水力学实验指导书.doc

《水力学》
《流体力学》
《工程流体力学》
实验指导书
目录
实验一静水压强实验………………………………2
实验二流线演示实验………………………………6
实验三伯努利方程实验……………………………7
实验四雷诺演示实验……………………………11
实验五阻力系数测定实验………………………13
实验六文丘里流量系数测定实验………………16
实验七孔口管嘴出流演示实验…………………18
实验八明渠水流演示实验………………………20
实验一静水压强实验
实验目的
利用测压计测压管等测量并计算大容器内气体压强;
测量并计算A、B两点的静水压强;
求未知液体的重度γ2。
实验装置
静水压强实验装置。
实验原理
静水压强基本公式:p=p0+γh
Z+p/γ=Const
相对压强p相与绝对压强p绝的计算:p相=p绝-p a
实验步骤
准备工作:用压力表测定大气压并记录数据。打开气阀,使容器内自由液面上的压强与外部的大气压强相同,即p0=pa。观察各测压管的液面。
将小容器降低到适当位置,待水面稳定之后,读出各管的液面高度,记录数据。
关闭气阀,使小容器上升至液面高于大容器液面至适当位置,此时p0>pa,待液面稳定后,读出各管的液面高度,记录数据。
打开气阀,待液面稳定后关闭气阀,将小容器下降至液面低于大容器液面,待液面稳定后,此时p0<pa,读出各管的液面高度,记录数据。
实验数据记录
(1)测量值:ZA= mm;
ZB= mm;
pa= mmHg (气压表编号: )
(2)记录数据: (单位:mm)
测管编号
初始读数
p0>pa
p0<pa
读数
相邻差
读数
相邻差
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
计算
(1)计算大容器内表面压强p0
所选计算测管
容器表面压强p0
p0>pa
p0<pa
相对压强值
绝对压强值
相对压强值
绝对压强值
1-2-3-4
7-8
9-10
11-12
13-14
(2)计算A、B两点的压强
编号
p0>pa
p0<pa
测压管高度
测压管水头
测压管高度
测压管水头
A
B
(3)求未知液体的重度。
p0>pa时, γ2´=
p0<pa时, γ2´´=
γ2= =
思考题
装置中,在各种情况下,有哪些液面为等压面?
用水、酒精、水银做测压计,哪种情况精度较好?为什么?
实验二流线演示实验
实验目的
通过演示实验理解流线的性质:不可相交、不可转折,为直线或一条光滑曲线。
实验装置
流线仪
实验步骤
在流线仪上放置形状盘,启动循环泵,等待约半分钟,循环的机油会在流线仪上显示出一条条线条,线条形状即为流线的形状。观察流线形状,并注意流线形状的变化。
思考题
流线与迹线有什么不同?
改变形状盘的位置,流线的分布是否改变?
实验三伯努利方程实验
实验目的
加深对连续性方程和伯努利能量方程的理解;
了解测压管水头线和总水头线的意义和绘制方法。
实验装置
能量方程实验台
实验原理
过水断面的能量由位能、压能、动能三部分组成。水流在不同管径、不同高程的管路中流动时,三种能量不断的相互转化,通过设置测速管和测压管可了解能量变化的实际情况。
过水断面总水头 H=Z++
测压管水头 Hp=Z+
实验步骤
排除各管中的空气,整理好接头,防止漏水。
关闭闸门,启动水泵,待水箱稳定后观测并读记1-6管读数,记入表2。
开闸门,使管中通过一定的流量Q,使测压管小孔侧对水流方向,当水面稳定后读记各管(1-6)读数。再使测压管小孔正对水流方向,水面稳定后,读记1-6管读数。记入表2。
全开闸门,使管中流量Q达到最大值,使测压管小孔测对水流方向,当水面稳定后读记各管(1-6)读数。再使测压管小孔正对水流方向,水面稳定后,读记管1-6读数。记入表2。
用水桶接约1分钟的管中最大流量时的水量,测其体积。并测出当时水温,一并记入表3。
关闭闸门后停泵。
实验数据记录及计算
表1 管段长度和直径
管段号
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
管段长(m)
管径(mm)
表2 数据记录和计算
管
号
水
头
流
量
1
2
3
4
5
6
Q=0
Z+
Z++
Q<Qmax
Z+
Z++
Q=Qmax
Z+
Z++
Z++
注:取α=。
表3
水温(℃)
运动粘度系数υ
集水时间t(s)
体积V(L)
流量Q=V/t
流速v1=Q/A1
流速v2=Q/A2
计算: