小水槽实验台

1、变底坡活动小水槽实验台本实验台是明渠水流综合实验台，可完成下列实验：一、明渠非均流水面曲线演示；二、水跃实验；三、平板闸门闸孔出流实验；四、堰流（实用剖面堰、宽顶堰、三角堰）实验。附：1、水跃实验记录；2、手板闸门闸孔出流实验记录；3、堰流实验记录；n ,水位测针境流根三角垠闸下出流I .明槽非均匀流水面曲线演示一、实验日的:加深对明槽非均匀流的基本概念：缓流、急流、临界流及其判别;临界水深、临界底坡的认识；观察水面曲线及水跃现象二、水面曲线演示及注意事项:了解实验台的组成和操作方法；打开水槽前、后闸门，启动水泵，打开进水管阀门向水槽供水。以所选的演示流量，计算临界水深和临界底坡，作为选取水槽

2、底坡 和判别流态的依据。矩形水槽：h :q 2Cbr c c式中：h 临界水深；1 临界底坡；X、R、C、B 一分别为临界流时的湿周、水力半径、C cc c谢才系数、水面宽度；q 单宽流量；n 一粗糙系数，有机玻璃板n =0.0083选不同的底坡（缓坡0 Y i Y i，陡坡iA i，临界坡i i平 ccci 0，反坡i Y 0），改变水槽前、后闸门的开度，以及选择加装实用剖面堰， 可演示不同的水面曲线：缓坡，堰上游为M水面线，堰下游水流收缩断面 后为M 3水面线与水跃衔接；急坡，打开水槽末端闸门，堰上游为S1水面 线，下游为S水面线。用类似的方法，可演示其他各型水面曲线；3受水槽长度的限制，

3、水面曲线沿程变化不显著，需对照理论分 析，仔细观察；为便于观察，水槽缓坡的坡度尽量要小，陡坡的要适当加大。II .水跃实验一、实验日的观察水跃的发生，水跃结构及流动现象。实测水跃共轭水深，水跃长度，并同理论值和经验值相比较。学习使用测针量测水位的方法。二、实验原理由水跃方程导出矩形断面明槽中共轭水深关系式h 1 _ = _（.、1 + 8F 2 -1h2、 丫1式中：h 跃前水深h 跃后水深尸跃前水流的弗劳德数y1v 一跃前断面平均流速由实测水深比门=h / h，同理论公式计算值相比较，便可验证水跃方 程。三、实验步骤及注意事项调平水槽（水准管气泡居中），记录各项常数：槽宽b = 8cm，槽底

4、测针读值v = 28.9cm0打开水槽前、后闸门，启动水泵，打开进水管阀门的水槽供水。调节前、后闸门的开度，使水槽内形成完整水跃，待水跃稳定后， 用浮子流量计计量流量，用测针分别量测跃前、跃后断面水面测针读值匕、 V，共轭水深h = V -V，hn = V -V。量测水跃长度1，并记录；210200水跃与急变流动，水跃位置前后串动，水跃区表层水流翻腾旋滚， 掺气，共轭水深及水跃长度都不易测准，需仔细测量；实验结束，关闭进水管阀门，打开水槽末端闸门。四、实验结果实验记录f 1 -n曲线III.实用剖面堰溢流实验一、实验日的观察实用剖面堰溢流的水流现象；实测实用剖面堰的流量系数，并同经验值比较。二

5、、实验原理实用剖面堰溢流的基本公式Q = mb2gH 3/20H = H + 性02g式中Q 一流量系数b 堰宽H -包括行近流速水头的堰上水头H 堰上水头v 0 一行近流速实测流量Q及堰上水头H，可算得流量系数的实验值:m =，同流量系数经验值相比较。b 2gH 3/20实验堰为WES标准剖面堰，堰高P = 6.9cm，流量系数经验值m = m ()o.i42d Hd式中 H 一 设计水头，H =3.395cmm 设计流量系数，m =0.502H 包括行近流速水头的堰上水头三、实验步骤和注意事项调平水槽(水准管气泡居中)，记录各项常数：堰高P = 6.9cm，堰宽b = 8cm，设计水头h

6、= 3.395cm dm = 0.502，堰顶测针读值V = 6.03cm打开水槽前后闸门，启动水泵，打开进水管阀门，向水槽供水，堰顶溢流；待水流稳定后，用浮子流量计计量流量，用水位测针量测堰上游过 水断面（距堰壁3-4h ）水面的读值v，堰上水头H = V-V。并记录。逐 次关小进水管阀门，改变流量，重复以上实验。以上实验过程要保持堰流为非淹没（自由），无侧收缩出流。实验最后，逐渐关小水槽末端闸门，抬高堰下游水位，使堰下游水 面超过堰顶h o.i5H，堰流变为淹没出流，观察验证淹没出流的形成条件 和水流现象；实验结束，关闭进水管阀门，停泵，打开水槽末端闸门。四、实验结果实验记录实验中发现问题

7、的讨论。W.宽顶堰溢流实验一、实验日的观察宽顶堰溢流的水流现象实测宽顶堰的流量系数，并同经验值比较二、实验原理ii宽顶堰溢流的基本公式Q = mb、2gH 3/20式中：Q 流量m 一流量系数H -包括行近流速水头的堰上水头的堰上水头H 堰上水头v 0 一行近流速实测流量Q及堰上水头H，可算得流量系数的实验值：m=同流量系数经验值相比较。 b .2gH 3/2X0直角进口宽顶堰流量系数经验值：3 P / H m = 0.32 + 0.010.46 + 0.75P / H式中：P 堰高H 堰上水头非淹没（自由）出流宽顶堰堰顶水流与急流hcoh 临界水深q 一单宽流量实测堰顶水流收缩断面水深h与临

8、界水深h比较，验证堰顶水流流态 coc三、实验步骤和注意事项调平水槽（水准管气泡居中），记录各项常数：堰高P = 6.1cm，堰宽b = 8cm，堰厚6 = 25.1cm堰顶测针读值V 0 = 5.1cm。打开水槽前后闸门，启动水泵，打开进水管阀门，向水槽供水，堰顶 溢流。待水流稳定后，用浮子流量计计量流量，用水位测针分别量测堰上 游过水断面（距堰壁3-4H）水面和堰上水流收缩断面的读值匕、V2，堰 顶水头H=N -V，堰上水流收缩断面水深h =N -V并记录。逐次关 小进水管阀门，改变流量，重复以上实验。以上实验过程要保持堰流为非淹没（自由），无侧收缩出流。实验左后，逐渐关小水槽末端闸门，抬

9、高堰下游水位，使堰下游水 面超过堰顶h 0.8H，堰流变为淹没出流，观察验证淹没出流的形成条件 和水流现象。实验结束，关闭进水管阀门，停泵，打开水槽末端闸门。四、实验结果实验记录实验中发现问题的讨论。V、平板闸门出流实验一、实验目的观察平板闸门出流的水流现象实测平板闸门自由出流的流量系数和收缩系数。并与经验值、理论 分析值比较。二、实验原理平板闸门自由（非淹没）出流基本公式:Q =气2 gH 0hco =e式中：Q 流量H流量系数b一 闸孔宽度e闸孔开度H 0 包括行近流速水头的闸前水头H闸前水头垂向收缩系数ho 闸门下游水流收缩断面水深实测流量Q，闸前水头H，闸门下游水流收缩断面（距闸约0.

10、5-1e） 水深h/便可计算出流量系数R和收缩系数的实验值Qh =.be* gH oh ee e流量系数的实验值与经验值r 0.6-0.176e相比较，收缩系数的实验 H值与儒可夫斯基理论分析值相比较。三、实验步骤和注意事项调平水槽（水准管气泡居中），记录有关常数，闸门宽b 8cm。打开水槽前后闸门，启动水泵，打开进水管阀门，向水槽供水，闸 下出流。选择闸门不同的开度e，调节进水管阀门的开度，选择不同的流量2，待水流稳定后，量测闸前水头H，闸下游水流收缩断面水深h，并记录。以上实验过程要保持闸孔为非淹没出流。实验最后，逐渐关小水槽末端闸门，抬高闸门下游水位，使闸孔变 为淹没出流，观察淹没出流水

11、流现象。实验结束，关闭进水管阀门，停泵，打开水槽末端闸门。四、实验结果实验记录实验中发现问题讨论。W.三角堰溢流实验一、实验日的学习三角堰测量流量的原理和测量方法；学习应用三角堰测量流量的误差分析二、实验原理取微小宽度db，引用薄壁堰的基本公式：dQ = m db 2H， B (3 4)H，H = 0.05 一 0.25m测量误差三角堰流量公式 Q = khn微分上式 dQ = knH n-idH则dQ = ndH三角堰n = 2.5Q H可知计算流量相对误差，放大为实测堰上水头的误差，对应用三角堰 测量流量有较大影响。实验流量过小，H 3cm，表面张力作用，影响堰的测量精度。水跃实验槽宽b

12、= 8顷，槽底测针读值V = 28.9如0实测水深h = V-V0（V为水面测针读值）流量共轭水深跃长水深 比跃前流速跃前理论水深比经验公式值水跃形式Qhh5h，=不VFi-志门=：(勺 + 8F 2 -1a = 9.4(F l)h(cm)m 3/ hcmcmcmcm / s1稳定水跃2弱水跃3弱水跃4摇动水跃5弱水跃6弱水跃7波状水跃理论曲线-实验点 Fr1曲线WES标准实用剖面堰设计水头h = 3.395cm，m = 0 502，堰宽人=8cm，堰高P = 6.9cm，堰顶测针读值V上03cmQ水面读值H =V-V0vH = H + 2-(cm)m =里妁2-H 3/2m = m,(打 0.142d(m3/h)V(cm)(cm)(cm / s)(cm)1234宽顶堰堰顶厚5 = 25.1cm，堰宽b = 8cm堰高p = 6.1cm，堰顶测针读值V = 5.1cm 0m 3/hcmcmH =气气h =coA -A1 2v0 cm / sH 0 = HV2 + 0 cm2-m =bG 2-H3/2m = 0.32 + 0.01