水力学试验课件

水力学实验,实验是水力学课程的组成部分之一。,水力学问题因其影响因素很多而错综复杂。因为人们对流体运动规律认识的局限性，还有许多问题并非由理论分析就能解决，往往有赖于实验。,在某些场合，实验已成为解决问题的主要途径，事实上，不少流体运动规律和公式都是通过实验而总结出来的。,在工程中，利用模型实验来研究流体运动现象、修改设计方案是非常普遍的。因此，水力学实验无论对从事理论研究或对解决工程实际问题，都具有极其重要的意义。,实验2恒定流能量方程实验,一、实验目的,5、验证恒定流能量方程。,2、掌握流速测量的方法。,1、掌握体积法、称重法测量流量的方法。,3、观察弯道水流压强分布规律。,4、观察测压管水头线随管径变化的规律。,能量方程实验装置图,调速器,出水阀,二、实验装置,三、实验原理,实验管路中，沿水流方向，任意两个过水断面的能量方程,其中，由各断面的测压管读出；,用体积法测出管路中通过的流量，再计算各断面的平均流速。,最后计算出各断面的总水头。,四、实验步骤,1、开启调速器，水箱充水，待水箱溢流后，关闭出水阀，检查各测压管液面是否在同一水平面上，否则，排气调平。,2、开启出水阀，保持一定开度，待流量稳定后，读取各测压管液面读数，同时，用体积法测量流量数据。,3、调大阀门开度，同上述第2步，重复测量2次。,排气调平方法：多开关几次。,五、实验注意事项,1、实验开始前，要辨别普通测压管及毕托管测压管。,2、毕托管测压管作演示用，其读数不需要记录。,3、调节出水阀的过程中，开度应从大到小或从小到大。并且当阀门开度最大时，使19号测压管中液面降到接近标尺的零刻度。,4、每次调节出水阀后，应待水流稳定（需3min左右）后才能测量数据。,7、流速较大时，测压管内液面会有波动，此时读数时应取时间平均值。,6、流量不要过小（小于1L/s），太小影响测量精度。,8、实验结束前，关闭出水阀，检查各测压管液面是否齐平，如不齐平，说明实验过程中已进气、实验应重做。,5、流量不要过大，以免测压管（特别注意19测压管，其水位最低）内液面过低，影响读数，甚至是管道进气。,实验四毕托管测流速,一、实验目的,2、掌握毕托管测量点流速的方法。,二、实验装置,1、了解毕托管构造和测速的基本原理。,毕托管实验装置图,水位调节阀,三、实验原理,校正系数（已知）；,管嘴出流点的流速（实际值）：,管嘴作用水头,流速系数；,管嘴出流点的流速（理论值）：,毕托管的全水头与静水头的差值,则,四、实验步骤,1、调整毕托管对准管嘴，距离管嘴出口23cm，再固定毕托管；,2、开启调速器，并将流量调至最大；,4、测记实验数据；,5、操作水位调节阀及调速器，改变水位和流速，重复测量3组不同数据；,3、排气调平。,方法：用静水罩罩住毕托管后，检查差压计液面是否水平，如不平，则用吸气球排除毕托管及其连通管中的气体。,五、实验注意事项,1、测速时，毕托管应正对水流方向。,2、实验结束前，再次检查毕托管测压计两管液面是否齐平。如不齐平，重做实验。,实验六文丘里流量计,一、实验目的,1、掌握文丘里流量计测量管道流量的方法。,2、确定文丘里流量计的流量系数。,二、实验装置,三、实验原理,其中，,为两断面测压管水头差；,文丘里流量计的理论流量为,文丘里流量计的实际流量为,其中，为流量系数。,则,四、实验步骤,1、开启调速器，使水箱溢流。,差压计归零的判断：,2、关闭出水阀，检查差压计是否归零，否则应排气。,原因：,又,则,3、全开出水阀，调整测压管内各液面，使它们均处于滑尺的可读数范围内。,调整液面须知：,（1）打开气阀8时，关小出水阀，则1、4管内液面上升，2、3管内液面齐平。,（2）拧紧气阀8时，开大出水阀，则1、4管内液面下降，但4管内液面下降更多。,（3）调整液面结束后，应拧紧气阀8，再测读数据。,5、逐步关小出水阀，改变流量，重复测量7到9次。,6、实验结束时，校核差压计是否归零。,4、全开出水阀，待水流稳定后，读取测压管内各液面读数，并同时用体积法测定管道内的流量。,实验七沿程水头损失,一、实验目的,1、掌握测定管道沿程阻力系数的方法。,2、绘制沿程阻力系数与雷诺数关系曲线。,二、实验装置,沿程水头损失实验装置图,1,2,旁通阀12,供水阀11,出水阀,测压点,测压点,测量测压管水头，当压差较小时，用水压差计测量；压差较大时，用电测仪测量。,三、实验原理,其中，等于断面1、2测压管水头差；,由魏斯巴赫达西公式得,四、实验步骤,1、全开旁通阀，打开供水阀。按下电源开关。,主管道排气：,水压差计排气：,2、排气：,全开供水阀，关闭旁通阀，全开出水阀。,全开旁通阀，关闭出水阀，待测压管内液面上升到足够高度后，拧开气阀F1，全关供水阀，待测压管内液面降至10cm左右时，拧紧气阀F1。,打开供水阀，打开旁通阀，关闭出水阀，检查水压差计是否齐平，否则，需重新排气。,压力传感器排气：,3、测读数据：,全开旁通阀，全开供水阀，微开出水阀，待流量稳定后，从测压管读取h1、h2。,调节出水阀，使管道内流量增大，待流量稳定后，从测压管读取h1、h2。,打开旁通阀，关闭出水阀，打开供水阀，打开压力传感器的排气旋钮，待旋孔溢流后，拧紧排气旋钮，观察电测仪是否显示“000”，否则，须调零或重新排气。,重复第步操作8至9次。,在实验过程中，若出水阀已全开，应关小旁通阀，以增大流量。,在实验过程中，当超出水压差计测量范围时，用止水夹夹紧水压差计的通道后，再换用电测仪。,4、结束工作：,关闭出水阀，检查测压管两液面是否齐平，否则实验过程中表明测压管已经进气，需重做实验。,关闭供水阀，切断电源。,五、实验注意事项,1、不能同时关闭旁通阀和出水阀，以免烧毁电机。,2、水流速大时，测压管内的液面会有波动，读数时，应取时间平均值。,3、用实验开始和结束时的水温取平均值来计算雷诺数。,4、调节流量大小时，操作阀门开度的动作要缓慢。,实验八局部阻力损失实验,一、实验目的,1、掌握3点法、4点法测量局部阻力系数的方法。,2、比较局部阻力系数的理论值与实测值的差异。,3、观测管径突然变化处，测压管水头的变化情况。,局部水头损失实验装置图,1,2,3,4,5,6,二、实验装置,三、实验原理,1、突然扩大段，采用3点法：,其中，、为相应的测压管读数；,、根据管道内流量计算出；,根据按流长比例换算得出。,则的实测值为,而的理论值为,2、突然缩小段，采用4点法：,则的实测值为,而的理论值为,其中，根据换算得出；根据换算得出。,四、实验步骤,1、开启调速器，开启出水阀，水箱充水，排除实验主管道中气体。,2、待水箱溢流后，关闭出水阀，检查各测验管内液面是否齐平，否则排气调平。,3、全开出水阀，待流量稳定后，读取各测压管读数，同时，用体积法测量流量。,4、调小出水阀，以减小流量，重复测量3次。,5、实验结束前，关闭出水阀，检查测压管是否进气。,五、注意事项,1、计算局部水头损失系数时，注意选择的流速水头。,实验五雷诺实验,一、实验目的,1、观察层流、紊流现象，以及层流与紊流转化。,2、测定雷诺数。,2、掌握圆管流态的判别准则。,雷诺实验装置图,二、实验装置,三、实验原理,1、流速较小时，粘滞力占主导地位，流动为层流；流速较大时，惯性力占主导地位，流动为紊流。,2、流动由层流变为紊流时的雷诺数为上临界雷诺数；流动由紊流变为层流时的雷诺数为下临界雷诺数。,3、下临界雷诺数较上临界雷诺数稳定，故用下临界雷诺数判别层流与紊流。,4、圆管的下临界雷诺数取为2000。,四、实验步骤,1、开启调速器，开大出水阀，使水箱溢流。,2、待水流稳定后，注入红色液体，观察圆管内水流流态。,5、稍微调大出水阀开度，观察圆管内水流流态。,4、重复上述第3步，直到出水阀关闭