文档介绍：局部水头损失实验
专业城市地下空间工程班级姓名学号
小组成员实验日期 2011 年 12 月 21 日
一、实验目的
掌握测定管道局部水头损失系数ζ的方法(三点法、四点法),并与理论公式或经验公式的计算值相比较。
通过对圆管突扩局部损失系数的包达公式和突缩局部损失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。
观察管径突然扩大时旋涡区测压管水面线的变化情况,以及其它各种边界突变情况下的测压管水头线变化情况。
加深对局部阻力损失机理的理解。
二、实验原理
当边界发生急剧变化时,主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。写出局部阻力前后两断面的能量方程,根据推导条件,当两断面间距离较长时,扣除沿程水头损失可得:
1. 突然扩大
管径的突然扩大是产生局部水头损失的典型例子。采用三点法计算,hf1-2由hf2-3按流长比例换算得出。
实测

理论

2. 突然缩小
采用四点法计算,设B为突缩点,hf4-B由hf3-4换算得出,hfB-5由hf5-6换算得出。
实测

经验

三、实验数据记录及整理计算
实验装置台号:局部水头损失实验1#
四、成果分析及小结
1. 结合实验成果,分析比较突然扩大与突然缩小在相应条件下的局部水头损失大小关系。
由式及表明影响局部阻力损失的因素是v和d1/d2。由于有
突扩:突缩:
则有
当或时,突然扩大的水头损失比相应突然收缩的要大。
d1/d2接近于1时,突扩的水流形态接近于逐渐扩大管的流动,因而阻力损失显著减小。
,凡流道边界突变处,形成大小不一的漩涡区。漩涡是产生损失的主要根源。由于水质点的无规则运动和激烈的紊动,相互摩擦,便消耗了部分水体的自储能量。另外,当这部分低能流体被主流的高能流体带走时,还须克服剪切流的速度梯度,经质点间的动能交换,达到流速的重新组合,这也损耗了部份能量。这样就造成了局部阻力损失。从流动仪可见,突扩段的漩涡主要发生在突扩断面以后,而且与扩大系数有关,扩大系数越大,漩涡区也越大,损失也越大,所以产生突扩局部阻力损失的主要部位在突扩断面的后部。而突缩段的漩涡在收缩断面前后均有。突缩前仅在死角区有小漩涡,且强度较小,而突缩的后部产生了紊动度较大的漩涡环区。可见产生突缩水头损失的主要部位是在突缩断