水力学实验扳告院:级:名:号:第三组同学:姓名: 学号:姓名: 学号:姓名: 学号:201 5、12、251平面静水总压力实验1x 1实验目得1、 掌握解析法及压力图法，测定矩形平而上得静水总压力.2、 验证平而静水压力理论。

1x 2实验原理作用在任意形状平面上得静水总压力P 等于该平而形心处得压强处与平而而积A 得乘积：方向垂宜指向受压而0对于上、下边与水而平行得矩形平面上得静水总压力及其作用点得位置，可 采用压力图法：静水总压力P 得大小等于压强分布图得面积与以宽度h 所构成得压 强分布体得体积。

若压强分布图为三角形分布、如图3—2,则 式中"一为三角形压强分布图得形心距底部得距离。

若压强分布图为梯形分布，如图3 -3,则式中：0-为梯形压强分布图得形心距梯形底边得距离.本实验设备原理如图3-4.由力矩平衡原理。

图M fff 水压强分布图（三角图1-2静水压强分布图｛梯英中：求出平面静水总压力1x 3实验设备在自循环水箱上部安装一敞开得矩形容器，容器通过进水开关Kh放水开关& 与水箱连接。

容器上部放置一与扇形体相连得平衡杆，如图3-5所示。

1、4实验步骤U 熟悉仪器，测记有关常数。

2、用底脚螺丝调平，使水准泡居中。

3、调整平衡锤使平衡杆处于水平状态。

4、 打开进水阀门IC,待水流上升到一定高度后关闭.5、 在天平盘上放置适量舷码。

若平衡杆仍无法达到水平状态，可通过进水开 关进水或放水开关放水来调节进放水量直至平衡。

6、 测记舷码质量及水位得刻度数。

7、重复步骤4",水位读数在loom m 以下做3次,以上做3次. 8、打开放水阀门K2•将水排净，并将舷码放入盒中，实验结朿。

1、5实验数据记录及处理3、实验结果C m1、 有关常数记录：天平臂距离“ cm,扇形体垂直距离(扇形半径)£=_cm. 扇形体宽h= _____ C m,矩形端面高5=2、1x 6注意事项1、在调整平衡杆时,进水或放水速度要慢。

2、测读数据时，一世要等平衡杆稳定后再读。

1、实验中，扇形体得其她侧而所受到得压力就是否对实验精度产生影响？为什么？2、注水深度在10 0mm以上时，作用在平而上得压强分布图就是什么形状?3、影响本实验精度得原因就是什么?2 能量方程实验2、1实验目得1、观察恒;^流得情况下，与管道断而发生改变时水流得位置势能、压强势能、动能得沿程转化规律，加深对能量方程得物理意义及几何意义得理解.2、观察均匀流、渐变流断面及其水流特征。

3、掌握急变流断面压强分布规律。

4、测定管道得测压管水头及总水头值，并绘制管道得测压管水头线及总水头线.2、2实验原理实际液体在有压笛道中作恒世流动时，貝能量方程如下它表明：液体在流动得过程中，液体得各种机械能（单位位能、单位压能与单位动能）就是可以相互转化得。

但由于实际液体存在粘性,液体运动时为克服阻力而要消耗一圧得能量，也就就是一部分机械能要转化为热能而散逸，即水头损失0因而机械能应沿程减小。

对于均匀流与渐变流断而,压强分布符合静水压强分布规律：但不同断而得c 值不同.£ £"77 ”7^齐二Qb)图2-1急变流斷面动水用强分布图对于急变流，由于流线得曲率较大，因此惯性力亦将影响过水断而上得压强分布 规律：上凸曲面边界上得急变流断而如图3-7 (a),离心力与重力方向相反，所以. 下凹曲面边界上得急变流断而如图2-1 (b),2、3实验设备2、4实验步骤1、分辨测压管与毕托管并检査橡皮皆接头就是否接紧。

2、 启动抽水机,打开进水阀门，使水箱充水并保持溢流，使水位恒世03、 关闭尾阀K.检査测压管与毕托管得液面就是否齐平.若不平，则需检查管 路就是否存在气泡并排出。

4、 打开尾阀K.量测测压管及毕托管水头05、 观察急变流断而A 及B 处得压强分布规律。

6、 本实验共做三次，流量变化由大变小。

2、5实验数据记录与处理(时离心力与重力方向柑向，所以Qd ,= cm 。

（ds 即 d ,山即 D ）（测压管髙度单位为cm ）1、有关常数记录cnbch =2•实验数据记录与计算△ gB文点T<?3、实验结果(1)绘制测压管水头线与总水头线(任选一组)O水轿认豹加加"；%%滋滋％渤％;%；泌％；%%(2川•算断而5与断而2得平均流速与毕托管测点流速。

2、6注意事项1、尾阀K 开启一；^要缓慢•井注意测压管中水位得变化，不要使测压管水而下降太多，以免空气倒吸入管路系统，影响实验进行.2、流速较大时，测压管水而有脉动现象，读数时要读取时均值。

2\ 7思考题1、 实验中哪个测压管水面下降最大?为什么？2、 甲托管中得水面高度能否低于测压管中得水而高度？3、 在逐渐扩大得皆路中，测压皆水头线就是怎样变化得?3动*方程实验3、1实验目得1、测世管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加得冲击力.2、将测出得冲击力打用动量方程计算出得冲击力进行叱较，加深对动量方程 得理解。

3、2实验原理Li应用力矩平衡原理如图3—1•求98.2 3 45 6 7,ciC10水対流对平而板与曲而板得作用力.力矩平衡方程：式中：F-射流作用力;L-作用力力臂;Gi-磁码重:a；Li—舷码力臂。

恒;^总流得动图3・l动fi原理实验简图量方程为若令，且只考虑苴中水平方向作用力,则可求得射流对平而板与曲面板得作用力公式为式中：0管嘴得流量卩一管嘴流速；-射流射向平而或曲面板后得偏转角度。

:水流对平而板得冲击力3、3实验设备实验设备及齐部分名称见图3-2,实验中配有得平而板与及得曲而板，另备大小量筒及秒表各一只。

3、4实验步骤1、测记有关常数。

2、安装平而板，调节平衡锤位置，使杠杆处于水平状态。

3、启动抽水机，使水箱充水并保持溢流。

此时，水流从管嘴対出，冲击平板中心•标尺倾斜。

加法码并调节舷码位置，使杠杆处于水平状态，达到力矩平衡。

记录舷码质量与力臂Lw4、用质量法测量流SQ用以i|•算Fw。

5、改变溢流板高度，使水头与流量变化，重复上述步骤。

6、将平而板更换为曲而板（及），又可实测与讣算不同流量得作用力.7、关闭抽水机，将水箱中水排空，舷码从杠杆中取下，实验结朿。

3、5实验数据记录3、6注意事项1、 量测流量后.量筒内水必须倒进接水器，以保证水箱循环水充足。

2、 测流量时，计时与量简接水一左要同步进行，以减小流量得量测误差.3、 测流量一般测两次取平均值，以消除误差.1、 F 賞与F 畀有差异，除实验误差外还有什么原因？2、 流量很大与很小时各■对实验精度有什么影响？3、 实验中，平衡锤产生得力矩没有加以考虑，为什么?相关常数：L=C m •管径d=cm4雷诺实验4、1实验目得1、观察层流与素流得流动特征及尖转变情况，以加深对层流、紊流形态得感性认识。

2、测世层流与紊流两种流态得水头损失打断而平均流速之间得关系.3、绘制水头损失与断面平均流速得对数关系曲线，即曲线，并让算图中得斜率m与临界雷诺数Rck。

4、2实验原理同一种液体在同一®道中流动，当流速不同时，液体可有两种不同得流态•当流速较小时，管中水流得全部质点以平行而不互相混杂得方式分层流动，这种形态得液体流动叫层流。

当流速较大时，管中水流各质点间发生互柑混杂得运动•这种形态得液体流动叫做紊流.层流与紊流得沿程水头损失规律也不同。

层流得沿程水头损失大小与断而平均流速得1次方成正比，即•紊流得沿程水头损失与断而平均流速得1、75〜2、0次方成正比，即。

视水流情况，可表示为，式中也为指数，或表示为。

毎套实验设备得管径d固立,当水箱水位保持不变时，管内即产生恒宦流动。

沿程水头损失与断而平均流速卩得关系可由能量方程导出：当管径不变"取所以值可以由压差计读出。

在圆管流动中采用需诺数来判别流态：式中：V-圆管水流得断而平均流速；d-圆管直径：一水流得运动粘滞系数。

当Rc〈Rs （下临界雷诺数）时为层流状态，R CK=2320:Re> Rcr（上临界雷诺数）时为素流状态，Rcl在4000-1 2000之间。

4、3实验设备实验设备及各部分名称见图4-1所示。

4、4实验步骤（一）观察流动形态将进水管打开使水箱充满水，并保持溢流状态;然后用尾部阀门调节流S,将 阀门微微打开，待水流稳：4^后，注入颜色水。

当颜色水在试验管中呈现一条稳宦而 明显得流线时，管内即为层流流态，如图1所示。

随后渐渐开大尾部阀门,增大流量,这时颜色水开始颤动、弯曲，并逐渐扩散, 当扩散至全管，水流紊乱到已瞧不淸着色流线时，这便就是素流流态。

（二）测是得关系及临界雷诺数1、熟悉仪器，测记有关常数。

2、检査尾阀全关时，压差计液而就是否齐平、若不平，则需排气调平。

3、将尾部阀门开至最大，然后逐步关小阀门，使管内流量逐步减少；毎改变 一次流量、均待水流平稳后，测楚毎次得流量、水温与试验段得水头损失（即压差）。

流量Q 用质量法测量•用天平量测水得质Mm,根据水得密度讣算出体积匕用秒表 讣时间T 。

流量。

柑应得断而平均流速。

4、流量用尾阀调节，共做10次。

当Rc 〈250 0时，为精确起见，毎次压差减小 值只能为3 ~5mm 。

5、用温度计量测当日得水温•由此可査得运动粘滞系数，从而讣算雷诺数。

6、相反，将调节阀由小逐步开大,®内流速慢慢加大，重复上述步骤.4、5实验数据记录一一 一错血*1图4一 I 雷诺实验仪lghf~lgv 曲线4、6注意事项1、在整个试验过程中,要特别注意保持水箱内得水头稳定•毎变动一次阀门开 度，均待水头稳宦后再量测流量与水头损失。

2、在流动形态转变点附近，流量变化得间隔要小些，使测点多些以便准确测定临界雷诺数.3、在层流流态时，由于流速I ，较小，所以水头损失/[f 值也较小，应耐心、细测次质虽m （g} 时间t （S ） 流虽 Q (cn? / S) 审诺数流速(n” $ )(C m)1234567891 0° Co3•绘制水头损失％与断而平均流速得对数关系曲线•即曲线，并计算图中得斜率m 与临界需诺数R ek 。

（用方格纸或对数纸）1、 有关常数管径厶 ______ cnvK 温厂二致地多测几次•同时注意不要碰撞设备并保持实验环境得安静，以减少扰动。

4、7思考问题1、要使注入得颜色水能确切反映水流状态.应注意什么问题?2、如果压差计用倾斜管安装，压差计得读数差就是不就是沿程水头损失值? 管内用什么性质得液体比较好？其读数怎样进行换算为实际压强差值？3、为什么上、下临界雷诺数值会有差别？4、为什么不用临界流速来判别层流与紊流？5管道局部水头损失实验5、1实验目得1、掌握测定管道局部水头损失系数得方法•2、将皆道局部水头损失系数得实测值与理论值进行比较。