后盖11.水位观察窗图10.1流动现象演示仪结构示意图2.工作原理狭缝流道中设有特定边界流场，用以显示管流、明渠流、射流等多种流动图谱。
以气泡为示踪介质，半封闭状态下的工作流体-水由水泵驱动，自蓄水箱6(10.1)经掺气后流经显示板，无数的小气泡随水流一起流动，在仪器内的日光灯照射和显示板底板的衬托下，小气泡发出明亮的折射光，清楚地显示出小气泡跟随水流流动的图像。
由于气泡的粒径大小、掺气量的多少可由掺气量调节阀5任意调节，故能使小气泡相对水流流动具有足够的跟随性。
本仪器流动为自循环，其工作流程如图10.2所示。
图10.2流动现象演示仪工作流程图三.实验现象与原理各实验仪演示内容及实验原理提要如下：1.ZL一1型(图10.3(a))由下至上分别演示逐渐扩大、逐渐收缩、突然扩大、突然收缩、壁面冲击、1800直角弯道等平面上的流动图像，模拟串联管道纵剖面流谱。
在逐渐扩大段可看到由主流脱离边壁(边界层分离)而形成的旋涡，且靠近上游喉颈处，流速越大，旋涡尺度越小，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，逐渐扩大段的局部水头损失大于逐渐收缩段。
图10.3流动现象综合演示仪显示面板在突然扩大段出现了较大的旋涡区，而突然收缩段只在死角处和进口附近的收缩断面后出现较小的旋涡区。
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0.7时例外)，而且突缩段的旋涡区主要发生在突缩断面之后，所以水头损失也主要产生在突缩断面之后。
流动现象演示实验
流动现象演示实验流动现象演示实验2010-06-11 12：24实验十流动现象演示实验一、实验目的和要求1.观察管流、射流、明渠流中的多种流动现象；2.演示边界条件对水头损失的影响；3.结合工程实例，了解流体力学基本原理在工程实际中的应用。
二、实验装置1.结构仪器结构如图10.1、10.3所示。
本仪器一套共7台，分别演示不同的流动现象。
1.挂孔2.彩色有机玻璃面罩3.不同边界的流动显示板4.加水孔孔盖5.掺气量调节阀6.蓄水箱7.无级调速旋钮8.电器、水泵室9.标牌10.铝合金框架后盖11.水位观察窗图10.1流动现象演示仪结构示意图2.工作原理狭缝流道中设有特定边界流场，用以显示管流、明渠流、射流等多种流动图谱。
以气泡为示踪介质，半封闭状态下的工作流体-水由水泵驱动，自蓄水箱6(10.1)经掺气后流经显示板，无数的小气泡随水流一起流动，在仪器内的日光灯照射和显示板底板的衬托下，小气泡发出明亮的折射光，清楚地显示出小气泡跟随水流流动的图像。
由于气泡的粒径大小、掺气量的多少可由掺气量调节阀5任意调节，故能使小气泡相对水流流动具有足够的跟随性。
本仪器流动为自循环，其工作流程如图10.2所示。
图10.2流动现象演示仪工作流程图三.实验现象与原理各实验仪演示内容及实验原理提要如下：1.ZL一1型(图10.3(a))由下至上分别演示逐渐扩大、逐渐收缩、突然扩大、突然收缩、壁面冲击、1800直角弯道等平面上的流动图像，模拟串联管道纵剖面流谱。
在逐渐扩大段可看到由主流脱离边壁(边界层分离)而形成的旋涡，且靠近上游喉颈处，流速越大，旋涡尺度越小，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，逐渐扩大段的局部水头损失大于逐渐收缩段。
图10.3流动现象综合演示仪显示面板在突然扩大段出现了较大的旋涡区，而突然收缩段只在死角处和进口附近的收缩断面后出现较小的旋涡区。
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0.7时例外)，而且突缩段的旋涡区主要发生在突缩断面之后，所以水头损失也主要产生在突缩断面之后。
堰流实验10
堰流实验一、实验目的要求１．观察不同d /H的有坎、无坎宽顶堰或实用堰的水流现象，以及下游水位变化对宽顶堰过流的影响。
２．掌握测量堰流量系数m和淹没系数ss 的实验技能，并测定无侧收缩宽顶堰的m及ss值。
二、实验原理1.堰流流量公式:自由出流淹没出流2.堰流流量系数经验公式:(1)园角进口宽顶堰(2)直角进口宽顶堰(3) WES型标准剖面实用堰P1/Hd >= 1.33时，属高坝范围，m值如下：H0 = Hd时，m = md = 0.502;本实验需测记渠宽b、上游渠底高程2、堰顶高程0、宽顶堰厚度、流量Q、上游水位1及下游水位3。
还应检验是否符合宽顶堰条件2.5 <= / H <= 10.进而按下列各式计算确定上游堰高P1、行近流速V0、堰上水头H、总水头H0:三、实验方法与步骤1.把设备各常数测记于实验表格中。
２.根据实验条件要求流量，调节阀门13和下游尾门开度，使之形成堰下自由出流，同时满足2.5<d /H<10的条件。
待水流稳定后，观察宽顶堰自由出流的流动情况，定性绘出其水面曲线。
３.用测针测量堰的上、下游水位。
在实验过程中，不允许旋动测针针头（包括明渠所有实验均是如此）。
４.待三角堰和测针筒中的水位完全稳定后（需等待5分钟左右），测记测针筒中水位。
5.改变进水阀门开度，测量4-6个不同流量下的实验参数。
6.调节尾门，抬高下游水位，使宽顶堰成淹没出流（满足hs /H30.8）。
测记流量Q′及上、下游水位。
改变流量重复2次。
7.测量淹没系数，方法有二：方法一：根据步骤6测记的Q′与H值，由式确定ss，式中m需根据H值由自由出流下实验绘制的~曲线确定，也可由圆角进口宽顶堰、直角进口宽顶堰堰流流量系数经验公式计算得到（误差不大于2%）。
方法二：在完成步骤4后，已测得自由出流下的Q值。
后调节尾门使之成淹没出流，此时由于流量没有改变，因淹没出流的影响，上游水位必高出原水位，为便于比较，可减小过水流量，待堰上游水位回复到原自由出流水位，测定此时的流量Q′，根据式得=Q′/Q。
第十章 (打印A4)
第十章 堰 流一.堰流的定义：无压缓流经障壁溢流时，上游发生壅水，然后水面降落，这种水流现象称为堰流。
障壁称为堰。
堰流的特征量（与过堰流量有关的量）：堰宽b ； 堰前水头H ； 堰壁厚度δ及它的剖口形状； 下游水深h 及它高过堰坎的高度Δ； 堰上、下游坎高p 及p ’； 行进流速V 0 、上游渠宽B 等等。
二.堰流的分类：的大小来分类：通常根据Hδ.1堰。
性没有影响，称为薄壁，堰顶的厚度对水流特）67.0.1<Hδ，称为实用堰。
）5.267.0.2<<H δ，称为宽顶堰。
）105.2.3<<H δ。
沿程损失已不可忽略），为明渠流动（此时，）10.4>Hδ 2.按下游水深与堰流的联接关系分：当下游水深足够小，不影响过堰流量时称为自由式堰。
当下游水深足够大，影响过堰流量时称为淹没式堰。
3.根据堰与水流方向分：堰与水流方向正交的，称为正堰。
堰与水流方向不正交的，称为斜堰。
堰与水流方向平行的，称为侧堰。
此外，根据堰口形状分：矩形堰，三角形堰，梯形堰等。
根据上游渠道的宽度B 与堰宽b 的关系分：B>b ，称为侧收缩堰；B=b ，称为无侧收缩堰。
三.本章主要研究的问题：探讨各种堰的过流量与堰的各个特征量之间的关系。
§10-1 堰流的基本公式堰流的共性是：①.明渠缓流的溢流。
②.不计沿程损失。
因此，堰流具有同一结构形式的公式，其差异仅仅是某些系数不同而已。
一.堰流基本公式的推导：我们从无侧收缩、自由式薄壁堰出发，来推导堰流的基本公式。
如图，对1—1和2—2断面列伯努利方程，有：来表示。
用将022********00222H p z g V g V p z g V p H aηγζαγαγ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=++ gV ζαH ηg V αH H 2)(222202000++=+=∴薄壁堰流速系数。
，ζαφηgH φH ηH g ζαV +=-=-+=∴2000221)1(2)(21设断面2—2处的水舌厚度为KH 0 ，堰顶溢流宽度为b ，则：5.1000022221)1(223H g mb H g b ηφK ηgH φb KH A V Q =-=-==∴ 。
流体力学讲义 第十章 堰流
第十章堰流堰流是明渠缓流由于流动边界急剧变化而引起的明渠急变流现象。
本章主要介绍各类堰流的水力特征、基本公式、应用特点及水力计算方法。
概述一、堰和堰流堰：在明渠缓流中设置障壁，它既能壅高渠中的水位，又能自然溢流，这障壁就称为堰。
堰流（weir flow）：缓流越过阻水的堰墙溢出流动的局部水流现象称为堰流。
选择：堰流特定的局部现象是： A.缓流通过障壁； B.缓流溢过障壁； C.急流通过障壁； D.急流溢过障壁。
研究堰流的主要目的：探讨流经堰的流量Q及与堰流有关的特征量之间的关系。
堰流的基本特征量（图10-1）1.堰顶水头H；2.堰宽b；3.上游堰高P、下游堰高P1；图10-14.堰顶厚度δ；5.上、下水位差Z；6.堰前行近流速υ0。
二、堰的分类1.根据堰壁厚度d与水头H的关系，如图10-2：图10-2图10-32.根据上游渠道宽度B与堰宽b的关系，图10-4：3.根据堰与水流方向的交角：图10-44.按下游水位是否影响堰流性质：5.按堰口的形状：堰可分为矩形堰、梯形堰、三角堰。
三、堰流及孔流的界限1.堰流：当闸门启出水面，不影响闸坝泄流量时。
孔流：当闸门未启出水面，以致影响闸坝泄流量时。
2.堰流和孔流的判别式（1）宽顶堰式闸坝堰流：e/H ≥0.65 孔流：e/H <0.65（2）实用堰式闸坝（闸门位于堰顶最高点时）堰流：e/H ≥0.75 孔流：e/H <0.75式中：e——闸门开启高度； H——堰孔水头。
判断：从能量角度看，堰流和闸孔出流的过程都是一种势能转化为动能的过程。
对第一节堰流的基本公式一、堰流基本公式推导（图10-7）由大孔口的流量公式（7-6)及，并考虑上游行近流速的影响，令图10-6得堰流的基本公式：（10-1）式中:m——堰流流量系数，m=。
二、堰流公式图10-7若考虑到侧收缩影响及淹没影响，则堰流公式为：（10-2）（10-3）式中：——淹没系数，≤1.0；——侧收缩系数，≤1.0 。
流体力学实验
(1.1.2)
(1.1.3)
水的密度 是已知的，只要读取各管液面的高程读数，就可以求出未知密度 和 。
1.1.4实验步骤
1．关闭密封阀，并检查密封效果。其方法是，移动调压筒至某一高程位置，这时各管的液面也随之移动。如果密封效果良好，各管液面的升降的速度越来越慢，并最终停止在某一高程位置，不再变化。如果密封效果不好，各管的液面总是不停升降，直至各管液面与调压筒以及水箱的液面平齐。这就说明水箱漏气。
（1.3.1）
图1.3.2动量方程用图
射流的冲击力也可以由动量方程算出，图1.3.2是计算用图，设射流的偏转角度为 （即入射速度矢量转到出流速度矢量所旋转的角度），射流的流量为Q，入射速度为V，则有
（1.3.2）
本实验的射流偏角有90°，135°，180°等3种。
1.3.3 实验步骤
1．实验前，调节平衡锤的位置，使杠杆处于水平状态。
1.请自己推导方程（1.3.2）
2.实验中如何确定砝码的作用力臂？
3.本实验的流量是用什么方法调节的？
图1.3.3动量方程实验数据表
1.4 沿程水头损失实验
1.4.1 实验目的
测量管流的沿程水头损失系数，绘制沿程损失系数与雷诺数的变化曲线，并与尼古拉兹曲相比较。
1.3.2 实验装置
图1.4.1 沿程损失实验仪
水流从设在水箱下部的管嘴射击，冲击一个轴对称曲面档板，档板将射流冲击力传递给杠杆。移动砝码到某一位置，可使杠杆保持平衡。
本实验用杠杆平衡原理测量射流的冲击力。另外，再用流体力学的动量方程计算射流对档板的作用力，并比较这两个冲周力的大小，以便进行误差分析。
设砝码的重量为G，作用力臂为L1，射流的作用力为F，作用力臂为L。当杠杆平衡时，有
堰流实验
堰流实验一、实验目的：1、观察实用堰的过流形态；2、测定某一堰形的流量系数m ，并绘制流量系数m 与堰上水头H 的关系曲线。
二、实验设备：装有实用堰的明渠玻璃槽与活动测针。
三、实验原理由堰流流量公式：2/302H g mB Q =得到：2/302H g B Qm =实验时，改变槽中不同的流量，即可测得相应于不同流量时的堰顶水头H 值。
然后计算出H0（含行近流速水头）。
利用上式计算出相应于不同堰顶水头H0的m 值，从而可以点绘出m 与水头H0的关系曲线。
水跃综合实验一、实验目的：1．掌握测定水跃各在素的基本方法2．观察并描述各种形式的水跃现象（远驱式、临界式、淹没式）3．测定非淹没式水跃的主要水力参素二、实验设备：安装有实用堰和宽顶堰的玻璃水槽、活动测车、钢板尺三、实验原理：水跃是指明渠水流由急流过渡到缓流状态时，形成的局部水面突然跃起的水力现象。
即在较短的范围由小于临介水深k h 的跃前水深'h 急剧跃到大于k h 的跃后水深h �，同时在这段水流的上部存在急剧掺气的表面漩滚区之下为急剧减速扩散的主流区，这是自由水跃的典型状态。
明渠水流中水深从小于h k 过渡到大于h k 时，在水流表面上可看见水跃。
（1）水跃共轭水深的计算公式：)181(2320"'−′′+=h g q h h α)181(2320'"−′+=h g q h h α式中：'h ——水跃的跃前水深，"h ——水跃的跃后水深q ——单宽流量，BQq =,B 为过水断面宽度。
（2）跃首急流的弗洛德数；3201'ghq F r α=（3）水跃长度的经验公式：)(.'"h h L j −=96（4）水跃的能量损失E∆)(("'gV h g V h E 2222222211αα+−+=∆当跃进前水深的弗洛德数略大于1（1〈1r F 〈1.7 时不能产生完整水跃，水面没有漩滚，仅出现一系列起伏的单波，经长距离后才消失，此为波状水跃，消能效果差。
16堰流
清华大学水利水电工程系水力学实验室水 力 学流体力学课程教学实验指示书 实用剖面堰与宽顶堰溢流实验原理简介（一）堰的分类：根据堰墙厚度或顶长δ与堰上水头H 的比值不同而分成三种：薄壁堰)67.0/(<H δ；实用剖面堰)5.2/67.0(<<H δ；宽顶堰)10/5.2(<<H δ。
（二）堰的流量公式 对图中两种堰流情况的1-1与C-C 断面写能量方程，可得收缩断面流速表示式为：)(2)(2100000c c c h H g h H g v −=−+=φζα式中：φ为流速系数；g v H H 2200α+=为堰上总水头，H 为堰上水头，v 0为上游趋近流速；h c0为收缩断面C-C 处水深。
经过适当假设与简化，得堰流流量公式：2/302H g mb Q =式中：b 为堰宽（即槽宽），b =20cm ，m 为堰流的流量系数。
（三）堰的流量系数公式1. 实用高堰流量系数 当P /H d >1.33为高堰。
WES 标准剖面堰的流量系数公式为：142.00)(dd H H m m = 式中：H d 为堰的设计水头，m d 为H 0=H d 时的设计水头流量系数。
2. 宽顶堰流量系数（1）直角前沿进口宽顶堰，计算m 的公式为：HP H P m /75.046.0/301.032.0+−+= （2）圆角前沿进口宽顶堰，计算m 的公式为：H P HP m /5.12.1/301.036.0+−+=上二式中的P 为宽顶堰高度；H 为堰顶以上水头。
（四）淹没堰流 如下游水位较高以致淹没临界断面，就会影响过流能力，堰流流量公式中须再加一个淹没系数σS ，即 Q mb g H S =σ2032/.宽顶堰的淹没条件为，式中：h 0c S h h ′′>s 为下游水位超过堰顶的水深值，0c h ′′为收缩断面水深的共轭水深。
常用作为淹没条件。
0c h 80.0/0≥H h s 实验设备实验在玻璃水槽中进行，如图所示。
水力学堰流及闸孔出流
1 Q be 2 g H 0 / 2
μ – 流量系数
0.60 0.176 e / H
闸孔淹没出流的水利计算
s
Qs s be 2gH0
-- 淹没系数(查资料确定)
第九章 渗
液体在孔隙介质中的流动称为渗流
堰流种类多，但水力特征相似可统一用一个基本公式. 0V02 32 Q mb 2 g H 0 其中 H 0 H 为作用水头或总水头
2g
m -- 流量系数 m=f (φ,k,ξ) 为流速系数，水舌垂直收缩系数,修正系数的.
函数.
8.2 薄壁堰
H– 堰上水头
( H 0.67) (常用于做量水工具)
H 一. 无侧收缩宽顶堰 (b=B)
(2.5
10)
1.自由出流 特征:水面二次跌落
Q mb 2 g H
2.淹没出流 条件:
3/ 2
P 1 3 H P 1 3 H
时 直角进口 m=0.32 圆角进口 m=0.36
时 直角进口 (8-19) 圆角进口 (8-20)
hs 0
则计算公式
流量
0.67
Q mb 2 g H 3 2
m -- 流量系数
曲线形堰 m= 0.45~0.52
折线形堰 m= 0.35~0.42
曲线形堰又分为
真空堰—坝面曲线与水舌间有一定空间形成一定真空度 非真空堰-- 坝面曲线深入水舌内部
坝面曲线与水舌间有一定空间形成一定真空度，其目的是提高过流能力。
8.4 宽顶堰
hs 0.8H 0 3 Q mb 2 g H 0 2
第七章-堰流PPT课件
H
①当
0
p H
3
时：
3 p
A、当进口为直角形时：m0.320.010.460H.75p
H
3 p
B、当进口为圆弧形时：
m0.360.01 H 1.21.5 p
H
-
23
②当 P 3 时： H 进口为直角，m=0.32 进口为圆弧，m=0.36
③m值可按实验测定，在计算中可查表。（针对倾斜面）
3、说明：
-
29
1、计算流量系数m，初判出流形式。
2、初设H＝H0＝H01，计算得第一次流量值Q，由此求
得：
v1
Q1 1
v 3、由
1
得
H02
H
1 v12
2g
计算 ，得Q2 v2
4、按上述方法假定一系列H01，H02，H03，……， 得Q1，Q2，Q3，……
Qn Qn1 Qn
时，再复核出流形式，如与初判一致，
-
10
则堰流流量 Q2v2bk0H 2gH 0
令 mk ——流量系数
3
则有 Qmb 2gH2
3
或 Qm0b 2gH02 ——考虑行近流速纳入m0
的流量公式
-
11
§7－3 薄壁堰
薄壁堰是一种常用的量水设备，堰口形状主要 有矩形和三角形两种，下面分别介绍它们的流量计 算公式。
矩形
三角形
-
12
一、矩形薄壁堰：
-
14
2）巴赞公式
m 0(0 .40 0 .5 0 H0)[2 10 7 .5 5 H H P ]
公式适用范围： 0.2<b<2.0 (m) 0.24<P<1.13 (m) 0.05<H<0.6 (m)
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堰流实验
一、实验目的要求
１．观察不同d /H的有坎、无坎宽顶堰或实用堰的水流现象，以及下游水位变化对宽顶堰过流的影响。
２．掌握测量堰流量系数m和淹没系数s
s 的实验技能，并测定无侧收缩宽顶堰的m及s
s
值。
二、实验原理
1.堰流流量公式:
自由出流
淹没出流
2.堰流流量系数经验公式:
(1)园角进口宽顶堰
(2)直角进口宽顶堰
(3) WES型标准剖面实用堰
P1/Hd >= 1.33时，属高坝范围，m值如下：
H0 = Hd时，m = md = 0.502;
本实验需测记渠宽b、上游渠底高程2、堰顶高程0、宽顶堰厚度、流量Q、上游水位1及下游水位3。
还应检验是否符合宽顶堰条件2.5 <= / H <= 10.进而按下列各式计算确定上游堰高P1、行近流速V0、堰上水头H、总水头H0:
三、实验方法与步骤
1.把设备各常数测记于实验表格中。
２.根据实验条件要求流量，调节阀门13和下游尾门开度，使之形成堰下自由出流，同时满足2.5<d /H<10的条件。
待水流稳定后，观察宽顶堰自由出流的流动情况，定性绘出其水面曲线。
３.用测针测量堰的上、下游水位。
在实验过程中，不允许旋动测针针头（包括明渠所有实验均是如此）。
４.待三角堰和测针筒中的水位完全稳定后（需等待5分钟左右），测记测针筒中水位。
5.改变进水阀门开度，测量4-6个不同流量下的实验参数。
6.调节尾门，抬高下游水位，使宽顶堰成淹没出流（满足h
s /H
30.8）。
测记流量Q′及上、
下游水位。
改变流量重复2次。
7.测量淹没系数，方法有二：
方法一：根据步骤6测记的Q′与H值，由式确定s
s
，式中m需根据H值由自由出流下实验绘制的~曲线确定，也可由圆角进口宽顶堰、直角进口宽顶堰堰流流量系数经验公式计算得到（误差不大于2%）。
方法二：在完成步骤4后，已测得自由出流下的Q值。
后调节尾门使之成淹没出流，此时由于流量没有改变，因淹没出流的影响，上游水位必高出原水位，为便于比较，可减小过水流量，
待堰上游水位回复到原自由出流水位，测定此时的流量Q′，根据式得=Q′/Q。
s
s
重复测2次。
参照以上方法，改变h
s
对WES型实用堰，除淹没系数不测外，其余同上。
四、实验分析与讨论
问题1.量测堰上水头H值时，堰上游水位测针读数为何要在堰壁上游（3～4）H附近处测读？
参考答案:
堰流水力计算公式中的堰上水头H指未降落时的上游水面至堰顶的高差。
由于距堰壁（3～4）H处的上游水面下降值已小于0.003H，水面降落的影响已可忽略，故可选此位量测。
另外，在实际工程中亦不宜在堰上游太远处测量，因为堰上游可能为a1或b1型水面线，上游端渐近于正常水深线，越向上游，水面越高。
问题2.为什么宽顶堰要在2.5<δ/H<10的范围进行实验？
参考答案:
堰流水力计算公式中的堰上水头H指未降落时的上游水面至堰顶的高差。
由于距堰壁（3～4）H处的上游水面下降值已小于0.003H，水面降落的影响已可忽略，故可选此位量测。
另外，在实际工程中亦不宜在堰上游太远处测量，因为堰上游可能为a1或b1型水面线，上游端渐近于正常水深线，越向上游，水面越高。
问题3.有哪些因素影响实测流量系数的精度？如果行近流速水头略去不计，对实验结果会产生多大影响？
参考答案:
堰流水力计算公式中的堰上水头H指未降落时的上游水面至堰顶的高差。
由于距堰壁（3～4）H处的上游水面下降值已小于0.003H，水面降落的影响已可忽略，故可选此位量测。
另外，在实际工程中亦不宜在堰上游太远处测量，因为堰上游可能为a1或b1型水面线，上游端渐近于正常水深线，越向上游，水面越高。