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水力学实验报告范文
水力学相关实验
水力学
实验指导书及实验报告
专业班级学号姓名
河北农业大学城建学院
水力学相关实验
目录
实验(一)伯努利方程实
验............................................................-
2-
实验(二)动量定律实
验..............................................................
..-5-
实验(三)文丘里实
验..............................................................
......-9-
实验(四)孔口与管嘴出流实
验..................................................-11-:.
实验(五)雷诺实
验..............................................................
........-13-
实验(六)沿程水头损失实
验......................................................-15-
实验(七)局部阻力损失实
验......................................................-18-
水力学相关实验
实验(一)伯努利方程实验
一、实验目的
,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;
:
。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2
2
水力学相关实验
图2伯努利方程实验仪结构示意图
;;;;;
板;;;;;;:.
接水箱,计量水箱;{自备};;。四、实验
步骤
:dⅠ、dⅡ、dⅢ、dⅣ、各管道轴线高程、水箱液面
高程;;
,启动水泵,系统充水赶气,过程中维持溢流板稍许溢流;
;
,观察并记录各动静压管上的液面高度,自由
液面的高度;,测读并记录各测管的液面高程,体积流
量;,测读并记录各测管的液面高程,体积流量;
复步骤7一次;
,停泵,断开电源,清洗现场。五、试验数据记录与整理
d1=1..4㎝,d2=㎝,d3=㎝,d4=㎝
p
值表
水力学相关实验
表1z
p
(单位:cm)值表基准线选在
表中带“某”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。:.
pv2
2g
2
,测压管水头线有何变化?为
什么?
(体积法测流)的总水头线,一般
略有差异,试分析其原因。
?为什么?
水力学相关实验
实验(二)动量定律实验
某对某轴列动量方程:
F
某
R某Q(2v2某1v1某)
式中:R某—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;2,1—动量修正
系数,取1::.
v1某—水箱水面的行近流速在某轴上的投影,取0;v2某—出口断
面的平均流速在某轴上的投影;
:(1)R某对转轴取力矩M
M=R某L式中:L—出口中心至转轴的距离;
水力学相关实验
动平衡时得到实测力矩MO:MOGS式中:G—平衡砝码重量;S—S=S-
SO;SO—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:R某—平板对水流的反作用力;
v1某—喷嘴出口平均流速在某轴的投影,即流速;v2某—Ⅱ—Ⅱ断
面平均流速在某轴的投影,取0;
:
对O点取矩,则有:M=R某L1
‘
式中:L1—水流冲击点至O点的距离;动平衡时得到实测力矩MO:MOGL2
水力学相关实验
式中:G—砝码重量;L2—砝码作用线到O点的距离。
此时MM0,可由力矩平衡计算得R
‘
某:.
。
三、实验装置
,结构示意见图3;;
台;。
图3:实验装置结构示意图
;;;;;
动轴承;;;;;;;
;、实验步骤
(一);
,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;,调整平衡(移动砝码,使水平仪气泡居
中),测读并记录S;
,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;;
,待实验水箱水位教低时塞住底孔;、3;
,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;;
,实验水箱插上定位插销。(二)平板实验
(一)1、2;
,开启并调节射流阀门,使平板保持垂直位
置;,测读并记录砝码重量,计量水体积V,量水时间t;:.
水力学相关实验
,调节射流阀门,使平板保持垂直位置;
3;
,停止水泵,断开电源。五、
录水箱实验数据并计算
d圆锥管嘴=cm,d圆柱管嘴=cm,L高,L低
仪器常数(实测):cm,L1,L2
‘
分析理论计算R某与测定R某产生偏差的原因。
水力学相关实验
实验(三)文丘里实验
一、实验目的
,掌握文丘里流量计测量管道流量的技术。
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:.
Q'
PP2g[(Z11)(Z22)]Khd
(1)41d2
2
d1
2
式中:K
g,为文丘里流量计结构参数。d
(1)41d2
d1
h(Z1
P1
)(Z2
P2
),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。
KhQ'
三、实验装置
,结构示意图(见图2);;
。:.
水力学相关实验
图2、实验装置结构示意图
;;;;;6.
溢流板;;;;;;12.
计量水箱;;。四、实验步骤
;,启动水泵;,全开出水阀,
过程中溢流板保持稍许溢流;,测读并记录测压管水头h1、h2、
时间间隔t、水量ΔV;—8挡,关小出水阀,测读并记录h1、h2、
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
水箱液面标尺值H0,管轴线高程表尺值Hcm。
2试验数据记录与整理见表1表1试验数据记录及计算表
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
Qd24d14
4
2gh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6-7mH2O着手分析。
水力学相关实验:.
实验(四)孔口与管嘴出流实验
一、实验目的;
、流量系数、侧收缩系数、局部阻
力系数的测量技术;,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当已知A,测知Q、H0后,可计算:流量系数
当测得收缩半径dc,或由经验数据取定dc后,可计算:
Acdc2
2收缩系数
Ad
流速系数
11
阻力系数
2
三、实验装置
,基本结构如图1所示;
只,秒表1块,卡尺1支。
图1实验台简图:.
.
.
防溅板
水力学相关实验
四、实验步骤
;
,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;,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。
,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。
,停止水泵,断开电源,关闭阀门3,清理实验桌面及场
地。:
(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
六、思考题
,分析流量系数不同
的原因及增大过流能力的途径。:.
dd
,?HH
水力学相关实验
实验(五)雷诺实验
一、实验目的
;
流变紊流及由紊流变层流的过度过程;
界及上临界雷诺数Rec二、实验原理
流体在管道中流动,具有两种不同的流动状态。大量试验表明,流体
处于不同流态时,其阻力特性也不同。雷诺数的物理意义,可表征为惯性
力与粘滞力之比。其实用意义在于:综合管材(质)、管径、内表面情况
等,进行流动阻力计算。
在实验过程中,保持水箱中的水位恒定(即作用水头H不变)。如果
管路中出口阀门开度较小,在管路中就有稳定的平均速度v,红色水与自
来水同步在管路中沿轴线向前流动,红颜色水呈一条红色直线,其流体质
点没有垂直于主流方向的横向运动,红色直线没有与周围的液体混杂,层
次分明地在管路中流动,为层流运动。如果将出口阀门逐渐开大,管路中
的红色直线出现脉动,流体质点还没有出现相互交换的现象,流体的流动
呈临界状态。如果将出口阀门继续开大,出现流体质点的横向脉动,使红
色线完全扩散与自来水混合,此时流体的流动状态微紊流运动。继续开大
尾部阀门,红色水一出管尖,立即消失得无影无踪,此为完全紊流运动。
三、实验装置:.
雷诺仪1台,结构示意图(见图1)秒表1只温度计1支
管流量Q用体积法测出:Q
V
t
式中:t——量水时间,
3
ΔV——t时段内计量水箱中水的体积增量,cm。
V
管流平均流速用下式计算:
QA
式中:A—管道的横截面积,cm2;
雷诺数
Rec
Vcd
,
式中:d—管路直径,;V—流速,cm/;
2
ν—实验水温下水的运动粘滞系数(cm/)。
:.
水力学相关实验
图1雷诺仪结构示意图
;;;;;
板;;;;;;13.
回水管;14实验桌。四、实验步骤
;
,启动水泵;
,使水箱稍许溢流(实验过程中均需保持作用
水头H不变);
,使玻璃管中水稳定流动,并开启红色阀门9,
使红色水以微小流速在玻璃管内流动,观察层流流动状态;
,观察与判断临界层流流动状态;
出水调节阀11,观察紊流流动状态;(不允许
反向调节),使达到下临界流动状态;,测读并记录量水时间t,
计量水箱体积增量△V;、7、8三次;
,停止水泵,断开电源,清理场地。五、实验数据记录
与计算
六、思考题
,为什么不采用临界流速?
(2320)产生偏离的原因。:.
水力学相关实验
实验(六)沿程水头损失实验
一、实验目的
,
绘制lghf~-lgv曲线;
;
-λ关系值与莫迪图对比,提高实验成果分析能力。
二、实验原理
对于圆管稳定流动,达西公式给出:
hLv2
fd2g
对于给定管径、管长的圆管稳定流,由达西公式可得:
2gdhfgdhf2hfLv
2
22
gd5
L4Q8L
hfQ
2
K:.
Q
2
d2
5
式中:K
2gd8L
对水平安装的等直径圆管,由能量方程可得:
h1P2
f
P
对于指示液,被测液体均为水的U形管压差计,有:
hf=(P1-P2)/
=h2-h1
式中hf——测定管段L的沿程水头损失,cmH2O
——实验水温和大气压力下的水容重
三、实验装置
,.
温度计1支
=,第二根管径d2=,第三根管径
d3=。:.
水力学相关实验
(内置潜水泵).
验桌
本装置有下水箱、自循环水泵、供水阀、稳压水箱、实验管道、流量
调节阀,计量水箱、回水管、压差计等组成。实验时应将管道、胶管及压
差计内的空气排出,接通电源水泵启动,全开供水阀,逐次开大流量调节
阀,每次调节流量时,均需稳定2-3分钟,流量愈小,稳定时间愈长;测
流量时间不小于8-10秒;测流量的同时,需测记压差计、温度计[自备]
应挂在水箱中读数。
四、实验步骤
;
(不够高时冲水),旁通阀是否已关闭;
源,启动水泵,打开流量调节阀11,系统充水赶气;
至全开,保持溢流板有稍许溢流;,测读并记录数据表中所要求
的参数;(不少于5次),重复步骤5;
束,停止水泵,断开电源,清理现场。五、数据记录与整理
;
~lgv曲线,以lgv为横坐标,以lghf为纵坐标;
~lgRe对数曲线,lgRe为横坐标,以lg100λ为纵
坐标。:.
水力学相关实验
表1记录及计算表格
常数:L=80cmk2gd5/8l(cm5/2)
(lghf2lghf1)/(v2v1)值,判定流区
(m=1,m=2,<m<2,m>2)
?试分析其原因。
(cm/)
水力学相关实验
实验(七)局部阻力损失实验
一、
.-3断面能量方程,得到:hie[(z2
p2
)
v12
2g
][(z3
p3
)
v22:.
2g
hf23]
其中:按流程长度换算,
hf23l23
hf34l34
,l2315cm,l3420cm
hie
v122g
突然扩大局部阻力系数的实测值:e
突然扩大局部阻力系数的理论公式(包达公式):e(1
A22
)A3
A22v22
则突然扩大局部阻力可由公式:hiee(1)
2gA32g
本实验采用四点法布阵计算,式中B点为突缩点。
四测点3、4、5、6之间的间距L3-4=5cm,L5-6=20cm,由4-4,5-5断
面的能量方程,可实测得:hj[(z4
v22
p4:.
v42
2g
)hf4B][(z5
p5
)
v52
2g
hfB5]
水力学相关实验
其中:按流程长度换算,
hf4Bl4B
hf34l34
,l4B5cm,l3420cm
hfB5lB5
hf56l56
,lB510cm,l5615cm
2
av
hj/5
2g突然缩小断面局部阻力系数实测值::.
A5av52
突然缩小断面局部阻力系数的经验公式:'(1)h'i
A42g
三、实验装置
,
支
图2实验仪器简图
.
.
、实验步骤
;
d1=,d2=,d3=;接好电源,;
,实验过程中待溢流板有稍许溢流(保持作用水
头不变),系统(包括测压管)充水赶气;
,等流量稳定后,测读记录各测压管读数
h1-h6,量水时间T某计量
水力学相关实验
水箱体积增量V;
-4次,分别测读并记录上述数据。五、实
验数据记录与整理
表2数据计算用表:.
六、实验分析与讨论
;
,分析局部阻力损失机理和产生突扩与突
缩局部阻力损失的主要部位在哪里?怎样减小局部阻力损失。
。
《局部阻力系数经验公式》的实验装置及数据处理方法。