水力学试验指导书

1、1实验1静水压强实验一、实验内容1、测量密闭容器内任一点A的压强p。2、测量液体的容重（如酒精，高猛酸钾溶液等）。二、实验原理由连通器原理，在容器上安装几根U形管，U形管一端与容器连通， 一端开口与大气相通（见装置图），将要测量之溶液注入U形管内，若其 中之一的容重r为已知，当容器内上部空气的压强大于或小于大气压强 时，U形管中的二液面将有高差h,由此根据水静力学基本方程Po=pa+rh可计算出容器内的表面压强和容器的容重。四、操作程序1、检查仪器：打开密闭塞，检查装置是否放置水平。如不平整平之2、按紧密闭塞，将活动盛水桶上升或下降，检查装置是否有漏气现 象，若有漏气则各U形管之液面将不断变化

2、，此时应找出漏气部位堵住 漏气。3、上述两步完成后即可进行实验。实验分两种情形进行观测。（1） Po Pa（用活动盛水桶调节）；2(2) Po Pa第一次第二次Po Pa第一次第二次六、实验成果(按上表列表计算)七、思考题1、 调压玻璃筒的液面与开口测压管1的液面在任何情况下都在同一 高度上吗？三者的液面有什么关系？2、 提高或降低调压有机玻璃筒，为什么能改变密闭容器的液面压力Po?3实验2管道水头损失系数测定实验一、实验目的1、掌握测定管道局部水头损失系数E的方法。2、将管道局部水头损失系数的实测值与理论值进行比较。3、观察管径突然扩大时旋涡区测压管水头线的变化情况，以及其他各种边界突变情况

3、下的测压管水头线的变化情况。二、实验装置实验装置及部分名称如图所示。三、实验原理由于边界形状的急剧改变，主流就会与边界分离出现漩涡以及水流 流速分布的改组，从而消耗一部分机械能。单位重量液体的能量损失就 是局部水头损失。边界形状的改变有水流断面的突然扩大或突然缩小、弯道及管路上 安装阀门等。局部水头损失常用流速水头与一系数的乘积表示：式中：E田部水头损失系数，也叫局部损力系数。系数E是流动形态与 边界形态4的函数，即 务f (Re,边界形状)。一般水流Re数足够大时，可 认为系数E不再随Re数而变化，而看作一常数。管道局部水头损失目前仅有扩大可采用理论分析，并可得到足够精确的结果。其他情况则需

4、要用实验方法测定E值。突然扩大的局部水头损失可应用动量方程与能量方程及连续方程联合求解得到如下公式：2式中：Ai和V1分别为突然扩大上游管段的断面面积和平均流速：A2和V2分别为突然扩大下游管段的断面面积和平均流速。通过量测的测管液面高程读数，计算出测压管水头，绘制在实验报 告上，然后根据管路中不同管段的流速计算出流速水头， 与测压管水头 相加得到总水头线。四、公式及表格1、有关常数：突然扩大前管径di_ _ cm;断面面积Ai=_2_ cm突然扩大后管径ch=_ cm;断面面积A2=_ _ cm2突然缩小管管径d3=_ _ cm;断面面积A宁_ cm22、公式：管道突然扩大：S (1-4)2

5、或务(-)丹A管道突然缩小：S 0.5 (1-A3)2A33量测记录表格：5测管液面局程读数量水体积时间hih2h3h4h5h6h?hsVTcmcmcmcmcmcmcmcm3cms1234、计算表格:实测半均流速流速水头平均流速流速水头测压管水头流速水 头差水头损失E实&里Q=VTViVL2gV22g hVLV_2g-2ghicm3/scm/scmcm/scmcmcmcm123五、实验步骤1、熟悉仪器，记录有关常数。2、检查各测压管的橡皮管接头是否接紧。3、启动抽水机，打开进水阀门，使水箱充水，并保持溢流，使水位 恒定。4、检查尾阀K全开时，测压管的液面是否齐平，若不平，则需排气 调平

6、。5、慢慢打开尾阀K,使流量在测压管量程范围内最大，待流动稳定 后，记录测压管液面标高，用体积法测量管道流量。6、 调节尾阀改变流量，重复测量三次。67、 选取一组数据较好的试验，绘制总水头线及测压管水头线。六、注意事项1、实验必须在水流稳定后方可进行。2、计算局部水头损失系数时，应注意选择相应的流速水头：所选量 测断面应选在渐变流断面上，尤其下游断面应选在旋涡区的末端，即主 流恢复并充满全管的断面上。七、思考题1、试分析实测hj与理论计算hj有什依不同？原因何在？2、如不忽略管段的沿程损失hj,所测出的E值比实际的偏大还是偏 小？在工程中使用次值是否安全？3、 在相同管径变化条件下，相应于同

7、一流量，其突然扩大的E值是否一定大于突然缩小的E值？7实验3水跃与底流消能实验一、实验目的1、观察观察水跃结构与消力池内水流流态。2、量测水跃的共轴水深并于理论公式计算值比较。3、测定消力池内水跃长度，并于无消力池时的水跃长度进行比较。4、确定消力池长度和深度(消能坎坎高)，并与理论公式计算值进行 比较。二、实验原理1、矩形平底坡渠中共轴水深按下式计算：h1=?(1+8Fr； -1)或h2WwEFr： _1)2、消力池长度按下式计算：Lk=(0.70.8)Lj式中：Lj为平底渠道中的白由水跃长度，由实验直接量测。3、消力池深度按下式计算：d = ；jhc土式中：h；为收缩水深的共轴水深；Qj为

8、水跃的淹没系数，一般取1.05;ht为渠道下游水深。4、消能坎坎高按下式计算：c= j- HI式中：HI为消能坎坎顶水头，可用堰流公式计算：H1(柘遂左)2式中：m为消能坎的流量系数，取m1=0.42；知为消能坎的淹没系数，电二门二门)。当hs/H10.45时，消能坎为非淹没堰，r=1；当hs/H10A0.45时为淹没堰，Qs1,可查表。三、实验方法与步骤本实验在玻璃水槽中进行。8清水道1、首先在槽中形成白由水跃。即在槽中装设建筑物 (堰、闸、跌坎) 以形成急流。然后调节水槽尾部阀门，使下游槽中水深增加而呈缓流，即产生白由水跃。2、观察水跃结构，量测水跃长度Lj,确定消力池长度Lk。3、放入消

9、能坎，观察消力池内水流流态。4、若池内形成稍有淹没的水跃，并且水跃没有翻出消力池，则坎高 合适；若池内形成白由水跃，或淹没度较大的水跃，并且水跃没有翻出 消力池，则改变流量，重复1、2、3步骤，直至坎高合适为止。5、将消力池池长和池深(或坎高)与理论公式计算值比较。四、记录及计算表格基本数据：水槽编号：NO.水槽宽度：B=厘米量水堰堰口高程(测针读数) =厘米计算表格：序号量水堰读数(cm)量水堰水头(cm)(l/s)收缩水深(cm)共钥水深(cm)坎顶水头(cm)消能 坎淹 没系数奂下游水深(cm)坎高实测(cm)计算(cm)9六、思考题1、在一定流量下，调节尾门，使水跃推前或后移，试分析这

10、种变动 对跃高、跃长有什么影响？2、尾门位置一定，只改变流量，则跃长与共轴水深有何改变，为什 么？3、试分析远驱式水跃、 临界水跃及淹没水跃， 那种能量损失小， 冲 刷距离长？那种能量损失大，冲刷距离短？10实验4堰流实验一、实验目的1、观察实用堰水流流态。2、掌握测定实用堰流流量系数的方法，并将实测值与经验公式计算 值进行比较。二、实验原理及计算公式通过溢流坝的流量可用量水堰测得，求得过堰的流量后，即可通过 堰流公式反求流量系数：Q堰=Q坝=mb J2g H坝犯量水堰顶测针读数=坝顶测针读数=序号重读次数量水堰水位(cm)量水堰水头(cm)溢流坝水位(cm)溢流坝水头(cm)流里系数m实测计

11、算123三、实验设备及操作实验设备如图所示。断面模型应在玻璃水槽内进行，对安装好的模 型应进行仔细检查，然后通过试水，才可正式进行试验。本次试验是在 试水合格后进行的正式试验，关于玻璃水槽内进行试验的程序同前次试 验。可以得到观测记录表格:m=ii本次试验应注意下列各点：1、下游尾水闸门全部打开不使有淹没出流。2、先调节进水阀门。使坝上游水头达到设计水头（设计水头根据模型比尺换算H坝m=H坝p/扁，本实验的设计水头Hd=10cm），测算流量系数， 然后逐渐关小和开大阀门作出小于和大于设计水头时的流量系数与H/Hd之关系曲线。3、注意每次读数必须在水流稳定后进行。四、思考题1、量测堰上水头及闸前

12、水头时应在何处安置测针？2、在什么情况下实用堰为淹没出流？此时对泄流能力有何影响？12试验5水电比拟实验一、实验目的用水电比拟方法解渗流平面问题（空间三元流亦可）在工程实践中 有广泛的运用，通过本次实验应了解和掌握一般有关导电液模型的装置、 量测仪器和实验方法、操作程序等。二、实验设备1、模型：在底部有坐标纸的玻璃上，按比例装制模型，示意图如下: 有压问题为一闸基渗流模型（有板桩或无板桩）。注：透水边界中1=1,小由=0,用紫铜板或其他导电材料做成。不透水边界甲1=0,n=q用塑料板、玻璃板等绝缘材料做成。自由边界用 易丁切削且止水较好的绝缘材料做成，如橡皮泥或油泥等。对均匀介质K=const

13、,溶液浓度随便选定，对分层介质各层溶液的浓度应按比例配制。本次实验制作 均匀介质的。2、仪器a、音频振荡器（信号发生器）。b、零指示器（可用电眼、示波器、晶体管毫伏击计、微安计、 耳机等）。c、分压器（用两只比例电阻箱串接）。d、测计（用紫铜棒制成）。3、必备的用具，电阻箱，万用电表，酒精，蒸馆水，硫酸铜或食盐 溶液，镶子，小刀、烧杯，吸水球，脱指棉，细砂纸，各色导线。三、 电源和量测装置接线图（见下页）四、 实验步骤1、将模型调整水平。2、用脱脂棉蘸酒精轻轻擦净模型，然后注入蒸馆水或硫酸铜溶液使液层厚为0.51.0厘米K = const1372DV存-信号发生器3、接好模型和分压器的导线，用

14、万用电表测量他们的并联总阻（量 测时应将导线白音频振荡器上取下），总阻应等于振荡器的输出阻抗，否 则调整串联的电阻箱，或者改变电解液浓度（当总阻偏大时）使之相等。4、接好线路，接通振荡器电源，约一分钟后，调节升压旋扭。使输 出电压达到予定值，一般为10伏左右，可视需要增高或降低。5、接通零指示器电源，本试验采用毫伏计，使用方法如下：指零时表头读数为零或最小，为了提高精度和保护仪器，应从高档 开始读数，然后将转换开关逐渐拨向低抵档，并注意测针不得从溶液中 取出。6、调节分压器：使其两臂的阻值取不同的比值，但其和不变，为便 利计，当模型上Vi= 1（对应于甲1=1）和Vm=0,（对应于气=0）,令

15、分压器读 数在指零时也为100（或1000）和零。用电阻箱时，可以规定以某个电 阻箱读数为准，如果刚好相反，就应当将振荡器输出端上的接线交换一下位置，这样，在测量时，分压器读数就是场中各点在桥路平衡（指零） 时的化引电势V（也就是流场中的化引流速势 甲或化引水头）。7、每隔0.1测一根等势线，记录在按比例画好的图纸上，随即联成 曲线。记录者应及时发现误差特大的个别数据，向测量者提出要求补测 或重测，测点的多少，以能连成光滑曲线为准。8、 为了使渗出坡度的大小确定的更准确一些，可以加测1%、2%、5%等等势线。9、测完后应先将首频振荡器调压旋钮反旋，使输出压降为零，然后才切断所有电源，将导电溶液吸出盛入烧杯中，并将模型擦净。五、实验报告14利用实验成果绘出流网， 实测的等势线作为原始资料加以保护不得 在记录纸上任意涂改，整理记录时，可用透明纸蒙在底图上，补绘出流 线（按正交和曲边方格的要求），如果发现等势线量测有误差，