流体实验报告 水跃试验

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1、水跃实验一、实验目的:1．观察水跃现象的特征和三种类型的水跃。2．检验平坡矩形明槽自由水跃共轭水深理论关系的合理性，并将实测值与理论计算值进行比较。测定跃长，检验跃长经验公式的可靠性。3．了解水跃的消能效果。4．比较不同五种型态水跃①的流动特征。二、实验设备实验槽如下图所示，其供排水系统与图11.1同。图12—1水跃实验槽示意图1.稳水孔板；2.闸板；3.测针；4.多孔尾门；5.高程标志快；图12—2堰、闸出流均可产生水跃。若以堰流作水跃实验（图12.2）时，虽能进行一般水跃实验，包括共轭水深关

2、系、跃长、消能率的实验，但由于堰上水位完全取决于实验流量，可调范围较窄。不足以进行五种型态水跃的流动特征实验。故通常采用闸下出流作水跃实验。闸下出流除可调节尾门改变下游水位，还可通过调节闸板2的开度，改变堰顶水位，不仅可得到临界、远驱、淹没三种类型的水跃，并能较大幅度地改变，从而演示上述五种型态水跃的流动特征。本实验流量由三角堰量水槽（图11.1）中（5）测量，水位由测针3测量。①五种型态水跃：1．波状水跃（）；2．弱水跃（）；3．摆动水跃（）；4．稳定水跃（）；5．强水跃（）（详见图12.3）

3、三、实验原理通过实验可测定完整水跃共轭水深、、跃长、消能率，并可验证平坡矩形槽中自由水跃计算的下列理论公式：式中，水跃的能量损失；跃前断面总能头，。为测定消能率，可选平坡渠底为基准，然后由槽宽和实测的、值确定水跃前后断面的总能头和，再由下列各式换算得实测消能率：该装置还可演示远驱、临界和淹没三种水跃以及按不同而区分的五种型态水跃（图12.3）。图12—3保持流量约不变，调节闸板开度，使闸下跃前的由1→10逐渐变化，可观察到如图12.3所示的五种型态水跃。其中各种水跃特征如下：波状水跃：水面有突然

4、波状升高，无表面旋滚，消能率低，波动距离元。弱水跃：水跃高度较小，跃区紊动不强烈，跃后水面较为平稳，其消能率低于20%。摆动水跃：流态不稳定，水跃振荡，跃后水面波动较大，且向下游传播较远。稳定水跃：水跃稳定，跃后水面较平稳，消能率可达46~70%，是底流消能较理想的流态。强水跃：流态汹涌，表面旋滚强烈，下游波动较剧，影响较远，消能率可达70%以上，但消能工的造价高。一般当时，因底流消能工更昂贵，宜改用挑流或其他形式消能。四、实验方法与步骤1．测记有关固定常数。2．打开进水阀门，并适当开启闸板，待

5、上游水位稳定后，再调节尾门，分别使闸下发生三种类型水跃，即远驱式、临界式和淹没式水跃；仔细观察水跃现象，并分别绘出其示意图。3．调控进水阀门开度，使下游产生完全水跃，分别测记三角堰测针读数、共轭水深和跃长（测量共轭水深需用断面三点平均）。4．调节流量左右，闸板开度，同时调控阀门，使闸上水位在测针可读范围内最高，测记，观察时的强水跃特征。5．适当调小，使，调节尾门使之形成稳定水跃。然后增大流量（至左右），调节开度与尾门高度，依次形成摆动水跃、弱水跃、波状水跃。并观察其消能效果和流动特征.