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1、水力学实验莫迺榕编华中科技大学文华学院城建学部2012.6目录1流体静力学实验22局部水头损失实验53文丘里流量计实验154孔口、管嘴实验185雷诺实验211流体静力学实验1.1.实验FI的1.观察测点的测压管水头（位置水头与压强水头Z和），加深对静压强公式的理解。2.求未知液体的密度12实验装置图1.1是一种静水压强实验仪。管1和管2的一端与盛水容器联通，另一端通大气。它们的液面应该平齐。如果管1和管2的液面高于容器内的液而，则容器内的密封气体的压强內高于人气压几。管3是容器的连通管，其液面应该与容器液而平齐。容器内的气体压强內可以改变。打开阀门挤
2、压加压打气球，则內升高。加压结束后要注意关闭K?。如果要降低卩（），则打开阀门K?,用吸气球将容器内部的气体抽出。管5、管6是真空管。管7、管8是U形管，内部盛水，并且在管8的水柱水面上灌入油液，油柱高度H可用尺了测量。木实验将要测最汕液的密度其密度为。1.3.实验原理流体静力学的基本方程是P8(1.1)密封水箱的两个测点C和D的位置高低不同，但管1、管2液面高程是相同的，这就是说明静止液体内任意一点的位置水头与压强水头Z和（称为测压管水头）是和同的。盛冇某种未知密度液体的U形管，其液柱高差是由于压差內・“引起的，故有Po-Pa=Pg（Z2-Z3）=
3、p'gH+Qg（Z8-J—H）(1.2)F=(?2-?3)-(28-
4、]P~H水的密度。是已知的，只要读取各管液面的高程读数，就可以求出未知密度式屮的Z2和為可以直接读出,管7和管8没有刻度,Z8・Z7可用尺子测量管7和管8的高差,这样就可求出（z8-z7）o值得注意的是，当管8的油面高于管7的水面吋，（Z8-Z7）为正，当管8的油面低于管7的水面时,（Z8沟）为负。1.4实验步骤1用肯尺测量管8中汕柱的高度。2.关闭阀门K],K3,打开K2,挤压加压打气球，使密封水箱的液面气体压强內逐渐增加，当管1、管2的液面上升至相当的高度时，关闭阀门K2o观察
5、密封水箱的密封效果：加压时，管1、管2的液面也随上升。加压结束后，悖1、管2的液面应停止在某一高程位置，不再变化。如果密封效果不好，管1、管2的液面将不停地卜•降，这就说明水箱漏气。应设法处理。2.读取管1、管2和管3的液面高程读数，用尺子测最管8与管7液面高差（民乜7）并填入数据表。注意（Z8・Z7）有正负。3.改变密封气体的压强，重复上面的步骤进行测量。木实验测量4纟R数据，其屮，內*和內v几的情况分别测量2纟R数据。图1.2静水压强实验数据表1.5数据整理及误差分析流体力学实验的数据幣理是件复杂的工作，为此，可编制数据处理系统供实验课使用。图1
6、..2是本室研制的数据处理系统的静水压强实验数据表界面。实验装直屮的未知液体的密度值为827kg/m3o由数据表看出，测量误差很小。1.6思考题1.在什么情况下,管2,3的液面平齐?2.当管2,3的液面平齐时，管7管9的液血是否平齐？为什么？4.观察管7和管8的液林，如果判断汕的密度Q'和水的密度Q哪个较人?2局部水头损失实验2.1实验冃的测量管流屮突扩管和突缩管的局部水头损失，并确定局部损失系数。2.2实验装置稳压水箱测压管回水管进水管U局部水头损失实验仪U图2.1局部损失实验装置图2.1所示的局部水头损失实验仪，由水泵、稳压水箱、实验管段，局部损
7、失（截面实扩、截面突缩）管件、6支测压管。稳压水箱设置冇溢流板。当产生溢流时，水面总是稍高于溢流板顶部，水位保持恒定,如果没有发生溢流，则水位就町能不为恒定。实验管道由三个管段组成。各段的管道直径在实验台的标牌上显示。图中的A处，管道截而发生突然扩大，而在B处，截面发生突然缩小。管道突扩处A设有气阀K,用于排除突扩处可能产生并滞留不动的气泡。管道的尾阀用于控制水流量。管道上设置6个测压孔，位置如图所示。这些测孔的压强通过软管传输到测压管，测压管水柱液面高程可用读数板的标尺测量。2.3实验原理对局部损失管件的上、卜•游某断面应用们努利方程，就可以求得局
8、部水头损失，现分别予以说明。突扩管:对于测压管1,2所在截面伯努利方程为,则有:(2.1)Z】+丛+^-=+厶+严+%A+hf、2pg2gpg2g22h、H——=Z?2—~+h讥+hfp2g_2g〃'/，2式小，截面1、2的压强水头用水柱高儿和他表示。饰是截面突扩处的局部水头损失。徧2是截面1、2Z间的沿程水头损失。徧2无法直接测量。截面1、2Z间的管长仏是截面2、3Z间的管长①一半，伽2应该等于截面2、3之间的沿程水头损失力皿的一半。而截面2、3Z间的沿程水头损失屁3就等于压差水头，即水柱高度之差，加3=力皿2。由式(2.1)得到截而突然扩大的局部
9、水头损失的计算式：+/1
10、-h»—0.5(/??—hj(2.2)水柱高度用尺子量测。速度可以川流量除以截面积
