水力学实验

'实验一静水压强演示实验一、目的要求1、量测静水中任一点的压强；2、观察封闭容器内静止液体表面压力。3、掌握U形管和测压管的测压原理及运用等压面概念分析问题的能力。二、实验设备实验设备见实验室水静压强仪。三、实验步骤及原理1、打开排气阀，使密封水箱与大气相通，则密封箱中表面压强等于大气压强。那么开口筒水面、密封箱水面及连通管水面均应齐平。2、关闭排气阀，用加压器缓慢加压，密封箱中空气的压强缓慢增大。U形管和测压管出现压差△h。待稳定后，开口筒与密封箱两液面的高差即为压强差1。3、打开排气阀，使液面恢复到同一水平面上，关闭排气阀，找开密闭容器底部的水门，放出一部分水，造成密闭容器的体积增大而压强减小。此时，待稳定后，其压强差称为真空，以水柱高度表示即为真空度： =h24、按照以上原理，可以求得密封箱液体中任一点A的绝对压强。设A点在密封箱水面以下的深度为，1号管和2号管水面以下的深度为和h2A，则：四、注意事项检查密封箱是否漏气。五、量测与计算静水压强仪编号01；实测数据与计算（表1、表2）。表1观测数据名称测压管液面高程读数液面高程▽1▽2▽3▽4单位厘米厘米厘米厘米p0>pa12p0pap02300为紊流。四、实验步骤：1.将水箱充水至经隔板溢流出，将水管阀门关小，继续向水箱供水，以保持水位高度不变。2.轻轻打开尾阀6，使玻璃管中水稳定流动，再打开颜色水杯阀门2，使颜色水流入管道，呈层流状态。3.缓慢开大尾阀6，增大流量，使颜色水在玻璃管内的流动呈紊流状态。4.再逐渐关小尾阀，观察玻璃管中出口处的颜色水 即将变成层流但还稍微出现脉动状态时，测定此时的流量。即可计算出一次的下临界雷诺数。1.重复三次，在下临界流速时（即流态开始转换时），测定其下临界雷诺数。2.实验完毕后，先关闭颜色水杯阀门，然后关闭水源，拔掉电源。五、注意事项：1、调整流量时，一定要慢，且要单方向调整（即从大到小或从小到大），不能忽大忽小。2、颜色水杯阀门的开度要适当，不要过大或过小。3、判断临界流速时，一定要准确。4、实验时一定要注意用电安全。六、思考题为什么调整流量时，一定要慢，且要单方向调整。七、记录与计算实验记录表：管径d=cm水温T=℃测量出口水箱水平面积A=cm2测次量测水箱时间t(s)流量Q(cm3/s)流速v(cm/s)雷诺数Re状态初高H1(cm)终高H2(cm)净高△H(cm)体积（cm3）1 23 实验四文丘里实验一、实验目的：1、测定文丘里管流量系数μ值。2、验证能量方程的正确性。二、实验设备：1、实验装置如图所示。实验装置由实验桌、供水系统、回水系统、文丘里管等组成，其中文丘里管由收缩段、喉管和扩散段组成。在收缩段和喉管上开有测压孔，并与测压管连通。2、实验辅助材料电线连接板，秒表2个，尺子1把。三、实验原理：首先列出1断面和2断面的能量方程式，并设a1≈ 1,a2≈1，且不考虑两断面之间的水头损失，则有：+=+(1)∵v1A1=v2A2∴v2=v1代入（1）式得：=[()2-1]V1=理论流量：QT=A1V1=A1QT=CTCT为文丘里的理论常数。由于实际液体在运动中存在水头损失，故实际通过的流量Q与理论流量QT存在水头损失，Q一般小于理论流量QT，所以把Q/QT叫做文丘里管流量系数，用μ表示：μ=四、实验步骤：1.准备工作（1）熟悉实验指导书，了解实验目的、原理和设备结构。 （2）打开尾阀，接通水泵电源，给水箱供水。（3）关闭尾阀，检查测压计液面是否水平，如果不在同一水平面上，必须将橡皮管内空气排尽，使两测压管的液面处于水平状态。即测压管的水位读数相等。（4）全部开启尾阀，然后将测压计排气阀关闭。1.进行实验（1）开启尾阀，使管道通过较大流量，且测压管的水位均能读数。等到水流稳定后，作为第一个实验点，测读并记录测压管水位。（2）与（1）同时用秒表和计量箱测定实际流量，记下时间t和体积V。（3）控制尾阀，减小流量，使测压管水位差减小10cm左右，等到水流稳定后，继续测定。（4）测次大于6次后，且压差分布均匀，实验可以结束。2.关闭阀门，检查测压计液面是否在同一水平上，从而检查实验过程中橡皮管内有否进入空气。3.关闭电源。五、注意事项：1.在实验中，一定要注意用电安全。2. 实验过程中，如测压管液面波动不稳，应对两个液面同时进行测读。1.在操作过程中，动作不要过大、过猛，每次调节流量应比较缓慢，调节完后，实验中不可再动前后两个水阀。六、思考题：1.文丘里流量计在安装时，是否必须保持水平？如不水平，上述流量公式是否仍可应用？2.测压计上的排气阀为什么要关闭，不闭对实验有何影响？七、流量数据记录表：(仅供参考)d1=cmd2=cm量测水箱水平面积：A=cm2测次量测水箱时间s流量Qcm3/s测压管水头初高cm终高cm净高cm体积cm3h1(cm)h2(cm)12 3456计算结果表：(仅供参考)测次测压管压差△h(cm)文丘里管理论常数CT理论流量QT（cm3/s）实际流量Q(cm3/s)文丘里管流量系数μ123456 实验五管道局部水头损失实验一、实验目的1、掌握测定管道局部水头损失系数的方法。2、测定阀门不同开启度时（如全开、30度、45度）的阻力系数。3、观测管道经突然扩大、突然收缩水头损失的测定方法。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。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。式中：—局部水头损失系数。1、阀门局部水头损失系数的测定方法已知对1、4断面列能量方程，可求得阀门的总水头损失对2、3断面列能量方程，可求得阀门的总水头损失联立上面二式，可知阀门局部阻力系数2、突然扩大或突然缩小的局部阻力系数的确定对4、5断面列能量方程，忽略两断面间的沿程水头损失，可知 所以与理论比较同理列6、7断面的能量方程，得而三、实验设备实验设备及各部分名称如图所示。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、打开进水阀门，启动抽水机，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；打开尾阀K，待流动稳定后测量。5、本次实验阀门进行三组实验，分别测量记录阀门全开、开启30度、开启45度时的测压管液面标高，用体积法测量管道流量。每组实验做三个实验点。6、每组三个实验点的压差值不要太接近。7、突扩段和突缩段也分别测量记录三个实验点，方法同上。实验桌8754321水箱6进水阀实验阀尾阀管道突扩管道突收测压计计量箱 局部水头损失实验仪五、实验成果及要求1、有关常数。圆管直径D=cm，圆管直径d=cm2、记录及计算，见下页。3、成果分析：将实测的局部水头损失数与理论计算值进行比较，试分析产生误差的原因。六、思考题1、在相同管径条件下，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？2、不同开启度时，如把流量调至相等，值是否相等？ 记录及计算表局部形态全开30度45度突然扩大突然缩小测次123123123123123H1H2H3H4H5H6H72△h2=2(H2-H3)△h1=H1-H4△h3=H4-H5△h4=H6-H7时间T(s)水箱体积V(cm3)流量Q(cm3/s)流速v1(cm/s)流速v2(cm/s)实测的局部水头损失系数实测的局部水头损失系数平均值 理论的局部水头损失系数'