水力学实验报告思考题答案解析(全)

《水力学实验报告思考题答案解析(全)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、水力学实验报告思考题答案（一）伯诺里方程实验（不可压缩流体恒定能量方程实验）1、测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？测压管水头线(P-P)沿程可升可降，线坡JP可正可负。而总水头线(E-E)沿程只降不升，线坡JP恒为正，即J>0。这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。如图所示，测点5至测点7，管渐缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，JP>0。，测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，JP<0。而据能量方程E1=E2+hw1-2，hw1-2为损失能量

2、，是不可逆的，即恒有hw1-2>0，故E2恒小于E1，（E-E）线不可能回升。（E-E）线下降的坡度越大，即J越大，表明单位流程上的水头损失越大，如图上的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。2、流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？1）流量增加，测压管水头线（P-P）总降落趋势更显著。这是因为测压管水头，任一断面起始的总水头E及管道过流断面面积A为定值时，Q增大，就增大，则必减小。而且随流量的增加，阻力损失亦增大，管道任一过水断面上的总水头E相应减小，故的减小更加显著。2）测压管水头线（P-P）的起落变

3、化更为显著。因为对于两个不同直径的相应过水断面有式中为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大，亦增大，线的起落变化更为显著。3、测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？测点2、3位于均匀流断面，测点高差0.7cm，均为37.1cm（偶有毛细影响相差0.1mm），表明均匀流各断面上，其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断面上，测压管水头差为7.3cm，表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量

4、力只有重力”，而在急变流断面上其质量力，除重力外，尚有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。在绘制总水头线时，测点10、11应舍弃。※4、试问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头（如抬高或降低水箱的水位）对喉管压强的影响情况。下述几点措施有利于避免喉管（测点7）处真空的形成：（1）减小流量，（2）增大喉管管径，（3）降低相关管线的安装高程，（4）改变水箱中的液位高度。显然（1）（2）（3）都有利于阻止喉管真空的出现，尤其（3）更具有工程实际意义。因为若管系落差不变，单单降低管线

5、位置往往就可以避免真空。例如可在水箱出口接一下垂90度的弯管，后接水平段，将喉管高程将至基准高程0-0，比位能降至零，比压能得以增大（Z），从而可能避免点7处的真空。至于措施（4）其增压效果是有条件的，现分析如下：当作用水头增大时，测点7断面上值可用能量方程求得。取基准面及计算断面1、2、3如图所示，计算点选在管轴线上（以下水拄单位均为cm）。于是由断面1、2的能量方程（取）有（1）因可表示成此处是管段1-2总水头损失系数，式中、分别为进口和渐缩局部损失系数。又由连续方程有故式（1）可变为（2）式中可由断面1、3能量

6、方程求得，即（3）是管道阻力的总损失系数。由此得，代入式（2）有（4）随递增还是递减，可由加以判别。因（5）若，则断面2上的随同步递增。反之，则递减。文丘里实验为递减情况，可供空化管设计参考。因本实验仪，，，而当时，实验的，，，将各值代入式（2）、（3），可得该管道阻力系数分别为，。再将其代入式（5）得表明本实验管道喉管的测压管水头随水箱水位同步升高。但因接近于零，故水箱水位的升高对提高喉管的压强（减小负压）效果不明显。变水头实验可证明结论正确。5、毕托管测量显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都有差异，试分析其原

7、因。与毕托管相连通的测压管有1、6、8、12、14、16和18管，称总压管。总压管液面的连线即为毕托管测量显示的总水头线，其中包含点流速水头。而实际测绘的总水头是以实测的值加断面平均流速水头绘制的。据经验资料，对于园管紊流，只有在离管壁约的位置，其点流速方能代表该断面的平均流速。由于本实验毕托管的探头通常布设在管轴附近，其点流速水头大于断面平均流速水头，所以由毕托管测量显示的总水头线，一般比实际测绘的总水头线偏高。因此，本实验由1、6、8、12、14、16和18管所显示的总水头线一般仅供定性分析与讨论，只有按实验原理

8、与方法测绘的总水头线才更准确。（二）雷诺实验※1、流态判据为何采用无量纲参数，而不采用临界流速？雷诺在1883年以前的实验中，发现园管流动存在着两种流态——层流和紊流，并且存在着层流转化为紊流的临界流速，与流体的粘性、园管的直径有关，既（1）因此从广义上看，不能作为流态转变的判据。为了判别流态，雷诺对不同管径、不同粘性液体作了大量的实验，得出了