水力学实验书.docx

1、水力学实验书（一）静水压强实验一、实验目的要求1、掌握用测压管测量流体静压强的技能;2、验证不可压缩流体静力学基本方程；3、通过对诸多流体静力学现象的实验分析研讨，进一步提高解决净力学实际问题的能力。二、实验装置本实验的装置如图1.1所示。图1.1 流体静力学实验装置图1.测压管； 2.带标尺测压管； 3.连通管； 4.U型测压管； 5.油底面； 6.油柱面； 11.减压放水阀。说明1所有测管液面标高均以标尺（测压管2）零读数为基准；2仪器铭牌所注B、C、D系测点B、C、D标高；若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准，则B、C、D亦为ZB、ZC、ZD;3仪器所有阀们旋柄顺管轴线为开。三、实验

2、原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 =const或 0 （1.1）式中： z-被测定在基准面以上的位置高度； -被测点的静水压强，以相对压强表示，以下同； 0-水箱中液面的表面压强；-液体容重；-被测点的液体深度；另对装有水油(图1.2及图1.3)U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：0 （1.2） 图1.2 图1.3据此可用仪器（不用另外尺）直接测锝S0。四、实验方法和步骤1 搞清仪器组成及其用法。包括： 各阀门的开关； 加压方法 关闭所有阀门（包括截止阀），然后用打气球充气； 减压方法 开启筒底阀11放水； 检查仪器是否密封 加压后检查测压管1、2、5液面高程是否恒定。若

3、下降，表明漏气，应查明原因并加以处理。2记录仪器号NO。及各常数（记入表1.1） （1.2）推导如下：当U型管中水面与油水界面齐平（图1.2），取其顶面为等压面，有 P01 = h1 = H (1)另当U型管中水面与油面界面齐平（图1.3），取其油水界面为等压面，则有P02 + H = H 又 P02 = h2 = H H由上两式联解可得： H = h1 + h2代入式（1）得： 3量测点静压强（各点压强用厘米水柱高表示） 打开通气阀（此时p00），记录水箱液面标高0和测压管2液面标高H（此时0H）； 关闭通气阀及截止阀，加压使之形成p00，测记0及H ； 打开放水阀11，使之形成P00（要求

4、其中一次0，即HB）测记0及H 。4测出4测压管插入小水杯水中的深度。5测定油比重S0。 开启通气阀，测记0； 关闭通气阀，打气加压（p00），微调放气螺母使U形管中水面与油水交界面齐平（图1.2），测记0及H（此过程反复进行3次）； 打开通气阀，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启放水阀11降压（p00 使U形管中的水面与油面齐平（图1.3），测记0及H（此过程亦反复进行3次）。五、实验成果及要求1记录有关常数。 实验装置台号NO. 各测点的标尺读数为：B = cm , c = cm , D = cm , = N/cm3 2分别求出各次测量时，封闭容器的压强，B、C、D点的压强，（ Z +）

5、是否为常数。3求出油的容重。 0 = kg/cm3 六、实验分析与讨论1 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？2 若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定0 。3 如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？表1.1 流体静压强测量记录及计算表 单位： cm实验条件次序水箱液面0压强水头液位P00h1h2h3h4h5h6P0 0123P0 0（其中一次PB 0）123 注：表面基准面选在 ZC = cm ZD = cm 任课老师签名： （二）沿程水头损失实验一、实验目的要求1加深了解园管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律，绘制曲线；2 掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气一水压差

6、计及电测仪测量压差的方法；3测得的Re -关系值与莫迪图对比，分析其合理性，进一步提高实验成果分析能力。二、实验装置本实验的装置如图7.1所示。图7.1 自循环沿程水头损失实验装置图 1.自循环高压恒定全自动供水器； 2.实验台； 3.回水管； 4.水压差计； 5. 测压计； 6.实验管段； 7.水银压差计； 8.滑动测量尺； 9. 测压点； 10. 实验流量调节阀； 11.供水管和供水阀； 12.旁通管和旁通阀，13.稳压筒。根据压差测法不同，有两种型式：型式 压差计测压差。低压差用水压差计量测。装置简图如下图所示。型式 电子量测仪测压差。低压差仍用水压差计量测；而高压差用电子量测仪（简称电

7、测仪）量测。与型式比较，该型唯一不同在于水银多管式压差计被电测仪（图7.2）所取代。本实验装置配备有：1自动水泵与稳压器自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气一水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机，过低时能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响，离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐，经稳压后再送向实验管道。2旁通管与旁通阀由于本实验装置所采用水泵的特性，在供小流量时有可能时开时停，从而造成供水压力的较大波动。为了避免这种情况出现，供水器设有与畜水箱直接的旁通管（图中未标出），通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至畜水箱的阀门，即旁通阀

8、，实验流量随旁通阀开度减少（分流量减少）而增大。实际上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。3.稳压筒 为了简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接由2只充水（不满顶）之密封立筒构成。4电测仪 由压力传感器和主机两部分组成。经由连通管将其接入测点（图7.2）。压差读数（以厘米水柱为单位）通过主机显示。图7.21. 压力传感器； 2.排气旋钮； 3.连通管； 4.主机 5. 压差计三、实验原理 由达西公式 得 另由能量方程对水平等直径园管可得 压差可用压差计或电测。对于多管式水压差有下列关系： 式中，分别为水的容重；为水柱总差。四、实验方法与步骤准备 对照装置图和说明，搞清各组成部件的

9、名称、作用及其工作原理；检查畜水箱水位是否够高及旁通阀12是否已关闭。否则予以补水并关闭阀门；记录有关实验常数：工作管内径d和实验管长L（标志于畜水箱）。准备 启动水泵。本供水装置采用的是自动水泵，接通电源，全开阀12，打开供水阀11，水泵自动开启供水。准备 调通量测系统。1压紧水压计止水夹，打开出水阀10和进水阀11（逆钟向），关闭旁通阀12（顺钟向），启动水泵排除管道中的气体。2全开阀12，关闭阀10，松开水压计止水夹，并旋松水压计之旋塞F1，排除水压计中的气体。随后，关阀11，开阀10，使水压计的液面降至标尺零指示附近即旋紧F1。再开启阀11并立即关闭阀10，稍候片刻检查水压计是否齐平，

10、如不平则需重调。3水压计齐平时，则可旋开电测仪排气旋扭，对电测仪的连接水管通水、排气，并将电测仪调至“000”显示。4实验装置通水排气后，即可进行实验测量。在阀12、阀11全开的前提下，逐次开大出水阀10，每次调节流量时，均需稳定23分钟，流量愈小，稳定时间愈长；测流时间不小少8秒；测流量的同时，需测记水压计（或电测仪）、温度计（温度表应挂在水箱中）等读数：层流段：应在水压计h 20mmH2O,测记3-5组数据。紊流段：夹紧水压计止水夹，开大流量，用电测仪记录hf值，每次增量可按h 80mmH2O递加，直至测出最大的hf值。阀的操作次序是当阀11、阀10开至最大后，逐渐关阀12，直至hf显示最

11、大值。5.结束实验前，应全开阀12，关闭阀10，检查水压计与电测仪是否指示为零，若均为零，则关闭阀11，切断电源。否则，表明压力计已进气，需重做实验。五、实验成果及要求1.有关常数。 实验装置台NO. 圆管直径d = cm 量测段长度L = 85 cm。2.记录及计算（见表7.1）。3.绘图分析* 绘制曲线，并确定指数关系值m的大小。在厘米纸上以为横坐标，以纵坐标，点绘所测的关系曲线，根据具体情况连成一段或几段直线。求厘米纸上直线的斜率将从图上求得的m值与已知各流区的m值（即层流m = 1，光滑管流区m = 1.75，粗糙管紊流区m =2.0，紊流过渡区1.75 m 2.0）进行比较，确定流区

12、。六、实验分析与讨论1.为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影响实验成果？2.据实测m值判别本实验的流区。3.本次实验的结果与莫迪图吻合与否？分析其原因。 表7.1 记录及计算表 常数 K = 2gd5 /8L = cm5 / s2 圆管直径d = cm 量测段长度L = 85 cm。 实验装置台NO. 次序体积cm3时间s流量cm3/s流速cm/s水温粘度cm2/s雷诺数Re电测仪读数cm沿程损失cm沿程损失系数Re2320 =64/ Re12345678910 次序体积cm3时间s流量cm3/s流速cm/s水温粘度cm2/s雷诺数Re比压计 cm沿程损失cm沿程损失系数Re2320 =64/ Reh1h2h3h412345678910