水力学实验报告思考题答案想你所要2Word下载.docx

1、测点2、3位于均匀流断面（图2.2），测点高差0.7cm，H P=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

2、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00，比位比压能p/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，

3、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/）随h递增还是递减，可由（Z2+P2/）加以判别。因（5）（d3/d2）4+c1.2/（1+c1.3）0，则断面2上的（Z+p/） 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/）=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

4、/）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、1

5、6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

6、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h=21.1cm，H=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23cm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

7、为真值u，则有托管测得的该点流速为203.46cm/s，则=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0.22m/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h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h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（）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

8、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

9、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d2值时，本实验在最大流量下的值将变为多少？0.01）cm值取代上述d本实验（水为流体）的值大小与Q、d1、d2、h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，那么值将变为1

10、.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1的因素有：文氏管进口直径d1，喉径d2、流体的密度、动力粘滞系数及两个断面间P。根据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个无量纲数，分别为：量纲和谐原理，1的量纲式为有L：1=a1+b1-3c

11、1T：0=- b1M：0= c1得：a1=1，b1=0，c1=0，则值代入式（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Q计算，变为（2）、（4）两式可知，流量系数Q与R e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Q与R e、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R e及d2/d1的关系就行了。由实验所得在紊流过渡区的QR e关系曲线（d2/d1为常数），可知Q随R e的增大而增大，因恒有另外，根据已有的很多实

12、验资料分析，Q与d1/d2也有关，不同的d1/d2值，可以得到不同的QR e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QR e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R e2105，使Q值接近于常数0.98。流量系数Q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67mHO。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11和22计算断面，立 0验中

13、最大流量时，文丘里管喉颈处真空度，而由本实验实测为60.5cmH 2O 。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7mH 2O （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gv h j 22= 及 ）（21d df =表明影响局部阻力损失的因素是v 和21d d ，由于有突扩：21）1（A A e-= 突缩：）1（5.021A A s-= 则有 212212115.0）1（）1（5.0A A A A A A K e s -=-=当 5.021707.021时，突然扩大的水头损失比相应突然收

14、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=js jeh h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

15、。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

16、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1/21/10。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（2040）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21-w h ，有12121-+?+?+=f ji jn j

17、 j w h h h h h h式中：jih 分别为两测点间互不干扰的各个局 部阻力段的阻力损失；jnh 被测段的局部阻力损失； 21-f h 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-w h ，同样112121-+?+=f ji j j w h h h h h所以121-=w w jn h h h4、实验测得突缩管在不同管径比时的局部阻力系数510eR 如下：序号 1 2 3 4 5 d2/d1 0.20.4 0.6 0.8 1.0 0.480.420.320.18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）/（12x x =?令相应的差分）（=?y y 令，其一、二级差分如下表 i345 x 0.2 0.2 0.2 0.2 y-0.06-0.1-0.04-0.18-全文完-