水力学实验指导书
水力学实验指导书
目录实验一静水压强实验实验二能量方程验证实验.5实验三雷诺实验.8实验四管流沿程阻力实验..11实验五管流局部阻力实验16实验六水面曲线演示实验..22
目 录 实验一 静水压强实验. 1 实验二 能量方程验证实验. 5 实验三 雷诺实验. 8 实验四 管流沿程阻力实验. 11 实验五 管流局部阻力实验. 16 实验六 水面曲线演示实验. 22
水力学实验指导书实验一静水压强实验一、实验目的1.通过实验，掌握测量静水压强的基本技能，了解测压计的应用。2.测定X液体的重度。3.验证不可压缩流体静力学基本方程。z+卫=Cpg二、实验设备排气网测压网A调管门0门压K3Ki 及K2筒测调固压压Po定管筒架固二定板水箱减BUUU如图所示，在一全透明密封有机玻璃箱内注水，并由一乳胶管将水箱与一可升降的调压筒相连，调压筒的顶部与大气连通。水箱顶部装有排气阀K，另从孔口K，接出管子与测压排中的三个U形比压计中的测管1，3，5相通，U形比压计1-2与水箱不连通，内装液体为油，油<，U形比压计3-4、5-6在测点A和B（底部）与水箱接通。从开关K,接出的管子插入另一容器中的染色水中。打开K，时，水箱内液体的表面压强为大气压，当K，关闭时，可通过升降调压筒调节水箱内液体的表面压强，使它高于或低于大气压。1
水力学实验指导书 1 实验一 静水压强实验 一、实验目的 1．通过实验，掌握测量静水压强的基本技能，了解测压计的应用。 2．测定 X 液体的重度。 3．验证不可压缩流体静力学基本方程。 C g p z 二、实验设备 k3 K1 k2 1 2 3 4 5 6 如图所示，在一全透明密封有机玻璃箱内注水，并由一乳胶管将水箱与一可升降的调压 筒相连，调压筒的顶部与大气连通。水箱顶部装有排气阀 K1，另从孔口 K3 接出管子与测压 排中的三个 U 形比压计中的测管 1，3，5 相通，U 形比压计 1-2 与水箱不连通，内装液体 为油，γ 油<γ 水 ，U 形比压计 3-4、5-6 在测点 A 和 B（底部）与水箱接通。从开关 K2接出 的管子插入另一容器中的染色水中。 打开 K1 时，水箱内液体的表面压强为大气压，当 K1关闭时，可通过升降调压筒调节水 箱内液体的表面压强，使它高于或低于大气压。 K3 K1 K2
水力学实验指导书三、实验原理利用调压筒的升降来调节水箱内液体表面压强和液体内各点的压强。1.在重力作用下，不可压缩流体静力学基本方程为：p-po+yhP一一被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；Po——水箱中液面的表面压强；——液体容重；h一一被测点的液体深度。由此可得PA- 水(V-A)p- 水(VI-VB)2.由于1、3、5管与水箱顶部连通，所以1、3、5管液面压强与水箱液面压强相同，于是可得：Po=*(V1—2)=水（V3—4)=)x（V5—6)V,-V2V,-V.或Yx=Yx=V-V*一丫水V,-V.3.若水箱内气体压强po≠pa，则p≠p2、P3≠p4、Psp6当po<pa时，则水箱液体表面真空度p=水（V2一V1）用水柱高来表示为：h=√2一√，四、实验步骤1．认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。2.熟悉仪器，记录常数。3将调压筒放到最底位置，打开排气阀K，使水箱内部气压等于大气压，待水面稳定后，观察各测管中的液面位置，以验证等压面原理。关闭排气阀K1，分三次调高调压筒。每次调高后，等到水位稳定后，记录各测压管水位读数。4打开排气阀Ki，待液面稳定后再关闭K（此时不要移动调压筒）。分三次调低调压筒。每次调低后，等到水位稳定后，记录各测压管水位读数。5.打开真空管上的开关K2，可见到容器中的染色水被吸上一个真空高度。五、注意事项1.升降调压筒时，不能用力过猛，以免损坏仪器。2
水力学实验指导书 2 三、实验原理 利用调压筒的升降来调节水箱内液体表面压强和液体内各点的压强。 1．在重力作用下，不可压缩流体静力学基本方程为： p=p0+γh p ——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p0——水箱中液面的表面压强； γ——液体容重； h——被测点的液体深度。 由此可得 pA=γ 水(▽3－▽A) pB=γ 水(▽1－▽B) 2．由于 1、3、5 管与水箱顶部连通，所以 1、3、5 管液面压强与水箱液面压强相同， 于是可得： p0=γ 水(▽1－▽2)= γ 水（▽3－▽4）=γX（▽5－▽6） 3 4 5 6 X = 水 或 1 2 5 6 X = 水 3．若水箱内气体压强 p0≠pa，则 p1≠p2、p3≠p4、p5≠p6。 当 p0<pa 时，则水箱液体表面真空度 pk=γ 水（▽2－▽1） 用水柱高来表示为：hk=▽2－▽1 四、实验步骤 1．认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。 2．熟悉仪器，记录常数。 3．将调压筒放到最底位置，打开排气阀 K1，使水箱内部气压等于大气压，待水面稳定 后，观察各测管中的液面位置，以验证等压面原理。 关闭排气阀 K1，分三次调高调压筒。每次调高后，等到水位稳定后，记录各测压管水 位读数。 4．打开排气阀 K1，待液面稳定后再关闭 K1（此时不要移动调压筒）。 分三次调低调压筒。每次调低后，等到水位稳定后，记录各测压管水位读数。 5．打开真空管上的开关 K2，可见到容器中的染色水被吸上一个真空高度。 五、注意事项 1．升降调压筒时，不能用力过猛，以免损坏仪器
水力学实验指导书2．测读测压管水面高程时应迅速、准确，并一律以自由液面的凹面中心点位置为准。观测时，要保持眼晴、凹面中心点及刻度尺的刻度三者在同一水平面上，以排除读数误差。3．读数时，注意测管标号和记录表中要对应。六、思考题1.简述如何测定容器内液体任意点的静水压强。2.在什么状态下，U型管两边的液面在同一水平面上？3．在实验中，调压筒的作用是什么？4．试分析产生量测误差的原因，并指出在实验中应该采取哪些措施尽可能减小误差。n
水力学实验指导书 3 2．测读测压管水面高程时应迅速、准确，并一律以自由液面的凹面中心点位置为准。 观测时，要保持眼睛、凹面中心点及刻度尺的刻度三者在同一水平面上，以排除读数误差。 3．读数时，注意测管标号和记录表中要对应。 六、思考题 1．简述如何测定容器内液体任意点的静水压强。 2．在什么状态下，U 型管两边的液面在同一水平面上？ 3．在实验中，调压筒的作用是什么？ 4．试分析产生量测误差的原因，并指出在实验中应该采取哪些措施尽可能减小误差
水力学实验指导书附:实验报告一静水压强实验有关常数：A点高程VA=_cm，P永=10×10-kg/cmcm，B点高程VB=测管液面高程读数记录测压管液面高程读数（cm）状态测次V1V244VsV.V312Po>pa312PoPa312Po<Pa3
水力学实验指导书 4 附： 实验报告一 静水压强实验 有关常数：A 点高程 A = cm，B 点高程 B = cm， 水 = 1.0×10－3 kg/cm3 测管液面高程读数记录 状态 测次 测压管液面高程读数（cm） ▽1 ▽2 ▽3 ▽4 ▽5 ▽6 p0>pa 1 2 3 p0pa 1 2 3 p0<pa 1 2 3
水力学实验指导书实验二能量方程验证实验一、实验目的1：实测有压输水管路中的数据，绘制管路的测压管水头线和总水头线，以验证能量方程并观察测压管水头线沿程随管径变化的情况。2.掌握流速、流量等动水力学水力要素的实验量测技能。3.验证静压原理。二、实验设备本实验台由压差板、实验管道、水泵、实验桌和计量水箱等组成。1.水箱及潜水泵2.上水管3.回水管4.整流板5.溢流板6.定压水箱7.实验细管8.实验粗管9.侧压板10.调节阀11.回水箱12.计量杯13.回水管14.实验桌三、实验原理在直管、渐变管壁上开的测压孔所测的数值即是测压孔所在位置断面的测压管水头，即2+卫。将各断面的测压管水头水位沿流向连接起来，即是测压管水头线。Y用体积法可测出管道通过的流量，利用连续性方程可计算出各断面的平均流速和流速水，将各断面的测压管水头与该断面流速水头相加，即可得到该断面的总水头。各断面的总5
水力学实验指导书 5 实验二 能量方程验证实验 一、实验目的 1．实测有压输水管路中的数据，绘制管路的测压管水头线和总水头线，以验证能量方 程并观察测压管水头线沿程随管径变化的情况。 2．掌握流速、流量等动水力学水力要素的实验量测技能。 3．验证静压原理。 二、实验设备 本实验台由压差板、实验管道、水泵、实验桌和计量水箱等组成。 1.水箱及潜水泵 2.上水管 3.回水管 4.整流板 5.溢流板 6.定压水箱 7.实验细管 8.实验粗管 9. 侧压板 10.调节阀 11.回水箱 12.计量杯 13. 回水管 14.实验桌 三、实验原理 在直管、渐变管壁上开的测压孔所测的数值即是测压孔所在位置断面的测压管水头，即 p z 。将各断面的测压管水头水位沿流向连接起来，即是测压管水头线。 用体积法可测出管道通过的流量，利用连续性方程可计算出各断面的平均流速和流速 水，将各断面的测压管水头与该断面流速水头相加，即可得到该断面的总水头。各断面的总
水力学实验指导书水头的连线，即为总水头线。微型比托管所测的水头为比托管管嘴所在位置的总水头。四、实验步骤1．熟悉实验设备后，打开尾阀，接通电源，启动供水系统。2．等到供水稳定后，用吸耳球排除测压管中的气体。关闭尾阀，观察测压管中的水位是否在同一水平面上，判断是否排完气体。再关闭出水阀门和给水阀，此时能量方程试验管上各个测压管的液柱高度相同，因管内的水不流动没有流动损失，因此静水头的连线为一平行基准线的水平线，将其读数记入表格静水头行中。3.观察和计算流体、管径，能量方程试验管（伯努利管）对能量损失的情况打开尾阀，调节流量，使测压管水位在适当高度。等到水位稳定后，开始测量。在能量方程试验管上布置四组测压管I、II、IⅢI、IV，全开给水阀门，观察总压沿着水流方向的下降情况，这说明流体的总势能沿着流体的流动方向是减少的，改变给水阀门的开度，同时用计量水箱和秒表测定不同阀门开度下的流量及相应的四组测压管液柱高度，记到数据表中。五、注意事项1．流量不要太大，以免有些测压管水位过低，影响读数，甚至引起管道吸进空气，影响实验。2.一定要在水流恒定后才能量测。3实验结束后，一定要关闭电源，拔掉电源插头。4.流速较大时，测压管水位有波动，读数时要读取时均值。5.实验时一定要注意安全用电。六、思考题1.计算1断面和5断面比托管所测点流速。2.绘制测压管水头线和总水头线。3．为什么能量损失时沿着流动的方向增大的？4分析水流在直道和弯道处的测压管水头在各部位的大小情况。6
水力学实验指导书 6 水头的连线，即为总水头线。 微型比托管所测的水头为比托管管嘴所在位置的总水头。 四、实验步骤 1．熟悉实验设备后，打开尾阀，接通电源，启动供水系统。 2．等到供水稳定后，用吸耳球排除测压管中的气体。关闭尾阀，观察测压管中的水位 是否在同一水平面上，判断是否排完气体。再关闭出水阀门和给水阀，此时能量方程试验管 上各个测压管的液柱高度相同，因管内的水不流动没有流动损失，因此静水头的连线为一平 行基准线的水平线，将其读数记入表格静水头行中。 3．观察和计算流体、管径，能量方程试验管（伯努利管）对能量损失的情况： 打开尾阀，调节流量，使测压管水位在适当高度。等到水位稳定后，开始测量。在能量 方程试验管上布置四组测压管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，全开给水阀门，观察总压沿着水流方向的下 降情况，这说明流体的总势能沿着流体的流动方向是减少的，改变给水阀门的开度，同时用 计量水箱和秒表测定不同阀门开度下的流量及相应的四组测压管液柱高度，记到数据表中。 五、注意事项 1．流量不要太大，以免有些测压管水位过低，影响读数，甚至引起管道吸进空气，影 响实验。 2．一定要在水流恒定后才能量测。 3．实验结束后，一定要关闭电源，拔掉电源插头。 4．流速较大时，测压管水位有波动，读数时要读取时均值。 5．实验时一定要注意安全用电。 六、思考题 1．计算 1 断面和 5 断面比托管所测点流速。 2．绘制测压管水头线和总水头线。 3．为什么能量损失时沿着流动的方向增大的？ 4．分析水流在直道和弯道处的测压管水头在各部位的大小情况
水力学实验指导书附:实验报告二能量方程验证实验1IⅢIIIV测点流量cml/s编号左右左右左右左右序号12管中心线距基位置水准高头cm管内径cm静水头计算结果表1234断面编号断面平均流速v(cm/s)v2流速水头(cm)2g测压管水头z+卫2 (cm)Y总水头≥+卫+(cm)y2g7
水力学实验指导书 7 附： 实验报告二 能量方程验证实验 测点 编号 序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 流量 cm3 /s 左 右 左 右 左 右 左 右 1 2 管中心线距基 准高 位 置 水 头 cm 管内径 cm 静水头 计算结果表 断面编号 1 2 3 4 断面平均流速 v(cm/s) 流速水头 2 2 v g (cm) 测压管水头 p z (cm) 总水头 2 2 p v z g (cm)
水力学实验指导书实验三雷诺实验一、实验目的1.观察液体在不同流动状态时流体质点的运动规律。2.观察流体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。3.测定临界雷诺数。二、实验设备7雷诺数实验台1.水箱及潜水泵2.上水管3.溢流管4.电源5.整流栅6.溢流板7.墨盒8.墨针9.实验管10.调节阀11.接水箱12.回水管13.实验桌三、实验原理实际液体有两种不同的运动型态，即层流和紊流。当流速较小时，各流层的液体质点是有条不紊运动，互不混杂，这种型态的流动叫做层流。当流速较大时，各流层的液体质点形成涡体，在流动过程中，互相混掺，这种型态的流动叫做紊流。水流的型态由其流动时的雷诺数决定，雷诺数vdRe=U9
水力学实验指导书 8 实验三 雷诺实验 一、实验目的 1．观察液体在不同流动状态时流体质点的运动规律。 2．观察流体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。 3．测定临界雷诺数。 二、实验设备 雷诺数实验台 1.水箱及潜水泵 2.上水管 3. 溢流管 4. 电源 5.整流栅 6.溢流板 7.墨盒 8. 墨 针 9. 实验管 10. 调节阀 11. 接水箱 12. 回水管 13. 实验桌 三、实验原理 实际液体有两种不同的运动型态，即层流和紊流。 当流速较小时，各流层的液体质点是有条不紊运动，互不混杂，这种型态的流动叫做层 流。 当流速较大时，各流层的液体质点形成涡体，在流动过程中，互相混掺，这种型态的流 动叫做紊流。 水流的型态由其流动时的雷诺数决定，雷诺数 Re vd