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水力学实验指导书 - bcA.doc

水力学实验指导书 - bcA

胡翠林
2017-09-17 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《水力学实验指导书 - bcAdoc》,可适用于综合领域

水力学实验指导书bcA福州大学土木工程学院本科实验教学中心学生实验指导书水力学实验指导书福州大学土木工程学院水力学实验室编年月日目录前言实验项目一:有压管流综合型实验,一,不可压缩流体恒定流能量方程,伯诺里方程,实验,二,不可压缩流体恒定流动量定律实验,三,毕托管测速实验,四,雷诺实验,五,文丘里流量计实验,六,管路沿程阻力系数测定实验,七,管路局部阻力系数测定实验,八,孔口与管嘴出流实验实验项目二:明渠水力学综合型实验,一,水跃参数测定实验,二,实用堰流量系数测定实验,三,宽顶堰流量系数测定实验实验项目三:开放式水工断面模型综合型实验,一,模型设计与制作,二,实验量测与分析实验项目四:开放式研究型整体模型实验,一,模型设计与制作,二,实验量测与分析实验项目五:单项量测实验,一,流体静力学实验,二,渗流电模拟实验实验项目六:动手演示型实验,一,静压传递自动扬水演示,二,壁挂式自循环流动演示,三,自循环流谱流线显示仪,四,紊动机理演示,五,水击综合演示,六,虹吸演示,七,空化机理演示,八,水面曲线的定性实验前言一、水力学实验课的改革水力学及工程流体力学是工科院校土建水利类学科的一门重要的技术基础课。现代水力学是建立在实验、理论和计算三大支柱上的是实践性和理论性都较强的学科它涉及到大量的概念、定义、模型、计算和实验等。虽然实验教学对本课程非常重要但传统的实验教学存在许多与当代教学不相适应之处如实验内容局限于古典而缺乏新意仪器陈旧大多沿用年代的的老设备且往往学生多仪器台数少动手率低教学注入式为主缺乏现代辅助手段学生自主性不足等等。因此我们乘“”的强劲东风进行实验室的改造引进荣获国家级一等优秀教学成果奖的浙江大学《水力学》与《工程流体力学》教学实验综合改革成果包括新型实验仪器和CAI实验教学软件这些仪器具有技术先进测量精度高流动现象可视化性强小型化性能优于进口仪器等特点。引进的CAI实验教学软件教学辅助功能齐全。每项实验CAI均包括仪器仿真动态操作界面、实验原理、数据采集、成果分析、操作指南和问题解答。可供学生在计算机上进行各项实验的过程操作、数据采集和成果分析还设有实验提示、错误纠正等功能以辅导学生按正确途径深入有序地进行实验。所附的实验原理和问题解答除用文本形式外均以多媒体动画和录相的形式给出形象生动、简单易懂可供学生实验预习与答疑帮助学生成功地完成实验。在教学计划学时段应尽可能长些以便获得较高精度。(凡水力要素波动不定时不能读其瞬间值应读其平均值。(在玻璃水槽中做实验时如需调节下游水深应缓慢操作水位测针车亦应沿轨道缓慢移动。(测量恒定流时的各种数据时应待水力要素(如量水堰堰上水头、堰前水位、下游水位等)稳定后方可量测。(测定表面波动较大的水流的水位时用有量水筒的测针量测要待水筒的水位与水槽内水位齐平时再测并注意测针尖与水面接触。五、水力学实验室概况本实验室主要由m实验大厅、m实验教室和以泵房为中心的循环水系统以及办公观测用房与附属实验场等组成。实验大厅内装有一条宽度B=cm的玻璃水槽供科研用备有两条B=cm的玻璃教学实验用提供一定的场地面积可供水力模型试验使用并配置有各种电测仪器与设备。实验教室内装设有各种教学实验用的实验测定和演示仪器。泵房内装有四台水泵总供水流量为升秒。地下水库容量为m平水塔高度米其容量为m。另设置多条供水管道和回水地沟组成循环水系统能对多个地点稳定地提供不同的流量需求使用可靠方便。平水塔溢流管供水首部模型玻璃水槽水泵回水渠地下水池实验室循环水系统示意图实验指导实验项目一:有压管流综合型实验本实验装置是由可控硅无级调速器控制供水量的自循环台式实验仪恒压水箱和实验管道用全透明有机玻璃精制而成。实验管道为变直径与变管轴线高程强化了位能、压能、动能之间能量转化的直观效果测压点布置经优化组合并增设毕托管测总压装置可直观显视测压管水头和总水头的变化规律各选一个均匀流和急变流(弯段)断面分别设置不同高度的两个测压点可供动水压强分布规律的实验用有机玻璃精制而成的组合式多管测压计并配有移动标尺精美耐用测量方便。本实验装置可供本科学生实验分析研究管流测压管水头和总水头的沿程变化规律及其位能、压能、动能、损失能之间的转化关系验证流体恒定总流的伯诺里能量方程并实验分析均匀流和急变流在过水断面上的分布规律及其它十余项定性、定量实验。本实验装置可购买成套产品并配有CAI仿真实验软件。(一)不可压缩流体恒定能量方程(伯诺里方程)实验一、实验目的要求(验证流体恒定总流的能量方程(通过对动水力学诸多水力现象分析研讨进一步掌握有压管流水力学的能量转换特性(掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。二、实验装置本实验的装置如图一所示。说明:本仪器测压管有两种:(毕托管测压管(表中标*的测压管)用以测读毕托管探头对准点的总水头pup,H†(=Z)须注意一般情况下H†与断面总水头H(=Z)不同(因,gg,一般)它的水头线只能定性表示总水头变化趋势u,,(普通测压管(表未标*者)用以定量量测测压管水头。实验流量用阀调节流量由体积时间法(量筒、秒表另备)或重量时间法(电子称另备)测量(以下实验类同)。三、实验原理在实验管路中沿管内水流向取n个过水断面。可以列出进口断面()至另一断面(i)的能量方程式(i=„„n)p,,p,,iiiZ,ZhiW,igg,,pZ取α=α=„α=选好基准面从已设置的各断面的测压管中读出值测出通过ny,,,及从而即可得到各断面测管水头和总水头。管路的流量即可计算出断面平均流速g四、实验方法与步骤(熟悉实验设备分清哪些测管是普通测压管哪些是毕托管测压管以及两者功能的区别。(打开开关供水使水箱充水待水箱溢流检查调节阀关后所有测压管水面是否齐平。如不平则需查明故障原因(例连通管受阻、漏气或夹气泡等)并加以排除直至调平。(打开阀观察思考)测压管水头线和总水头线的变化趋势)位置水头、压强水头之间的相互关系)测点()、()测管水头同否,为什么,)测点()、()测管水头是否不同,为什么,)当流量增加或减少时测管水头如何变化,(调节阀开度待流量稳定后测记各测压管液面读数同时测记实验流量(毕托管供演示用不必测记读数)。(改变流量次重复上述测量。其中一次阀门开度大到使号测管液面接近标尺零点。五、实验成果及要求(把有关常数记入表。实验装置台号No表有关常数记录表水箱液面高程cm上管道轴线高程cm。ZD=cmD=cmD=cm******测点编号*管径cm两点间距cm注:()测点、所在断面内径为D测点、为D、余均为D。()标“*”者为毕托管测点(测点编号见图二)。()测点、为直管均匀流段同一断面上的两上测压点、为弯管非均匀流段同一断面上的两上测点。pZ(量测()并记入表,p)数值表(基准面选在标尺的零点上)单位:cm表测记(Z,测点Qcms编号实验次序(计算流速水头和总水头。(绘制上述成果中最大流量下的总水线EE和测压管水线PP(轴向尺寸参见图二总水头线和测压管水头线可以绘在图二上)。提示:(PP线依表数据绘制其中测点、、数据不用(EE线依表()数据绘制其中测点、数据不用(在等直径管段EE与PP线平行。六、成果分析及讨论(测压管水头线和总水头的变化趋势有何不同,为什么,(流量增加测压管水头线有何变化,为什么,(测点、和测点、的测压管读数分别说明了什么问题,(试问避免喉管(测点)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)对喉管压强的影响情况。(毕托管所显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都略有差异试分析其原因。表计算数值表示支持()流速水头s)Q=(cms)Q=(cms)Q=(cm管径dvvvAvAvAv(cm)ggg(cm)(cms)(cm)(cms)(cm)(cms)(cm)(cm)(cm)pv,()总水头Z单位:cm()g,Q测点编号(cms)实验次序(二)不可压缩流体恒定流动量定律实验一、实验目的要求(验证不可压缩流体恒定流的动量方程(通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素间相关性的分析研讨进一步掌握流体动力学的动量守恒定理(了解活塞式动量定律实验仪原理、构造进一步启发与培养创造性思维的能力。二、实验装置本实验的装置如图一所示。自循环供水装置由离心式水泵和蓄水箱组合而成。水泵的开启、流量大小的调节均由调速器控制。水流经供水管供给恒压水箱溢流水经回水管流回蓄水箱。流经管嘴的水流形成射泫冲击带活塞和翼片的抗冲平板并以与入射角成的方向离开抗冲平板。抗冲平板在射流冲力和测压管中的水压力作用下处于平衡状态。活塞形心水深h可由测压管测得由此可求得射泫的冲力即动量力F。冲击后的弃水经c集水箱汇集后再经上回水管流出最后经漏斗和下回水流回蓄水箱。为了自动调节测压管内的水位以使带活塞的平板受力平衡并减小摩擦阻力对活塞的影响本实验装置应用了自动控制的反馈原理和动摩擦减阻技术其构造如下:带活塞和翼片的抗冲平板和带活塞套的测压管如图二所示该图是活塞退出活塞套时的分部件示意图。活塞中心没有一细导水管a进口端位于平板中心出口端伸出活塞头部出口方向与轴向垂直。在平板上没有翼片b活塞套上设有窄槽c。工作时在射流冲击力作用下水流经导水管a向测压管内加水。当射流冲击力大于测压管内水柱对活塞的压力时活塞内移窄槽c关小水流外溢减少使测压管内水位升高水压力增大。反之活塞外移窄槽开大水流外溢增多测管内水位降低水压力减小。在恒定射流冲击下经短时段的自动调整即可达到射流冲击力和水压力的平衡状态。这时活塞处在半进半出、窄槽部分开启的位置上过a流进测压管的水量和过c外溢的水量相等。由于平板上没有翼片b在水流冲击下平板带动活塞旋转因而克服了活塞在沿轴向滑移时的静摩擦力。为验证本装置的灵敏度只要在实验中的恒定流受力平衡状态下人为地增减测压管中的液位高度可发现即使改变量不足液柱高度的(约,mm)活塞在旋转下亦能有效地克服动摩擦力而作轴向位移开大或减小窄槽c使过高的水位降低或过低的水位提高恢复到原来的平衡状态。这表明装置的灵敏度高达亦即活塞轴向动摩擦力不足总动量力的。三、实验原理恒定总流动量方程为,,,,(,,,,)F,Q,f,F取脱离体如图三所示因滑动摩擦阻力水平分力可忽略不计故x方向xX的动量方程化为,F,,pA,,,hD,,Q(,,,)xccx,即,,Q,,,hD,xc式中:h作用在活塞形心处的水深cD活塞的直径Q射流流量,射流的速度xβ动量修正系数。实验中在平衡状态下只要测得流量Q和活塞形心水空h由给定的管嘴直径d和活塞直径D代入上式便可验证动量方程并率定射流的动量修正系数β值。其中测压管的标尺零点已固定在活塞的园心处因此液面标尺读数即为作用在活塞园心处的水深。四、实验方法与步骤(准备熟悉实验装置各部分名称、结构特征、作用性能记录有关常数。(开启水泵打开调速器开关水泵启动,分钟后关闭,分钟以利用回水排除离心式水泵内滞留的空气。(调整测压管位置待恒压水箱满顶溢流后松开测压管固定螺丝调整方位要求测压管内液面的标尺读数即h值。c(测量流值利用体积时间法在上回水管的出口处测量射流的流量流量时间要求在,秒以上。可用塑料桶等容器通过活动漏斗接水再用量筒测量其体积(亦可用重量法测量)。(改变水头重复实验逐次打开不同高度上的溢水孔盖改变管嘴的作用水头。调节调速器使溢流量适中待水头稳定后按步骤重复进行实验。,,(验证对F的影响取下平板活塞使水流冲击致电活塞套内调整好xx位置使反射水流的回射角一致记录回射角度的目估值、测压管作用水深h†和管嘴c作用水头H。五、实验成果及要求(记录有关常数。实验装置台号No管嘴内径d=cm活塞直径D=cm。(设计实验参数记录、计算表并填入实测数据。(取某一流量绘出脱离体图阐明分析计算的过程。六、实验分析与讨论,,(实测(平均动量修正系数)与公认值(β=,)符合与否,如不符合试分析原因。(带翼片的平板射流作用下获得力矩这对分析射流冲击无翼片的平板沿x方向的动量方程有无影响,为什么,,(若通过细导水管的分流其出流角度与相同对以上受力分析有无影响,ff(滑动摩擦力为什么可以忽略不计,试用实验来分析验证的大小记录观察xx结果。(提示:平衡时向测压管内加入或取出mm左右深的水量观察活塞及液位的变化)。,(若不为零会对实验结果带来什么影响,试结合实验步骤的结果予以说明。(三)毕托管测速实验一、实验目的和要求(通过对管嘴淹没出流点流速系数的测量掌握用毕托管测量点流速的技能(了解普朗特型毕托管的构造和适用性并检验其量测精度进一步明确传统流体力学量测仪器的现实作用。二、实验装置本实验的装置如图一所示说明:经淹没管嘴将高低水箱水位差的位能转换成动能并用毕托管测出其点流速值。测压计的测压管、和以测量高、低水箱位置水头测压管、用以测毕托管的全压水头和静压水头水位调节阀用以改变测点的流速大小。三、实验原理u,cg,h,k,h()k,cg式中u毕托管测点处的点流速c毕托管的校正系数Δh毕托管全压水头与静水压头差。,()u,,g,H,,,c,h,H联解上两式可得()式中u测点处流速由毕托管测定,,测点流速系数Δh管嘴的作用水头。四、实验方法与步骤(准备(a)熟悉实验装置各部分名称、作用性能分解毕托管搞清构造特征、实验原理。(b)用医塑管将上、下游水箱的测点分别与测压计中的测管、相连通。(c)将毕托管对准管嘴距离管嘴出口处约,cm上紧固定螺丝。(开启水泵顺时针打开调速器开关将流量调节到最大。(排气待上、下游溢流后用吸气球(如医用洗耳球)放在测压管口部抽吸排除毕托管及各连通管中的气体用静水匣罩住毕托管可检查测压计液面是否齐平液面不齐平可能是空气没有排尽心须重新排气。(测记各有关常数和实验参数填入实验表格。(改变流速操作调节阀并相应调节调速器溢流量适中共可获得三个不同恒定水位与相应的不同流速。改变流速后按上述方法重复测量。(完成下述实验项目:()分别沿垂向和纵向改变测点的位置观察管嘴淹没射流的流速分布()在有压管道测量中管道直径相对毕托管的直径在,倍以内时误差在,以上不宜使用。试将毕托管头部伸入到管嘴中予以验证。(实验结束时按上述的方法检查毕托管比压计是否齐平。五、实验成果及要求实验装置台号No表记录计算表校正系数c=k=cms测点流速上、下游水位差(cm)毕托管水头差(cm)测点流速系数实验u,k,h次序,,,c,h,HΔHΔhhhhh(cms)六、实验分析与讨论(利用测压管测量点压强时为什么要排气,怎样检验排净与否,(毕托管的压头差Δh和管嘴上、下游水位差ΔH之间的大小关系怎样,为什么,,(所测的流速系数,说明了什么,,,(据激光测速仪检测距孔口,cm轴心处其点流速系数为试问本实验的毕托管精度如何,如何率定毕托管的校正系数c,(普朗特毕托管的测速范围为,ms流速过小过大都不宜采用为什么,另测速时要求探头对正水流方向(轴向安装偏差不大于度)试说明其原因(低流速可倾斜压差计)。(为什么在光、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,(四)雷诺实验一、实验目的要求(观察层流、紊流的流态及其转换特征(测定临界雷诺数掌握园管流态判别准则(学习古典流体力学中应用无量纲参数进行实验研究的方法并了解其实用意义。二、实验装置本实验的装置如图一所示。供水流量由无级调速器调控使恒压水箱始终保持微溢流的程度以提高进口前水体稳定度。本恒压水箱还没有多道稳水隔板可使稳水时间缩短到分钟。有色水经有色水水管注入实验管道可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染有色指标水采用自行消色的专用色水。三、实验原理vdQRKQK,,,,e,,d,,d,四、实验方法与步骤(测记本实验的有关常数。(观察两种流态。打开开关使水箱充水至溢流水位经稳定后微微开启调节阀并注入颜色水于实验管内使颜色水流成一直线。通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态然后逐步开大调节阀通过颜色水直线的变化观察层流转变到紊流的水力特征待管中出现完全紊流后再逐步关小调节阀观察由紊流转变为层流的水力特征。(测定下临界雷诺数。()将调节阀打开使管中呈完全紊流再逐步关小调节阀使流量减小。当流量调节到使颜色水在全管刚呈现出一稳定直线时即为下临界状态()待管中出现临界状态时用体积法测定流量()根据所测流量计算下临界雷诺数并与公认值()比较偏离过大需重测()重新打开调节阀使其形成守全紊流按照下述步骤重复测量不少于三次()同时用水箱中的温度计测记水温从而求得水的运动粘度。注意:a每调节阀门一次均需等待稳定几分钟b关小阀门过程中只许渐小不许开大c随出水流量减小应适当调小开关(右旋)以减小溢流量引发的扰动。(测定上临界雷诺数。逐渐开启调节阀使管中水流由层流过渡到紊流当色水线刚开始散开时即为上临界状态测定上临界雷诺数,次。五、实验成果及要求(记录、计算有关常数:实验装置台号N管径d=cm水温t=运动粘度cmsv,,tt计算常数K=scm(整理、记录计算表表实验颜色水水体积时间流量阀门开度增雷诺数备注次序线形态V(cm)T(s)Q(cms)R()或减()eR,实测下临界雷诺数(平均值)ec注:颜色水形态指:稳定直线稳定略弯曲直线摆动直线抖动断续完全散开等。六、实验分析与讨论(流态判据为何采用无量纲参数而不采用临界流速,(为何认为上临界雷诺数无实际意义而采用下临界雷诺数作为层流与紊流的判据,R实测下临界雷诺数与公认值偏离多少,原因何在,ec(雷诺实验得出的园管流动下临界雷诺数为而目前有些教科书中介绍采用的下临界雷诺数是原因何在,R(为什么在测定调小流量过程中不许有反调,ec(分析层流和紊流在运动学特性和动力学特性方面各有何差异,(五)文丘里流量计实验一、实验目的要求(通过测定流量系数掌握文丘里流量计量测管道流量的技能(掌握气水多管压差计量测压差的技能(通过实验与量纲分析了解应用量纲分析与实验结合研究水力学问题的途径进而掌握文丘里流量计水力特性。二、实验装置本实验的装置如图一所示。在文丘里流量计的两个测量断面上分析有个测压孔与相应的均压环连通经均压环均压后的断面压强由气水多管压差计测量(亦可用电测仪量测详参P)。三、实验原理根据能量方程式和连续性方程式可得不计阻力作用时的文氏管过水能力关系式,d,Q,g,,(Zp,),(Zp,),K,hd(),d,K,dg(dd),pp,()()h,Z,Z,,式中:为两断面测压管水头差。,h由于阻力的存在实际通过的流量Q恒小于Q†。今引入一无量纲系数μ=QQ†(μ称为流量系数)对计算所得的流量值进行修正。,Q,,Q,,K,h即另由水静力学基本方程可得气水多管压差计的h为h=h―hh―h四、实验方法与步骤(测记各有关常数。(打开电源开关全关阀检核测管液面读数h―hh―h是否为不为时需查出原因并予以排除。(全开调节阀检查各测管液面是否都处在滑尺读数范围内,否则按下列步序调节:拧开气阀将清水注入测管、待h=hcm打开电源开关充水待连通管无气泡并调开关至h=hcm即速拧紧气阀。(全开阀节阀门待水流稳定后读取各测压管的液面读数h、h、h、h并用秒表、量筒测定流量。(逐次关小调节阀改变流量,次重复步骤注意调节阀门应缓慢。(把测量值记录在实验表格内并进行有关计算。(如测管内液面波动时应取时均值。(实验结束时需按步骤校核压差计是否回零。五、实验成果及要求(记录计算有关常数。实验装置台号Nod=cmd=cm水温t=υ=cms水箱液面标尺值=cm管轴线高标尺值=cm。(整理记录计算表。表记录表测压管读数(cm)次水量测量时间序(cm)(s)hhhh表计算表次QQ(K,h)Q†=,,―hh―hRh=he,(cms)Q序(cms)(用方格绘制Q,h与R,μ曲线图。分别取h、μ为纵坐标(绘法参附录)。e六、实验分析与讨论(本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,对本实验的管理而言若因加工精度影响误将(d)cm值取代上述d值时本实验在最大流量下的μ值将变为多少,(为什么Q†与Q不相等,(试证气水多管压差计(图一)有下列关系:h=(Zpγ)(Zpγ)=hhhh(试应用量纲分析法阐明文丘里流量计的水力特性。(文氏管喉颈处容易产生真空允许最大真空度为,mHO。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内。据你的实验成果分析本实验流量计喉颈最大真空值为多少,(六)管路沿程阻力系数测定实验一、实验目的要求(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(掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气水压差及水水银多管压差计测量压差的方法(将测得的R,λ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e析能力。二、实验装置本实验的装置如图一所示。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高压差用水银多管式压差计量测。装置简图如图一所示。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测仪(简称电测仪)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(图二)所取代。本实验装置配备有:(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。(旁通管与旁通阀由于本实验装置所采用水泵的特性在供水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蓄水箱直通的旁通管(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蓄水箱的阀门即旁通阀实验流量随旁通阀开度减小(分流量减小)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。(水封面为了简化排气并防止实验中再进气和误操作引起的水银外溢。在水银压差计的连通管上装有水封器水封器由只充水(不满顶)的密封立筒构成(图一)。(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(畋)。压差读数(以米水柱为单位)通过主机显示。三、实验原理,L,h,由达西公式fdggdhgdhh,fff得(),,(dQ),K,LLQ,K,,gdL另由能量方程对水平等直径园管可得h,(p,p),()f压差可用压差计或电测。对于多管式水银压差有下列关系:,p,p*mh,,(,)(h,hh,h),,hfm,,,,,h,h,hh,h()m,,,h式中、分别为水银和水的容重为汞柱总差。m,m四、实验方法与步骤准备对照表装置图和说明搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理检查蓄水箱、水位是否够高及旁通阀是否已关闭。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(标志于蓄水箱)。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打开供水阀水泵自动开启供水。准备调通量测系统。()通水、排气对各有关量测仪及其连通管按下列程序充水排气:【实验管道】关闭旁通阀全开水供水阀和出水阀。【水压差计】关闭阀全开阀松开(水压计连通管)止水夹开启阀(待测管升至一定高度再按下列步序适当降低以保证有足够的量程)旋开倒U管旋钮F(图一)全关阀(待倒U型管水位降至测尺标值cm左右)拧紧F【水银压差计】检查水封器充水度是否够当无压下水位低于筒高时按下列步骤进行充水:关闭阀开启阀若干次直至连通管气泡排净为止。*由图三知据水静力学基本方程及等压面积原理有p,,(yh),(h,h),(h,h),(h,h),(hy),p,m,m,,p,pm,h,(,)(h,hh,h),,hfm,,,,【压力传感器】关闭阀开启阀打开排气旋钮(图二)待旋孔溢水再拧紧。()校核关闭阀全开阀检查水压差计两测管中水位平否,以及水银压,h,h,hh,h,差计是否满足,否则按上述步骤重新排气。m实验量测()调节流量实验可按流量由小到大依资助进行微开阀(阀已全开)使流量逐次增大其增量在流量较小时用水压差计水柱差控制每次增量可取,h=,mm(初次小些)。大流量通过渐关旁通阀调大压差量测改用水银压差计(或电,h测仪)流量增量改用汞柱差控制第一次取=,mm以后各次取=mm,h,h(如用电测相应取=m和m)。,h注意:当换用水银压差计时务心夹紧水压差计连通管流量每周一次均需稳定,分钟流量愈小稳定时间愈长每次测流时段水小于,秒(流量大可短些)要求变更流量不少于次。()依次测定压差计测管(或电测仪)读数、相应流量和温度(温度表应挂在水箱中)。)结束工作(,h,关闭阀检查=及与否。否则表明压差计已进气需重做实验,hm关闭阀切断电源。五、实验成果及要求(有关常数。实验装置台号圆管直径d=cm量测段长度L=cm。及计算(见表)。表记录及计算表gdL=cms常数K=π比压计数次体积时间流量流速水温粘度雷诺数沿程损失<流程损失RecmQvvhf系数λ,,序cmscmscmsCcmsRcmhheRehhhh*(绘图分析绘制lgυ,lgh曲线并确定指数关系值m的大小。在厘米纸上f以lgυ为横坐标以lgh为纵坐标点绘所测的lgυ,lgh关系曲线根据具体情况连ff成一段或几段直线。求厘米纸上直线的斜率lg,lghhff,mlg,,lg,将从图上求得的m值与已知各流区的m值(即层流m=光滑管流区m=粗糙管紊流区m=紊流过渡区<m<)进行比较确定流区。六、实验分析与讨论(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,(据实测m值判别本实验的流动型态和流区。(实际工程中钢管中的流动大多为光滑紊流或紊流过渡区而水电站泄洪洞的流动大多为紊流阻力平方区其原因何在,(管道的当量粗糙度如何测得,(本次实验结果与莫迪图吻合与否,试分析其原因。*附录实验曲线绘法建议(图纸绘图纸可用普通厘米纸或对数纸面积不小于×cm(坐标确定若采用厘米纸取lgh为纵坐标(绘制实验曲线一般以因变量为纵坐标)lgv为横f坐标采用对数纸纵坐标写h横坐标用v即不写成对数f(标注在坐标轴上分别标明变量名称、符号、单位以及分度值(绘点据实验数据绘出实验点(绘曲线据实验点分布绘制曲线应使位于曲线两侧的实验点数大致相等且各点相对曲线的垂直距离总和也不致相等。(七)管路局部阻力系数测定实验一、实验目的要求(掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能(通过对园管突扩局部阻力系数的表达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径(加深对局部阻力损失机理的理解。二、实验装置本实验装置如图一所示。三、实验原理写局部阻力前后两断面的能量方程根据推导条件扣除沿程水头损失可得:(突然扩大采用三点法计算下式中h由h按流长比例换算得出。ffp,,p,,h,(Z),(Z)h实测jef,gg,,,,,h,ejegA,理论,,(,)eA,a,,,h,jeeg(突然缩小采用四点法计算下式中B点为突缩点h由h换算得出h由h换fBffBf算得出。p,,p,,h,(Z),h,(Z)h实测jsf,BfB,gg,,,,,h,sjsgA,,,(,)经验sA,a,,,h,jssg四、实验方法与步骤(测记实验有关常数。(打开电子调速器开关使恒压水箱充水排除实验管道中的滞留气体。待水箱溢流后检验泄水阀全关时各测压管液面是否齐平若不平则需排气调平。(打开泄水阀至最大开度待流量稳定后测记测压管读数同时用体积法测记流量。(改变泄水阀开度,次分别测记测压管读数及流量。(实验完成后关闭泄水阀检查测压管液面是否齐平,否则需重做。五、实验成果及要求(记录计算有关常数。实验装置台号Nod=D=cmd=d=d=D=cmd=d=D=cml=cml=cml=cml=cml=cml=cmBBA,,,(,)=eAA,=。,,(,)sA(整理记录、计算表。(将实测值与理论值(突扩)或公认值(突缩)比较。,表记录表流量cms测压管读数cm序号体积时间流量表计算表前断面后断面流阻力次h†hjjξ量EE,a,acm形式序cmcmcmcmcmcmsgg突然扩大突然缩小六、实验分析与讨论(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:)不同R的突扩ξ是否相同,ee)在管径比变化相同的条件下其突扩ξ是否一定大于突缩ξ,es(结合流动仪演示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,(现备有一段长度及联接方式与调节阀(图一)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,(实验测得突缩管在不同管径比时的局部阻力系数(R>)如下:e序号ddξ试用最小二乘法建立局部阻力系数的经验公式。(试说明用理论分析法经验法建立相关物理量间函数关系式的途径。(八)孔口与管嘴出流实验一、实验目的要求(掌握孔口与管嘴出流的流速系数、流量系数、侧收缩系数、局部阻力系数的量测技能(通过对不同管嘴与孔口的流量系数测量分析了解进口形状对出流能力的影响及相关水力要素对孔口出流能力的影响。二、实验装置本实验装置如图一所示#测压管和标尺用于测量水箱水位、孔口管嘴的位置高程及直角进口管嘴的真空度。防溅板用于管嘴的转换操作当某一管嘴实验结束时将旋板旋至进口截断水流再用橡皮塞封口当需开启时先用旋板档水再打开橡皮塞。这样的可防止水花四溅。移动触头位于射流收缩断面上可水平向伸缩当两个触块分别调节至射流两侧外缘时将螺丝固定再用游标卡尺测量两触块的间距即为射流直径。为使本设备能演示明槽水跃在上回水槽末端设有闸板。孔口管嘴实验不用。三、实验原理Q,,,AgH,,AgHQ流量系数,,AgHAdcc,,,收缩系数Ad,,c,流速系数,,,,gH,,,,阻力系数,四、实验方法与步骤(记录实验常数各孔口管嘴用橡皮塞塞紧。#(打开调速器开关使恒压水箱充水至溢流后再打开管嘴进口盖好再塞紧橡皮塞。#(依照上法打开管嘴测记水箱水面高程标尺读数H及流量Q观察和量测直角管嘴出流时的真空情况。#(依次打开园锥形管嘴测定H及Q并按下述()方法测记孔口收缩断面的直径(重复测量三次)。然后改变孔口出流的作用水头(可减少进口流量)观察孔口收缩断面直径随水头变化的情况。#(打开孔口观察孔口出流的作用水头(可减少进口流量)观察孔口收缩断面直径随水头变化的情况。(关闭开关清理实验桌面及场地。(注意事项:()实验次序先管嘴后孔口每次塞橡皮塞前先用旋板将进口盖掉以免水花溅开()量测收缩断面直径可用孔口两边的移动触头。首先松动螺丝先移动一边触头将其与水股切向接触并旋紧螺丝再移动另一边触头使之切向接触并旋紧螺丝再将旋板开关顺时针方向关上孔口用卡尺测量触头间距即为射流直径。实验时将旋板置于不工作的孔口(或管嘴)上尽量减少旋板对工作孔口、管嘴的干扰()进行以上实验时注意观察各出流的流股形态并作好记录。五、实验成果及要求(有关常数:实验装置台号No园角管嘴d=cm出口高程读数Z=Z=cm直角管嘴d=cm园锥管嘴d=cm出口高程读数Z=Z=cm孔口d=cm。(整理记录及计算表格(表)六、实验分析与讨论(结合观测不同类型管嘴与孔口出流的流股特征分析流量系数不同的原因及增大过流能力的途径。(观察dH>时孔口出流的侧收缩率较dH<时有何不同,表分类园角管嘴直角管嘴园锥管嘴孔口项目水面读数H(cm)体积(cm)时间(s)流量(cms)平均流量(cms)水头(cm)面积A(cm)流量系数μ测管读数H(cm)真空度H(cm)υ收缩直径d(cm)c收缩断在A(cm)c收缩系数ε流速系数,阻力系数ξ流股形态注:流股形态代号为:光滑园柱紊散园柱形麻花状扭变具有侧收缩的光滑园柱其他形状,(试分析完善收缩的锐缘薄壁孔口出流的流量系数有下列关系:Qd,,f(,R,W)QeehW其中为韦伯数。根据这一关系并结合其他因素分析本实验的流量系数偏离理论值e,(=)的原因。Q实验项目二:明渠水力学综合型实验在两根cm宽的玻璃水槽内进行整个实验系统包括循环水系统(由水泵房、地下水库、高位水箱、输水管道、各种管配件、回水沟等组成)、首部流量控制系统、钢结构玻璃水槽、固定堰体和活动堰体(或闸门)、尾门控制系统以及水位、压力、流速、流量量测仪器等在原有设备的基础上引入传感器、信息处理及自控仪器等新设备、新技术力求实现具有计算机过程仿真、数据在线采集和控制的功能。拟改造后的实验装置既可以测定实用堰、宽顶堰(或闸门)在不同水头、不同淹没度下的流量系数和堰面压力分布又可以量测缓流或急流断面的流速分布水跃的共轭水深和长度还可由学生自行设计堰型曲线并在水槽中测出流量系数和堰面压力分布进而作出自我评价。当学生学过相似原理和模型实验一章后还可让学生根据水口水电站实际工程数据自行设计溢流坝模型自行实验量测并根据相似律把模型的量测的物理量换算为原型量撰写出完整的实验报告。(一)水跃参数测定实验一、实验目的:(了解各种水跃水流结构的基本特征(掌握测定水跃各在素的基本方法(观察并描述各种形式的水跃现象(远驱式、临界式、淹没式),,(测定非淹没式水跃的主要水力参素:共轭水深hh及水跃长度L水跃中的能j量损失并将理论计算值与经验公式进行对比验证矩形明水跃理论的正确性。二、实验设备及示意图:安装有实用堰和宽顶堰的玻璃水槽、活动测车、钢板尺KKhkh主流hLk完全水跃示意图三、理论简述:水跃是指明渠水流由急流过渡到缓流状态时形成的局部水面突然跃起的水力现,'象。即在较短的范围由小于临介水深的跃前水深急剧跃到大于的跃后水深hhhhkk同时在这段水流的上部存在急剧掺气的表面漩滚区之下为急剧减速扩散的主流区这是自由水跃的典型状态。明渠水流中水深从小于hh过渡到大于时在水流表面上可看见水跃。kk()水跃共轭水深的计算公式:",qh'h,(,),,gh',qh"h,(,),gh'"式中:水跃的跃前水深水跃的跃后水深hhQq,单宽流量,为过水断面宽度。BqB()跃首急流的弗洛德数q,F,r'gh)水跃长度的经验公式:("'L,(h,h)j()水跃的能量损失,EVV,,'"Ehh,,(),()ggF当跃进前水深的弗洛德数略大于(〈〈:时不能产生完整水跃水面没有r漩滚仅出现一系列起伏的单波经长距离后才消失此为波状水跃消能效果差。在堰闸下游收缩断面水流为急流而下游河床多为缓流常以水跃接水跃的位h"hh置决定于坝址收缩断面水深的共轭水深与下游水深的相对大小可能出现cct三种不同的衔接形式。、临界式水跃衔接、远驱式水跃衔接、淹没式水跃衔接四、实验步骤:、记录有关常数。、打开首部量水堰阀门向槽中放入适当的流量调节尾部阀门便槽中形成远驱水跃、临界水跃和淹没水跃仔细观察描绘出各种形式的水跃现象图并作适当说明。、调节进水阀门及尾部阀门使堰脚形成临界水跃。L、当水流稳定后用活动测针测出跃前水深跃后水深及水跃长度h'h"J并测出上游来水流量。、改变下游水深及流量再测一次临界水跃的各参数。、计算及绘图。五、注意事项:、跃尾断面水跃波动厉害用测针测量水面高度时应取其最高值与最低值的平均值。、跃尾断面应选择在表面漩滚消失的位置。六、思考题:、水跃位置为什么会推前移后,怎样才能使它推前与移后,在实际工程中又如何做,、在一定的流量下调节阀门开度使水跃推前移后试分析这种变动跃长和跃高有什么影响,记录与计算表格玻璃水槽宽度B=cm,矩形量水堰测针零点读数=cm,玻璃水槽槽底测针零点读数=cm水水实测流量共轭水深实跃跃长高验矩形堰矩形跃前断跃后断度度序cmcm上游测堰上流量面测针跃前水面测针跃后水号针读数游水cms读数深cm读数深cmcm头cmcmcm(二)实用堰流量系数测定实验一、实验目的:、观察实用堰的过流形态、测定某一堰形的流量系数m并绘制流量系数m与堰上水头H的关系曲线。、观察当H>H时堰面水流的脱离现象并比较出现真空与不出现真空时的流d量系数。水位测针玻璃水槽HHVP图曲线型实用堰二、实验设备:装有实用堰的明渠玻璃槽与活动测针车。三、实验公式:此堰形为WPS堰顶设计水头H=cm上游堰高p=cmd堰宽B=cmQm,(淹没、无侧收缩出流)计算公式:BgHP上游堰高Q流量H设计水头m流量系数dB槽宽H堰前总水头、响实用堰泄流能力的泄主要因素是:堰的几何形状和堰上水头。曲线形实用堰的剖面近似于自由跌落有水舌下曲线因而有较好的泄力流m量系数主要决定于堰顶曲线段的型式和堰高和水头的比值pH。设计时确定了d设计水头H后才能确定实用堰剖面顶部的尺寸。d、对于WPS型标准剖面H=H时而且PH>时设计流量系ddm=。实际过流时当H>H时堰上水股有脱离堰面的趋势堰面出现负dd压增大过流能力。H<H时堰面上压强增大实际作用水头便过流能力减小。d四、实验步骤:、打开首部进水阀门和尾门调节某一流量并保持自由出流。、水流稳定后读出首部量水堰上测针读数算出矩形堰上测针读数并查矩形量水堰上水头~流量关系曲线得出通过的相应流量。、调节实用堰前测针读出实用堰前测针读数即可得出堰前水头及堰前水深。Qv,、算出实用堰前行进流速:求出Hb(Hp)Qm,、计算流量系数:bgHm、调节出~个不同的流量测出相应的值。、量测过程中当实用堰前水头超过厘米时注意堰顶水流脱离现象。、实验结束后关闭阀门。五、注意事项:、堰上水头量取的断面一定要在超过堰前~倍水头距离的位置上。、测读数值需待水流稳定后方可进行。,水槽宽度B=cm,矩形量水堰堰口测针读数=实用堰堰形:WPS实用堰堰顶测针读数=,实用堰高度P=cm实用堰设计水头H==cmd测次参数水面测针读数cm矩堰上水头h(cm)形堰流量Q(cms)水面测针读数(cm)堰上水头H(cm)上游水深(cm)实行近流速用堰堰上总水头(cm)HHd流量系数绘制实用堰流量、流量系数与堰顶水头的关系曲线。(三)宽顶堰流量系数测定实验实验目的、设备、公式、步骤、注意事项、实验记录和计算表格均与(二)实用堰流量系数测定实验相类似请同学自行编写。实验项目三:开放式水工断面模型综合型实验在一根cm或cm宽的大玻璃水槽内进行整个实验系统包括循环水系统(由水泵房、地下水库、高位水箱、输水管道、回水沟等组成)首部流量控制系统、钢结构玻璃水槽、尾门控制系统并配备控制设备、各种量测设备和制模材料、制模工具等可供高年级本科生和研究生的实验研究由实验者在导师指导下自主选题(如坝体体型设计、高速水流、掺气、泥沙冲淤、漩涡、渗流等高难水工水力学问题)。大体实验步骤如下:(由导师拟定或由学生自己选定实验课题(根据课题任务和实验室条件合理设计模型包括模型类型、相似准则、模型比尺及流速、流量、压强、加速度、时间等各物理量的比尺(按比尺制作实验模型(模型材料应根据需要与可能合理选择)(画出模型的平面和高程布置图并在图上标出有关量测断面和量测点(制定实验方案和实验步骤并设计实验记录表格准备好量测所需的仪器和设备(根据模型流量启动水泵机组放水进行实验(待首部流量和尾部水位稳定后观测水流流态并进行有关量测做好流态描述和量测数据的记录(量测完毕后关闭水泵机组(课后及时整理数据分析实验成果撰写实验报告内容包括实验任务、模型设计和制作、实验步骤、量测记录、流态描述(含流态照片)、数据整理和分析(含数据表格、实验曲线和实验精度分析等)、实验结论等。条件许可时可利用计算机整理实验数据和打印实验报告。实验项目四:开放式研究型整体模型实验以水力学整体模型试验作为设计型实验。这个实验在水力学实验大厅和露天模型场进行这是配合“相似原理和模型试验基础”一章的教学安排的。根据某水利枢纽的试验任务让学生结合本校实验室的实际条件(如实验场地、循环水设备等)通过实地勘测、调查拟定实验方案包括:相似准则、模型范围、模型比尺的选定模型设计和制作(要求画出模型的平面和高程布置图做出~个有代表性的模型断面板等)实验仪器和设备的选定拟定实验内容和实验步骤(包括记录表格的设计)等。然后在现有的模型(如水口水电站模型、棉花滩水电站模型等)上放水试验。试验内容:水位流量控制水位流速量测流态观测和描述等。大体步骤如下:(由指导教师拟定或由学生自己选定实验课题(根据课题任务和实验室条件合理设计模型包括模型类型、相似准则、模型比尺及流速、流量、压强、加速度、时间等各物理量的比尺(制作枢纽模型和河床地形断面板(仅作其中的典型部分)(画出模型的平面和高程布置图并在图上标出有关量测断面和量测点(制定实验方案和实验步骤并设计实验记录表格准备好量测所需的仪器和设备(根据模型流量启动水泵机组放水进行实验(待首部流量和尾部水位稳定后观测水流流态并进行有关量测做好流态描述和量测数据的记录(量测完毕后关闭水泵机组(课后及时整理数据分析实验成果撰写实验报告内容包括实验任务、模型设计和制作、实验步骤、量测记录、流态描述(含流态照片)、数据整理和分析(含数据表格、实验曲线和实验精度分析等)、实验结论等。条件许可时可利用计算机整理实验数据和打印实验报告。实验项目五:单项量测实验(一)流体静力学实验一、实验目的要求(掌握用测压管测量流体静压强的技能(验证不可压缩流体静力学基本方程(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静力学实际问题的能力。二、实验装置本实验装置如图一所示。说明(所有测管液面标高均以标尺(测压管)零读数为基准(仪器铭牌所注、、系测点B、C、D标高若同时取标尺零点作为静力学BCD基本方程的基准则、、亦为Z、Z、ZBCDBCD(本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。三、实验原理(在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程pz,constrp,p,h或()式中:z被测点在基准面的相对位置高度p被测点的静水压强用相对压强表示以下同p水箱中液面的表面压强液体容重,h被测点的液体深度。另对装置有水油(图二及图三)U型测管应用等压面可得油的比重S有下列关系:,h*S,,,hh,*该式推如下:当U型管中水面与油水界面齐平(图二)取其顶面为等压面有P,,h,,H,另当U型管中水面和油面齐平面(图三)取其油水界面为等压面则有P,,,h,,H,,,HP,,h,,H又,,,由(a)、(b)两式联解可得:H,hh代入式(a)得:,h,,hh,rrhppHhrHrWrW图二图一据此可用仪器(不用另外尺)直接测得S。四、实验方法与步骤(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放水表流体静压强测量记录及计算表单位:cm压强水头测压管水头实验条水箱液面测压管液pppppp次序CACDDB,,,,,,,,,,,,ZZ,,,,件面HCHHBHCHDD,,,,,,P=P>P<(其中一次P<B注:表中基准面选在Z=cmZ=cmCD表油容重测量记录及计算表单位:cm水箱液面标,h测压管液面S,,条件次序尺==hhhhHH标尺读数,Hhh,读数P>且U型管中水面与油水交界S=面齐平Ncm,,P<且U型管中水面与油面齐平)检查仪器是否密封加压后检查测管、、液面是否恒定。若下降表明漏气应查明原因并加以处理。(记录仪器号N及各常数(记入表)。(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p=)记录水箱液面标高和测管液面标高(此时H=)H)关闭通气阀及截止阀加压使之形成p>测记及HpB)打开放水阀使之形成P<(要求其中一次<即<)测记及HB,。H#(测出测压管插入小水杯中的深度。(测定油比重S。)开启通气阀测让n)关闭通气阀打气加压(p>)微调放气螺母使U形管水面与油水交界面齐平(图)测记及(此过程反复进行次)H)打开通气阀待液面稳定后关闭所有阀门然后开启放水阀降压(p<)使U形管中的水面与油面齐平(图)测记及(此过程亦反复进行次。)H五、实验成果及要求(记录有关常数。实验装置台号No各测点的标尺读数为:,=cm=cm=cm=Ncm。BCD,(分别求出各次测量时A、B、C、D点的压强并选择一基准检验同一静止液p(Z)体内的任意二点C、D的是否为常数。,(求出油的容重。#(测出测压重管插入小水杯水中深度。六、实验分析与讨论(同一静止液体内的测压管水头线是根什么线,(当p<时试根据记录数据确定水箱内的真空区域。B,(若再箅一根直尺试采用另外最简便的方法测定。(如测压管太细对测压管液面的读数将有何影响,(过C点作一水平面相对管、、及水箱中液体而言这个水平面是不是等压面,哪一部液体是同一等压面,(用图装置能演示变液位下的恒定流实验吗,(该仪器在加气增压后水箱液面将下降δ而测压管液面半升高H,实验时,若以p=时的水箱液面作为测量基准,试分析加气增压后,实际压强(Hδ)与视压强H的相对误差值本仪器测压管内径为cm,箱体内径为cm(二)渗流电模拟实验一、实验目的和要求:目的:(了解电拟法实验原理(学习电拟法实验的设备安装和使用(包括模型制作电路安装及仪器使用)。要求:用试验方法测定平面势流的等势线并根据等势线绘制流网。二、实验设备和示意图:设备:电拟模型盘XD信号发生器D检波式晶体管毫伏表探针、电源。(电拟模型盘:将工程上渗流区轮廓按比例缩小用有机玻璃制作模型盘盘内装有导电液透水边界线设导电极盘极放有方格坐标。(XD信号发生器提供低压交流电压信号。(DA晶体管毫伏表及探针用于检测电场电压信号。三、实验原理:电拟法是根据地下水流动区域中水流要素和电场流动区域的电流要素在数学和物理上所具有的相似性而建立用电场模拟渗流场。若使渗流场和电场保持几何相似和边界条件相似导电性与渗流性质相似则在电场中测出等电位线就可模拟渗流场的等势线即等水线根据此原理用水电比拟法作出渗流场的等势线后可进而绘出流网并用流网解平面渗流问题。四、实验步骤:(将模型盘不透水轮廓线各点坐标绘制在方格纸上。(模拟盘底部调水平用酒精擦洗汇流板然后倒入,公分清水。(将XD信号发生器频率调到uHz衰减拨至位按线路图接线连通电源将电压调至伏仪器预热半个小时。(将DA晶体管毫伏表面板后电源接线拨至V档把输出线路接然后按线路图接通电源预热分钟。(测试:(a)测等势线将上、下游两端电压十等分并将探针沿与流线正交的方向左右移动寻找V的位置记录下该点坐标并描绘在方格线上将有的点联接起来就是一条等势线。(b)测流线:将两端电压五等分并将探针沿与等势线正交方向左右移动寻找的点记录下该点位置并绘制到座标纸上然后将V的点连点起来即成一条流线。(用同样方法寻找其他各行等势线(流线)的点。(根据流网原理已知等势绘制流网(反演装置利用测得的流线绘制等势线)。五、注意事项:(本实验使用精密仪器课前需预习操作需严格按规程进行通电前检查好线路输出电压调至低电压伏档以保证实验安全。(线路联结后经教师同意后方可接通电源。(测等势线靠两端边界需测密些。且边测等电位边标志在图上以便判断测点分布和等势线是否合理便于补测和修改。(测等电位点时在边界形状急剧变化区域内可适当加密测点以提高等电位线精度。实验项目六:动手演示型实验(一)静压传递自动扬水实验仪实验仪由组合水箱、喷嘴、虹吸管、逆止阀、水泵、可控硅无级调速器等组成并具有虹吸式自动排水、逆止阀式自动补水装置可自动连续工作。采用大出水量的喷泉型扬水喷射水柱高“静压奇观”特色鲜明生动有趣。用有机玻璃精制内部结构及工作过程直观造型美观。本实验可生动地演示由静压传递作用下自动扬水的“静压奇观”的水力现象可激发学生学习水力学的强烈欲望具有寓教于奇、寓教于趣之神效教师可引导学生分析静压传递特性、水力原理及其发生条件。(二)壁挂式自循环流动显示仪演示仪以狭缝流道为显示屏面以水为工作流体空气泡为示踪介质由显示屏、水泵、可控硅无级调速器、掺气装置、供水电光源等组成的壁挂式自循环流动显示仪由流道几何边界不同的种流动仪组成一个完整系列函盖了工程常见的流场流速大小由可控硅装置无级调节掺气量及气泡大小由掺气装置无级调节灯光照明大小气泡随水流的流动过程均清晰可见动态效果好图象生动直观。显示仪可供显示多种边界流场包括多种流谱的边界分离、漩涡、紊动扩散、射流附壁效应等可供实验分析YF溢流阀、蝶阀、闸阀等阀门的过流阻力、受力情况及震动原因等并可为流道及阀门的设计提供直观依据用以分析卡门涡街水力特性及具频率与震动的定性关系演示射流附壁效应在自动化领域的应用实例有助于分析理解其机理还有益于开拓思路。(三)自循环流谱流线显示仪本显示仪是以狭缝流道为显示屏面用电化学法显示流(迹)线由显示屏、小水泵、供水箱、电器、电光源等组成的电化学法便携带式自循环流谱流线显示仪以化学溶液为工作流体流、迹线由电控染色显示经显示屏后能自动消色工作液长期不必更换本显示仪由流道几何形状不同的三种流线仪组成一个系列函盖了平面势流的内外流多种流场可显示机翼绕流的升力方向用有机玻璃精制造型美观。(四)紊动机理演示(略)(五)水击综合演示(略)(六)虹吸演示(略)(七)空化机理演示(略)(八)水面曲线的定性实验(略
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