东南大学土木工程实验中心：流体力学（水力学）实验指导讲义实验报告（二）

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学'）部分实验指子&实验报告 土木工程基础实验系列之四（试用） 流体力学（水力学） 实验指导讲义、实验报告 学院 系 专业 班 姓名 学号 东南大学土木工程实验中心 2012年10月

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学’）部分实验指导&实验报告 1 流体力学（水力学） 实验指导讲义、实验报告 学院 系 专业 班 姓名 学号 东南大学土木工程实验中心 2012 年 10 月 土木工程基础实验系列之四（试用）

土木工程基础实验之四（水力学·流体力学'）部分实验指导&实龄报告 东南大学学生实验守则 (1999年5月12日) 第一条学生必须按时到指定实验室做实验，不得迟到。 第二条实验前，学生必须预习实验指导书规定的有关内容。实验时，经指 导教师检查认可后，才能开始做实验准备。 第三条学生应独立完成实验准备工作。在启动设备之前，需经指导教师检 查认可。 第四条实验时，要严肃认真，正确操作，仔细观察，真实记录实验数据的 结果。不许喧闹谈笑，不做与实验无关的事，不动与实验无关的设备，不进入与 实验无关的场所。 第五条实验中要注意安全，遵守《实验室安全规则》及有关的操作规程。 第六条仪器设备发生不正常现象时，应及时报告指导教师。发生人身安全 事故时，应立即切断相应的电源、气源等，并听从指导教师的指导，要沉着冷静， 不要惊慌失措。 第七条实验中，如发现仪器设备损坏，应及时报告，查明原因。凡属违反 操作规程导致设备损坏的，要追究责任，照章赔偿。 第八条实验结束时，实验数据要指导教师审阅、签字，并整理好实验现场 后，方可离去。 第九条学生要进入开放实验室做自行设计的实验时，应事先和有关实验室 联系，报告自己的实验目的、内容和所需实验仪器，经同意后，在实验室安排的 时间内进行。 第十条学生因某项实验不合格需重做者，或未按规定时间做实验而要补做 者，必须交纳实验仪器设备折旧费、实验器材和水电消耗费。 第十一条本守则学校授权教务处实验室与设备管理科负责解释 [校办通知(1999)6号】

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学’）部分实验指导&实验报告 2 东南大学学生实验守则 (1999 年 5 月 12 日) 第一条 学生必须按时到指定实验室做实验，不得迟到。 第二条 实验前，学生必须预习实验指导书规定的有关内容。实验时，经指 导教师检查认可后，才能开始做实验准备。 第三条 学生应独立完成实验准备工作。在启动设备之前，需经指导教师检 查认可。 第四条 实验时，要严肃认真，正确操作，仔细观察，真实记录实验数据的 结果。不许喧闹谈笑，不做与实验无关的事，不动与实验无关的设备，不进入与 实验无关的场所。 第五条 实验中要注意安全，遵守《实验室安全规则》及有关的操作规程。 第六条 仪器设备发生不正常现象时，应及时报告指导教师。发生人身安全 事故时，应立即切断相应的电源、气源等，并听从指导教师的指导，要沉着冷静， 不要惊慌失措。 第七条 实验中，如发现仪器设备损坏，应及时报告，查明原因。凡属违反 操作规程导致设备损坏的，要追究责任，照章赔偿。 第八条 实验结束时，实验数据要指导教师审阅、签字，并整理好实验现场 后，方可离去。 第九条 学生要进入开放实验室做自行设计的实验时，应事先和有关实验室 联系，报告自己的实验目的、内容和所需实验仪器，经同意后，在实验室安排的 时间内进行。 第十条学 生因某项实验不合格需重做者，或未按规定时间做实验而要补做 者，必须交纳实验仪器设备折旧费、实验器材和水电消耗费。 第十一条 本守则学校授权教务处实验室与设备管理科负责解释。 [校办通知(1999)6 号]

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学'）部分实验指导&实验报告 壹、静水压强实验 一、实验目的 1、加深对水静力学基本方程物理意义的理解，验证静止液体中，不同点对 于同一基准面的测压管水头为常数（即：+卫=C)。 2、学习利用U形管测量液体密度。 3、建立液体表面压强A>P,BP,为正压；B%<P,为负压，负压可用真空压强P,或真空高度，表示： P,=P。-Pabs 重力作用下，静止均质液体中的等压面是水平面。利用互相连通的同一种液 体的等到压面原理，可求出待求液体的密度。 三、实验设备 在一全透明密封有机玻璃箱内注入适量的水，并由一乳胶管将水箱与一可升 降的调压筒相连。水箱顶部装有排气孔斤，可与大气相通，用以控制容器内液体 表面压强。若在U形管压差计所装液体为油，P输<P本，通过升降调压筒可调节 水箱内液体的表面压强，如图1-1所示。 3

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学’）部分实验指导&实验报告 3 壹、静水压强实验 一、实验目的 1、加深对水静力学基本方程物理意义的理解，验证静止液体中，不同点对 于同一基准面的测压管水头为常数（即 C g p z + = ρ ）。 2、学习利用 U 形管测量液体密度。 3、建立液体表面压强 p 0 > p a ， p 0 pa 为正压； p0 < pa为负压，负压可用真空压强 pv或真空高度hv表示： pv = pa − pabs g p h v v ρ = 重力作用下，静止均质液体中的等压面是水平面。利用互相连通的同一种液 体的等到压面原理，可求出待求液体的密度。 三、实验设备 在一全透明密封有机玻璃箱内注入适量的水，并由一乳胶管将水箱与一可升 降的调压筒相连。水箱顶部装有排气孔 1 k ，可与大气相通，用以控制容器内液体 表面压强。若在 U 形管压差计所装液体为油， ρ 油 < ρ 水 ，通过升降调压筒可调节 水箱内液体的表面压强，如图 1-1 所示

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学'）部分实验指导&实验报告 测压板 压简 图1一1 四、实验步聚 1、熟悉仪器，测记有关常数。 2、将调压筒旋转到适当高度，打开排气阀，使之与水箱内的液面与大气 相通，此时液面压强。=P,。待水面稳定后，观纂各U形压差计的液面位置，以 验证等压面原理。 3、关闭排气阀(，将调压阀升至某一高度。此时水箱内的液面压强B>P: 观纂各测压管的液面高度变化并测记液面标高。 4、继续提高调压筒，再做两次。 5、打开排气阀(，使之与大气相通，待液面稳定后再关闭斤（此时不要移 动调压简)。 6、将调压简降至某一高度。此时<P。观察各测压管的液面高度变化， 并测记标高，重复两次。 7、将调压简升至适当位置，打开排气阀：，实验结束。 五、注意事项 1、升降调压简时，应轻拉轻放，每次调压高度不宜过大。 2、在测记测压管液面标高时，一定要待液面稳定后再测读数。若八未变而 测压管水面持续变化时，则表明阀门漏气，应采取修复措施。 六、思考题

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学’）部分实验指导&实验报告 4 K K2 K3 测压板 密闭水箱 调压筒 1 2 3 4 5 6 油 A B 图 1—1 四、实验步骤 1、熟悉仪器，测记有关常数。 2、将调压筒旋转到适当高度，打开排气阀 1 k ，使之与水箱内的液面与大气 相通，此时液面压强 p0 = pa 。待水面稳定后，观察各 U 形压差计的液面位置，以 验证等压面原理。 3、关闭排气阀 1 k ，将调压阀升至某一高度。此时水箱内的液面压强 p0 > pa 。 观察各测压管的液面高度变化并测记液面标高。 4、继续提高调压筒，再做两次。 5、打开排气阀 1 k ，使之与大气相通，待液面稳定后再关闭 1 k （此时不要移 动调压筒）。 6、将调压筒降至某一高度。此时 p 0 < p a。观察各测压管的液面高度变化， 并测记标高，重复两次。 7、将调压筒升至适当位置，打开排气阀 1 k ，实验结束。 五、注意事项 1、升降调压筒时，应轻拉轻放，每次调压高度不宜过大。 2、在测记测压管液面标高时，一定要待液面稳定后再测读数。若 p 0未变而 测压管水面持续变化时，则表明阀门漏气，应采取修复措施。 六、思考题

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学'）部分实验指导&实验报告 1、什么情况下3、4两根测压管的高度相同？ 2、液面标高V,-7,与7。-7，相等吗？为什么？ 3、调压简的升降为什么能改变容器的液面压强，？ 4、实验时，密封容器内的水面能不能低于A点，为什么？ 贰、流线演示实验 一、实验目的 1、应用流动演示仪演示各种不同边界条件下的水流形态，以观察在不同边 界条件下的流线、旋涡等，增强对流体运动特性的认识。 应用 动演示 水流绕过不同形状物体的驻点、尾流、涡街现象及 非自由射流等，增强对这些现象的感性认识。 二、实验设备和仪器 流线可以形象地显示各种水流形态及其水流内部质点运动的特性。而通过各 种演示设备就可以演示出流线。常用的有烟风洞、氢气泡显示设备，及流动演示 仪等。现以流动演示仪为例加以说明。 图2-1为流动演示仪的示意图，该仪器用有机玻璃制成，通过在水流中掺 气的方法，演示不同边界条件下的多种水流现象，并显示相应的流线。整个仪器 不同的单元组成。每个单元都是一套独立的装置，可以单独使用，亦可同时使 用。 三、实验步骤 (一)、操作程序 1、接通电源，打开开关。 2、用调节进气量旋钮，调 ● 节气泡大小 演示内容 【型：显示圆柱绕流等的 流线，该单元装置能十分清楚地 显示出流体在驻点处的停滞现 回 象、边界层分离状态分离状况及 四 卡门涡街现象 1型 Ⅱ型 迅型 V型 1、驻点：观纂流经圆柱前 端驻点处的小气泡运动特性，可 图2-1 了解流速与压强沿圆柱周边的变化情况。 2、边界层分离：流线显示了圆柱绕流边界层分离现象，可观纂边界层分离 点的位置及分离后的回流形态 3、卡门涡街：即圆珠柱的轴与水流方向垂直，在圆柱的两个对称点上产生 边界层分离，然后不断交替在圆柱下游两侧产生旋转方向相反的旋涡，并流向下

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学’）部分实验指导&实验报告 5 1、什么情况下 3、4 两根测压管的高度相同？ 2、液面标高∇4 − ∇3与∇6 − ∇5 相等吗？为什么？ 3、调压筒的升降为什么能改变容器的液面压强 p0？ 4、实验时，密封容器内的水面能不能低于 A 点，为什么？ 贰、流线演示实验 一、实验目的 1、应用流动演示仪演示各种不同边界条件下的水流形态，以观察在不同边 界条件下的流线、旋涡等，增强对流体运动特性的认识。 2、应用流动演示仪演示水流绕过不同形状物体的驻点、尾流、涡街现象及 非自由射流等，增强对这些现象的感性认识。 二、实验设备和仪器 二、实验设备和仪器 二、实验设备和仪器 二、实验设备和仪器 流线可以形象地显示各种水流形态及其水流内部质点运动的特性。而通过各 种演示设备就可以演示出流线。常用的有烟风洞、氢气泡显示设备，及流动演示 仪等。现以流动演示仪为例加以说明。 图 2-1 为流动演示仪的示意图，该仪器用有机玻璃制成，通过在水流中掺 气的方法，演示不同边界条件下的多种水流现象，并显示相应的流线。整个仪器 有不同的单元组成。每个单元都是一套独立的装置，可以单独使用，亦可同时使 用。 三、实验步骤 （一）、操作程序 1、接通电源，打开开关。 2、用调节进气量旋钮，调 节气泡大小。 （二）演示内容 Ⅰ型：显示圆柱绕流等的 流线，该单元装置能十分清楚地 显示出流体在驻点处的停滞现 象、边界层分离状态分离状况及 卡门涡街现象。 1、驻点：观察流经圆柱前 端驻点处的小气泡运动特性，可 图 2-1 了解流速与压强沿圆柱周边的变化情况。 2、边界层分离：流线显示了圆柱绕流边界层分离现象，可观察边界层分离 点的位置及分离后的回流形态。 3、卡门涡街：即圆珠柱的轴与水流方向垂直，在圆柱的两个对称点上产生 边界层分离，然后不断交替在圆柱下游两侧产生旋转方向相反的旋涡，并流向下 游

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学'）部分实验指导&实玲报告 Ⅱ型：显示桥墩、机翼绕流的流线」 该桥嫩为圆珠笔头方尾的绕流体。水流在桥嫩后的尾流区内也产生卡门涡 街，并可观察水流绕过机时的运动状秀 Ⅲ型：显示逐渐收缩、逐渐扩散及通过孔板（或丁坝）纵剖面上的流线图像。 1、在逐渐收缩段，流线均匀收缩，无旋涡产生：在逐渐扩散段可看到边界 层层分离而产生明显的漩涡。 2。在引板前，流线逐渐收缩.汇集干引板的过流引口处，只在拐角处有一 小旋涡出现：孔板后水流逐渐扩散 ，并在主流区周围形成较大的旋涡回流区。 Ⅳ型：显示管道突然扩大和突然收缩时的管道纵剖面上的流线图像。 1、在突然扩大段出现强烈的旋涡区。 2、在突然收缩段仅在拐角处出现旋涡。 3、在直角转变处，流线弯曲，越靠近弯道内侧流速越小，由于水流通道很 不畅顺，回流区范围较广 四、注意事项 此处注意调节进气阀的进气量，使气泡大小适中，流动演示更清晰。 五、思考题 1、旋涡区与水流能量损失有什么关系？ 2、指出演示设备中的急变流区。 3、空化现象为什么常常发生在旋涡区中？ 4、卡门涡街具有什么特征？对绕流物体有什么影响？ 叁、能量（伯努利）方程实验 一、实验目的 1、观察恒定流的情况下，当管道断面发生改变时水流的位置势能、压强势 能、动能的沿程转化规律，加深对能量方程的物理意义及几何意义的理解。 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。 、测定管道的测压管水头和总水头值，并绘制管道的测压管水头线及总水 头线。 二、实验原理 实际液体在有压管道中作恒定流动时，其能量方程如下： ++a pg 2g =++，+么 pg 2g 它表明：液体在流动的过程中，液体的各种机械能（单位位能、单位压能和单位 动能)是可以相互转化的。但由于实际液 存 粘性，液体 时为克服阻力而 要消耗一定的能量，也就是一部分机械能转化为热能而散逸，即水头损失。因而 机械能应沿程减少。 对于均匀流和渐变流断面，其压强分布符合静水压强分布规律： 6

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学’）部分实验指导&实验报告 6 Ⅱ型：显示桥墩、机翼绕流的流线。 该桥墩为圆珠笔头方尾的绕流体。水流在桥墩后的尾流区内也产生卡门涡 街，并可观察水流绕过机翼时的运动状态。 Ⅲ型：显示逐渐收缩、逐渐扩散及通过孔板（或丁坝）纵剖面上的流线图像。 1、在逐渐收缩段，流线均匀收缩，无旋涡产生；在逐渐扩散段可看到边界 层层分离而产生明显的漩涡。 2、在孔板前，流线逐渐收缩，汇集于孔板的过流孔口处，只在拐角处有一 小旋涡出现；孔板后水流逐渐扩散，并在主流区周围形成较大的旋涡回流区。 Ⅳ型：显示管道突然扩大和突然收缩时的管道纵剖面上的流线图像。 1、在突然扩大段出现强烈的旋涡区。 2、在突然收缩段仅在拐角处出现旋涡。 3、在直角转变处，流线弯曲，越靠近弯道内侧流速越小，由于水流通道很 不畅顺，回流区范围较广。 四、注意事项 此处注意调节进气阀的进气量，使气泡大小适中，流动演示更清晰。 五、思考题 1、旋涡区与水流能量损失有什么关系？ 2、指出演示设备中的急变流区。 3、空化现象为什么常常发生在旋涡区中？ 4、卡门涡街具有什么特征？对绕流物体有什么影响？ 叁、能量(伯努利)方程实验 一、实验目的 1、观察恒定流的情况下，当管道断面发生改变时水流的位置势能、压强势 能、动能的沿程转化规律，加深对能量方程的物理意义及几何意义的理解。 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、测定管道的测压管水头和总水头值，并绘制管道的测压管水头线及总水 头线。 二、实验原理 实际液体在有压管道中作恒定流动时，其能量方程如下： hw g v g p z g v g p z + + = + + + 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 α ρ α ρ 它表明：液体在流动的过程中，液体的各种机械能（单位位能、单位压能和单位 动能）是可以相互转化的。但由于实际液体存在粘性，液体运动时为克服阻力而 要消耗一定的能量，也就是一部分机械能转化为热能而散逸，即水头损失。因而 机械能应沿程减少。 对于均匀流和渐变流断面，其压强分布符合静水压强分布规律：

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学'）部分实验指导&实验报告 :+卫=C或p=B+Pgh 但不同断面的C值不同 (a) 图3一1 对于急变流，由于流线的曲率较大，因此惯性力亦将影响过水断面上的压强 分布规律： 上凸曲面边界上的急变流断面如图3一1()，离心力与重力方向相反，所以 P幼P 三、实验设备 实验设备及各部分名称如图3一2所示。 水相 L234 抽水机凸 水箱 能量方程实验仪 四、实验步骤 1、分辩测压管与毕托管检查橡胶管接头是否接紧。 2、启动抽水机，打开进水阀，使水箱充水并保持溢流，使水位恒定。 3、关闭尾阀k,检查测压管和毕托管的液面是否齐平。若不平，则需要检 查管路中是否存在气泡并排出。 4、打开尾阀k,在液面稳定后，量测测压管及毕托管水头，同时测量该级

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学’）部分实验指导&实验报告 7 C g p z + = ρ 或 p = p 0 + ρgh 但不同断面的 C 值不同。 图 3—1 对于急变流，由于流线的曲率较大，因此惯性力亦将影响过水断面上的压强 分布规律： 上凸曲面边界上的急变流断面如图 3—1(a),离心力与重力方向相反，所以 p动 p静 。 三、实验设备 实验设备及各部分名称如图 3—2 所示。 四、实验步骤 1、分辩测压管与毕托管检查橡胶管接头是否接紧。 2、启动抽水机，打开进水阀，使水箱充水并保持溢流，使水位恒定。 3、关闭尾阀 k ，检查测压管和毕托管的液面是否齐平。若不平，则需要检 查管路中是否存在气泡并排出。 4、打开尾阀 k ，在液面稳定后，量测测压管及毕托管水头，同时测量该级

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学'）部分实验指导&实玲报告 的流量。 五、实验要求及注意事项 1、在管流流量Q固定不变的情况下，观察管段内流体在不同位置的测压管 水头线： 2、在某一级稳定流情况下，测定沿流各过水断面的平均位置高度2、测压管 高度尽流建水头罗及总水头日值。 2g 3、尾阀开启一定要缓慢，并注意测压管中的水位的变化，不要使测压管 水面下降太多 ,以免空气倒吸入管路系统，影响实验进行 4、流速较大时，测压管水面有脉动现象，读数要读取均值 六、思考题 1、实验中哪个测压管水面下降最大？为什么？ 花管中的水面高度能否低于测压管中的水面 在逐渐扩大的管路中，测压管水头线是怎样变化的？ 肆、动量方程实验 一、实验目的 1、测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。 2、将测出的冲击力与动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程 的理解。 二、实验原理 应用力矩平衡原理如图4-1，求射流对平面和曲面板的作用力。 力矩平衡方程： FL=Gh.F=Gh 式中：F一射流作用力：L一作用力力臂 G一砝码重量：L一砝码力臂。 恒定总流的动量方程为 ∑F=pCB5-B),若令B2=B=1,且只 考虑其中水平方向作用力，则可求得射流对平 图4-1 面板和曲面板的作用力公式为： F=pon(1-cosa)

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学’）部分实验指导&实验报告 8 的流量。 5、观察急变流断面 A 和 B 处的压强分布规律。 6、本实验共做四次。 五、实验要求及注意事项 五、实验要求及注意事项 五、实验要求及注意事项 五、实验要求及注意事项 1、在管流流量 Q 固定不变的情况下，观察管段内流体在不同位置的测压管 水头线； 2、在某一级稳定流情况下，测定沿流各过水断面的平均位置高度 z、测压管 高度 g p ρ 、流速水头 g v 2 2 α 及总水头 H 值。 3、尾阀 k 开启一定要缓慢，并注意测压管中的水位的变化，不要使测压管 水面下降太多，以免空气倒吸入管路系统，影响实验进行。 4、流速较大时，测压管水面有脉动现象，读数要读取均值。 六、思考题 1、实验中哪个测压管水面下降最大？为什么？ 2、毕托管中的水面高度能否低于测压管中的水面高度？ 3、在逐渐扩大的管路中，测压管水头线是怎样变化的？ 肆、动量方程实验 一、实验目的 1、测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。 2、将测出的冲击力与动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程 的理解。 二、实验原理 应用力矩平衡原理如图 4-1，求射流对平面和曲面板的作用力。 力矩平衡方程： FL = GL1 ， L GL F 1 = 式中： F —射流作用力； L—作用力力臂； G —砝码重量； L1—砝码力臂。 恒 定 总 流 的 动 量 方 程 为 ( ) ∑ = 2 2 − 1 1 F ρQ β v β v ，若令 β 2 = β1 =1，且只 考虑其中水平方向作用力，则可求得射流对平 面板和曲面板的作用力公式为： F = ρQv(1− cosα) 图 4-1

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学'）部分实验指导&实验报告 式中：Q一管嘴的流量；一管嘴的流速；α一射流射向平面或曲面板后的偏转角度。 a=90时，F年=p2r F学一水流对平面板的冲击力： a=135时，F=p21-cos135)=1.707p0r=1.707F a=180°时，F=p01-cos180)=2p2m=2F* 三、实验设备 实验设备及各部分名称见图4一1。 水箱 平」砝 8 水箱 图42动量原理实验仪 四、实验步骤 1、测记有关常数： 2、安装平面板，调节平衡锤位置，使杠杆处于水平状态： 3、启动抽水机，使水箱充满水并保持溢流。此时水流从管嘴射出，冲击平 板中心，标尺倾斜。加砝码并调节砝码位置，使杠杆处于水平状态，达到力矩平 衡。记录砝码质量和力臂L。 4、用体积法测量流量Q用以计算F: 5、改变溢流板高度，使水头和流量变化，重复上述步骤： 6、将平面板更换为曲面板(a=135“及a=180·)又可实测和计算不同流 量的作用力： 7、关闭抽水机，将水箱中的水排空，砝码从杠杆上取下，实验结束。 五、注意事项及要求 1、量测流量后，量简内的水必须倒进接水器，以保证水箱循环水充足： 2、测流量时，计时与量筒接水与离开均需要同步进行，以减小流量的量测 误差： 3、测流量一般测取两次，取平均值，以消除误差

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学’）部分实验指导&实验报告 9 式中：Q—管嘴的流量； v—管嘴的流速；α —射流射向平面或曲面板后的偏转角度。 � α = 90 时， F平 = ρQv F平 —水流对平面板的冲击力； � α = 135 时， F = ρQv(1− cos135 ) = 1.707ρQv = 1.707F平 � � α = 180 时， F = ρQv(1− cos180 ) = 2ρQv = 2F平 � 三、实验设备 实验设备及各部分名称见图 4—1。 四、实验步骤 1、测记有关常数； 2、安装平面板，调节平衡锤位置，使杠杆处于水平状态； 3、启动抽水机，使水箱充满水并保持溢流。此时水流从管嘴射出，冲击平 板中心，标尺倾斜。加砝码并调节砝码位置，使杠杆处于水平状态，达到力矩平 衡。记录砝码质量和力臂 L1。 4、用体积法测量流量Q用以计算 F理 ； 5、改变溢流板高度，使水头和流量变化，重复上述步骤； 6、将平面板更换为曲面板（ � α = 135 及 � α = 180 ）又可实测和计算不同流 量的作用力； 7、关闭抽水机，将水箱中的水排空，砝码从杠杆上取下，实验结束。 五、注意事项及要求 五、注意事项及要求 五、注意事项及要求 五、注意事项及要求 1、量测流量后，量筒内的水必须倒进接水器，以保证水箱循环水充足； 2、测流量时，计时与量筒接水与离开均需要同步进行，以减小流量的量测 误差； 3、测流量一般测取两次，取平均值，以消除误差

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学'）部分实验指导&实验报告 六、思考题 1、厂与厂有差异，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，平衡锤产生的力矩没有加以考虑，为什么？ 伍、雷诺实验 一、实验目的 1、测定层流和紊流两种流态的水头损失与断面平均流速之间的关系。 2、绘制水头损失力，和断面平均流速的对数关系曲线，并计算图中的斜率m 和临界雷诺数R。 二、实验原理 层流与紊流的沿程水头损失规律不一样，根据试验，水头损失与断面平均流 速之问的关系式用力，=“表示，层流状态时，沿程水头损失大小与断面平均流 速的1次方成正比，即力，x”:而在素流状态时，沿程水头损失大小与断面平 均流速的1.75~2.00次方成正比，即力，x720。 每大实验设备的管径一定，当水箱水位保持不变时，管内即产生恒定流，沿 程水头损失力，与断面平均流速"的关系可由能量方程导出： +及+正=5+++ pg 2g pe 28 当管径不变时，片=乃2，取41=02≈1.0， 所以 ,=G+）-(6+)=h。 pg (△h)值由压差计读取。 在圆管流动中采用雷诺数来判别流态： 4 式中：一系数；v一水流的运动粘滞系数；d一圆管直径：Q一流量 当RR(上临界雷诺数)时为层流状态，凡在4000~12000之间。 10

土木工程基础实验之四（水力学‘流体力学’）部分实验指导&实验报告 10 六、思考题 1、 F实 与 F理 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，平衡锤产生的力矩没有加以考虑，为什么？ 伍、雷诺实验 一、实验目的 1、、测定层流和紊流两种流态的水头损失与断面平均流速之间的关系。 2、绘制水头损失 f h 和断面平均流速的对数关系曲线，并计算图中的斜率m 和临界雷诺数 c Re 。 二、实验原理 层流与紊流的沿程水头损失规律不一样，根据试验，水头损失与断面平均流 速之间的关系式用 m f h = kv 表示，层流状态时，沿程水头损失大小与断面平均流 速的 1 次方成正比，即 1.0 h v f ∝ ；而在紊流状态时，沿程水头损失大小与断面平 均流速的 1.75～2.00 次方成正比，即 1.750～02.0 h v f ∝ 。 每大实验设备的管径一定，当水箱水位保持不变时，管内即产生恒定流，沿 程水头损失 f h 与断面平均流速v 的关系可由能量方程导出： h f g v g p z g v g p z + + = + + + 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 α ρ α ρ 当管径不变时， 1 2 v = v ，取α1 = α 2 ≈ 1.0， 所以 h g p z g p h z f = ( + ) − ( + ) = ∆ 2 2 1 1 ρ ρ 。 （∆h）值由压差计读取。 在圆管流动中采用雷诺数来判别流态： Q Q k d vd R e = = = ν π ν 4 ； π d ν k 4 = 式中：k —系数；ν —水流的运动粘滞系数；d —圆管直径；Q —流量 当 c Re Re （上临界雷诺数）时为层流状态， ' c Re 在 4000～12000 之间