水力学实验报告思考题答案想你所要2Word下载.docx
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测点2、3位于均匀流断面（图2.2），测点高差0.7cm，HP=均为37.1cm（偶有毛细影响相差0.1mm），表明均
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“质量力只有重力”，而在急变流断面上其质量外，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。
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
几点措施有利于避免喉管（测点7）处真空的形成：
减小流量，
（2）增大喉管管径，（3）降低相应管线的安装高程，（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）更具有工程实用意义。
因为若管系落差不变，单单降往往就可完全避免真空。
例如可在水箱出口接一下垂90弯管，后接水平段，将喉管的高程降至基准高程0—0，比位比压能p/γ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：
用水头增大h时，测点7断面上值可用能量方程求得。
准面及计算断面1、2、3，计算点选在管轴线上（以下水柱单位均为cm）。
于是由断面1、2的能量方程（取a2=a3=
（1）
1-2可表示成此处c1.2是管段1-2总水头损失系数，式中e、s分别为进口和渐缩局部损失系数。
连续性方程有
（1）可变为
（2）
可由断面1、3能量方程求得，即
（3）
得
（4）
式
（2）有（Z2+P2/γ）随h递增还是递减，可由（Z2+P2/γ）加以判别。
因
（5）
（d3/d2）4+c1.2]/（1+c1.3）>
0，则断面2上的（Z+p/γ）随h同步递增。
反之，则递减。
文丘里实验为递减情况，可供空考。
验报告解答中，d3/d2=1.37/1，Z1=50，Z3=-10，而当h=0时，实验的（Z2+P2/γ）=6，，将2）、（3），可得该管道阻力系数分别为c1.2=1.5，c1.3=5.37。
再将其代入式（5）得
本实验管道喉管的测压管水头随水箱水位同步升高。
但因（Z2+P2/γ）接近于零，故水箱水位的升高对提高喉管的压强）效果不显著。
变水头实验可证明该结论正确。
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。
总压管液面的连续即为毕托管测量显示的总包含点流速水头。
而实际测绘的总水头是以实测的值加断面平均流速水头v2/2g绘制的。
据经验资料，对于园在离管壁约0.12d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
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，只有按实验原理与方法线才更准确。
实验四毕托管测速实验
验分析与讨论
用测压管测量点压强时，为什么要排气？
怎样检验排净与否？
毕托管、测压管及其连通管只有充满被测液体，即满足连续条件，才有可能测得真值，否则如果其中夹有气柱，就会，从而造成误差。
误差值与气柱高度和其位置有关。
对于非堵塞性气泡，虽不产生误差，但若不排除，实验过程中很塞性气柱而影响量测精度。
检验的方法是毕托管置于静水中，检查分别与毕托管全压孔及静压孔相连通的两根测压管平。
如果气体已排净，不管怎样抖动塑料连通管，两测管液面恒齐平。
托管的动压头h和管嘴上、下游水位差H之间的大关系怎样？
毕托管校正系数c=11‰（与仪器制作精度有关）。
喇叭型进口的管嘴出流，其中心点的点流速系数=0.9961‰。
所。
验Δh=21.1cm，ΔH=21.3cm，c=1.000。
测的流速系数说明了什么？
嘴出流的作用水头为H，流量为Q，管嘴的过水断面积为A，相对管嘴平均流速v，则有
作管嘴流速系数。
对点流速而言，由管嘴出流的某流线的能量方程，可得
：
为流管在某一流段上的损失系数；
为点流速系数。
本实验在管嘴淹没出流的轴心处测得=0.995，表明管嘴轴心处的水流由势能转换为动能的过程中有能量损失，但甚激光测速仪检测，距孔口2－3cm轴心处，其点流速系数为0.996，试问本实验的毕托管精度如何？
如何率定毕托管c？
激光测速仪测得的流速为真值u，则有
托管测得的该点流速为203.46cm/s，则ε=0.2‰
定毕托管的修正系数，则可令
朗特毕托管的测速范围为0.2－2m/s，轴向安装偏差要求不应大于10度，试说明原因。
（低流速可用倾斜压差计）。
施测流速过大过小都会引起较大的实测误差，当流速u小于0.2m/s时，毕托管测得的压差Δh亦有
30倾斜压差计测量此压差值，因倾斜压差计的读数值差Δh为
，
当有0.5mm的判读误差时，流速的相对误差可达6%。
而当流速大于2m/s时，由于水流流经毕托管头部时会出现局，从而使静压孔测得的压强偏低而造成误差。
同样，若毕托管安装偏差角（α）过大，亦会引起较大的误差。
因毕托管测得的流速u是实际流速u在其轴向的分则相应所测流速误差为
>
10，则
什么在光、声、电技术高度发展的今天，仍然常用毕托管这一传统的流体测速仪器？
毕托管测速原理是能量守恒定律，容易理解。
而毕托管经长期应用，不断改进，已十分完善。
具有结构简单，使用精度高，稳定性好等优点。
因而被广泛应用于液、气流的测量（其测量气体的流速可达60m/s）。
光、声、电的测速关仪器，虽具有瞬时性，灵敏、精度高以及自动化记录等诸多优点，有些优点毕托管是无法达到的。
但往往因其机约束条件多及价格昂贵等因素，从而在应用上受到限制。
尤其是传感器与电器在信号接收与放大处理过程中，有否失使用时间的长短，环境温度的改变是否飘移等，难以直观判断。
致使可靠度难以把握，因而所有光、声、电测速仪器测速仪都不得不用专门装置定期率定（有时是利用毕托管作率定）。
可以认为至今毕托管测速仍然是最可信，最经济的测速方法。
实验六文丘里流量计实验
=0.7cm的管道而言，若因加工精度影响实验中，影响文丘里管流量系数大小的因素有哪些？
哪个因素最敏感？
对d
2
值时，本实验在最大流量下的μ值将变为多少？
－0.01）cm值取代上述d
本实验（水为流体）的μ值大小与Q、d1、d2、Δh有关。
其中d1、d2影响最敏感。
本实验中若文氏管d1=1.4cm，d2=在切削加工中d1比d2测量方便，容易掌握好精度，d2不易测量准确，从而不可避免的要引起实验误差。
例如当最大为0.976，若d2的误差为－0.01cm，那么μ值将变为1.006，显然不合理。
什么计算流量Q’与实际流量Q不相等？
因为计算流量Q’是在不考虑水头损失情况下，即按理想液体推导的，而实际流体存在粘性必引起阻力损失，从而减，Q证气—水多管压差计（图6.4）有下列关系：
6.4所述，，
应用量纲分析法，阐明文丘里流量计的水力特性。
运用量纲分析法得到文丘里流量计的流量表达式，然后结合实验成果，便可进一步搞清流量计的量测特性。
对于平置文丘里管，影响ν1的因素有：
文氏管进口直径d1，喉径d2、流体的密度ρ、动力粘滞系数μ及两个断面间P。
根据π定理有
选取三个基本量，分别为：
6个物理量，有3个基本物理量，可得3个无量纲π数，分别为：
量纲和谐原理，π1的量纲式为
有L：
1=a1+b1-3c1
T：
0=-b1
M：
0=c1
得：
a1=1，b1=0，c1=0，则
π值代入式
（1）得无量纲方程为
成
可得流量表达式为
）与不计损失时理论推导得到的
。
为计及损失对过流量的影响，实际流量在式（3）中引入流量系数μQ计算，变为
（2）、（4）两式可知，流量系数μQ与Re一定有关，又因为式（4）中d2/d1的函数关系并不一定代表了式
（2）中函
的关系，故应通过实验搞清μQ与Re、d2/d1的相关性。
通过以上分析，明确了对文丘里流量计流量系数的研究途径，只要搞清它与Re及d2/d1的关系就行了。
由实验所得在紊流过渡区的μQ～Re关系曲线（d2/d1为常数），可知μQ随Re的增大而增大，因恒有μ另外，根据已有的很多实验资料分析，μQ与d1/d2也有关，不同的d1/d2值，可以得到不同的μQ～Re关系曲线，文丘d1/d2=2。
所以实用上，对特定的文丘里管均需实验率定μQ～Re的关系，或者查用相同管径比时的经验曲线。
还有实于被测管道中的雷诺数Re>
2×
105，使μQ值接近于常数0.98。
流量系数μQ的上述关系，也正反映了文丘里流量计的水力特性。
氏管喉颈处容易产生真空，允许最大真空度为6～7mH
O。
工程中应用文氏管时，应检验其最大真空度是否在允许范围
实验成果，分析本实验流量计喉颈最大真空值为多少？
实验若d1=1.4cm，d2=0.71cm，以管轴线高程为基准面，以水箱液面和喉道断面分别为1—1和2—2计算断面，立
0
验中最大流量时，文丘里管喉颈处真空度
，而由本实验实测为60.5cmH2O。
进一步分析可知，若水箱水位高于管轴线4m左右时，实验中文丘里喉颈处的真空度可达7mH2O（参考能量方程实）。
（八）局部阻力实验
1、结合实验成果，分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系。
由式
g
vhj22
ζ
=及）
（21
dd
f=ζ
表明影响局部阻力损失的因素是v和2
1
dd，由于有
突扩：
21）1（AAe
-=ζ突缩：
）
1（5.021AAs
-=ζ则有212
212115
.0）1（）1（5.0AAAAAAKes-=--==
ζζ
当5
.021707
.021时，突然扩大的水头损失比相应突然收缩的要大。
在本实验最大流量Q下，突扩损失较突缩损失约大一倍，即817
.160.3/54.6==jsje
hh
接近于
1时，突扩的水流形态接近于逐渐扩大管的流动，因而阻力损失显著减小。
2.结合流动演示仪的水力现象，分析局部阻力损失机理何在？
产生突扩与突缩局部阻力损失的主要部位在哪里？
怎样减小局部阻力损失？
流动演示仪I-VII型可显示突扩、突缩、渐扩、渐缩、分流、合流、阀道、绕流等三十余种内、外流的流动图谱。
据此对局部阻力损失的机理分析如下：
从显示的图谱可见，凡流道边界突变处，形成大小不一的旋涡区。
旋涡是产生损失的主要根源。
由于水质点的无规则运动和激烈的紊动，相互摩擦，便消耗了部分水体的自储能量。
另外，当这部分低能流体被主流的高能流体带走时，还须克服剪切流的速度梯度，经质点间的动能交换，达到流速的重新组合，这也损耗了部分能量。
这样就造成了局部阻力损失。
从流动仪可见，突扩段的旋涡主要发生在突扩断面以后，而且与扩大系数有关，扩大系数越大，旋涡区也越大，损失也越大，所以产生突扩局部阻力损失的主要部位在突扩断面的后部。
而突缩段的旋涡在收缩断面前后均有。
突缩前仅在死角
区有小旋涡，且强度较小，而突缩的后部产生了紊动度较大的旋涡环区。
可见产生突缩水头损失的主要部位是在突缩断面后。
从以上分析知。
为了减小局部阻力损失，在设计变断面管道几何边界形状时应流线型化或尽量接近流线型，以避免旋涡的形成，或使旋涡区尽可能小。
如欲减小本实验管道的局部阻力，就应减小管径比以降低突扩段的旋涡区域；
或把突缩进口的直角改为园角，以消除突缩断面后的旋涡环带，可使突缩局部阻力系数减小到原来的1/2~1/10。
突然收缩实验管道，使用年份长后，实测阻力系数减小，主要原因也在这里。
3.现备有一段长度及联接方式与调节阀（图5.1）相同，内径与实验管道相同的直管段，如何用两点法测量阀门的局部阻力系数？
两点法是测量局部阻力系数的简便有效办法。
它只需在被测流段（如阀门）前后的直管段长度大于（20~40）d的断面处，各布置一个测压点便可。
先测出整个被测流段上的总水头损失2
1-wh，
有
12121--++?
?
++?
++=fjijnjjwhhhhhh
式中：
ji
h—分别为两测点间互不干扰的各个局
部阻力段的阻力损失；
jn
h—被测段的局部阻力损失；
2
1-fh—两测点间的沿程水头损失。
然后，把被测段（如阀门）换上一段长度及联接方法与被测段相同，内径与管道相同的直管段，再测出相同流量下的总水头损失'
1-wh，同样
112121'
---++?
++=fjijjwhhhhh
所以
'
121---=wwjnhhh
※4、实验测得突缩管在不同管径比时的局部阻力系数5
10>
e
R如下：
序号12345d2/d10.2
0.40.60.81.0ζ
0.48
0.42
0.32
0.18
试用最小二乘法建立局部阻力系数的经验公式
（1）确定经验公式类型现用差分判别法确定。
由实验数据求得等差）
/（12
xx=?
令相应的差分）
（ζ=?
yy令，其一、二级差分如下表i
3
4
5x
0.20.20.20.2y
-0.06
-0.1
-0.04
-0.18
-全文完-
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