宽顶堰流实验.doc

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1、非均匀流水面曲线实验报告课程名称：水力学姓名:专业班级：小组：学号:同组人:指导教师：实验日期:华北电力大学（北京）可再生能源学院一、实验目的1.观察实用剖面堰和宽顶堰上的水流现象，并观察下游水位对水跃的影响。2.测定非淹没宽顶堰和实用剖面堰的流量系数m值，并与经验值进行比较。3．测定跃后断面的流速分布，求得跃后断面的平均流速。二、实验类型综合型三、实验仪器实验在玻璃水槽中进行，如图所示。水槽长2.8m、宽b为0.15m、高0.3m；槽中安装WES标准实用剖面堰，堰高P=15cm，设计水头Hd=5cm，设计水头流量系数md=0.502。槽中还可安装宽顶堰，堰高P=8cm

2、，堰顶δ=40cm，直角和圆角进口各一套。水槽下游装有三角堰，用来测定水槽流量Q，槽尾设尾门以控制下游水位，用活动测针沿轨道移动以量测上下游水位。四、实验原理（一）堰的分类：根据堰墙厚度或顶长d与堰上水头H的比值不同而分成三种：薄壁堰；实用剖面堰；宽顶堰。（二）堰的流量公式　对图中两种堰流情况的1-1与C-C断面写能量方程，可得收缩断面流速表示式为：式中：f为流速系数；为堰上总水头，H为堰上水头，v0为上游趋近流速；hc0为收缩断面C-C处水深。　　经过适当假设与简化，得堰流流量公式：　式中：b为堰宽（即槽宽），b=15cm，m为堰流的流量系数。（三）堰的流量系数公式　　

3、1.实用高堰流量系数当P/Hd>1.33为高堰。WES标准剖面堰的流量系数公式为：　　　　　　　　　　式中：Hd为堰的设计水头，md为H0=Hd时的设计水头流量系数。　　2.宽顶堰流量系数　　（1）直角前沿进口宽顶堰，计算m的公式为：　　　　　　　　　　　　（2）圆角前沿进口宽顶堰，计算m的公式为：　　　　　　　　　　上二式中的P为宽顶堰高度；H为堰顶以上水头。五、实验内容和要求（一）实验内容1.记录有关常数，如堰宽b、堰高P、设计水头Hd等，记录测针在堰顶、槽底处的零点读数。2.进水节门置于增大开度，开动水泵，调节尾门，使堰后水跃呈远驱形态，仔细观察堰流现象。用测针细致

4、量测三角堰上游水面读数，根据三角堰流量计算关系式，得出实验流量Q值。3.用测针细致量测实用堰（或宽顶堰）堰顶高程和堰上游水面读数，从而计算堰上水头H值，应多测几次，以取平均值。以上实验应改变流量5-6次，重复进行实验。4.将皮托管置于跃后断面中，抽取皮托管内的空气，量测跃后断面流速的分布；用测针量测跃后断面的槽底和水面读数。（二）实验要求1．根据测得流量Q和堰上水头H等值，计算实用剖面堰或宽顶堰的流量系数m值，并与相应的经验公式计算值作分析比较。2．根据不同流量下的实验结果，在方格纸上绘制WES实用堰的m～H0/Hd关系曲线，或者绘制宽顶堰m～H关系曲线，应用经验公式计算

5、的流量系数m值也画到图上，分析流量变化对流量系数m的影响，探讨其变化规律。3．在方格纸上绘制跃后断面流速分布的h～u关系曲线，根据流速分布曲线，积分求得其平均流速；利用测得流量和跃后断面的面积，求得其平均流速，对二者作分析比较。六、注意事项1.量测实用堰上游水位断面1-1，一般应在距离堰的前沿约（3～5）H处，可免除溢流水面自由降落的影响。对宽顶堰也应如此。2.量测跃后断面流速分布时，应保持水跃位置基本稳定。七、实验数据处理与分析实验有关常数堰闸实验仪堰高P（cm）宽顶堰厚度δ（cm）槽宽b（cm）三角堰零点读数（cm）8401520.761.由三角堰流计算关系式，即Q=

6、C0*H5/2,C0=1.4,求得各实验流量Q三角堰零点读数（cm）三角堰堰前读数（cm）堰前水深（cm）流量Q（cm3）20.7629.58.74316.1620.7627.186.42146.2120.7625.464.767.0520.7627.456.69162.0720.7629.078.31278.701.用测针细致量测宽顶堰堰顶高程和堰上游水面读数，从而计算堰上水头H宽顶堰零点读数（cm）宽顶堰堰前读数（cm）堰前水深（cm）22.327.785.4822.325.63.322.324.291.9922.325.963.6622.327.455.15由各流量

7、Q和对应的堰前水深计算宽顶堰的流量系数m，并与相应的经验公式作比较　其中计算公式为；经验公式　流量Q（cm3）堰前水深（cm）流量系数m的计算值经验公式的计算值m相对误差316.165.480.3710.33012.46%146.213.30.3670.32313.71%67.051.990.3600.32012.40%162.073.660.3490.3247.58%278.705.150.3590.3299.15%分析：流量系数的实验值比经验公式的计算值大，主要是因为H0的值包括行进水头，而且实验过程中行进流速还比较大，计