水力学实验(文华).doc

水力学实验

莫逎榕编

华中科技大学文华学院城建学部
2012.6

目录

1流体静力学实验………………………………………………………………2
2局部水头损失实验……………………………………………………………5
3文丘里流量计实验……………………………………………………………15
4孔口、管嘴实验………………………………………………………………18
5雷诺实验………………………………………………………………………21

1流体静力学实验
1.1.实验目的
1．观察测点的测压管水头(位置水头与压强水头之和)，加深对静压强公式的理解。
2．求未知液体的密度
1.2.实验装置

图1.1是一种静水压强实验仪。管1和管2的一端与盛水容器联通，另一端通大气。它们的液面应该平齐。如果管1和管2的液面高于容器内的液面，则容器内的密封气体的压强p0高于大气压pa。
管3是容器的连通管，其液面应该与容器液面平齐。
容器内的气体压强p0可以改变。打开阀门K2，挤压加压打气球，则p0升高。加压结束后要注意关闭K2。如果要降低p0，则打开阀门K2，用吸气球将容器内部的气体抽出。管5、管6是真空管。
管7、管8是U形管，内部盛水，并且在管8的水柱水面上灌入油液，油柱高度H可用尺子测量。本实验将要测量油液的密度其密度为。
1.3.实验原理
流体静力学的基本方程是
常数(1.1)
密封水箱的两个测点C和D的位置高低不同，但管1、管2液面高程是相同的，这就是说明静止液体内任意一点的位置水头与压强水头之和（称为测压管水头）是相同的。
盛有某种未知密度液体的U形管，其液柱高差是由于压差p0-pa引起的，故有

(1.2)
水的密度是已知的，只要读取各管液面的高程读数，就可以求出未知密度。式中的z2和z3可以直接读出，管7和管8没有刻度，z8-z7可用尺子测量管7和管8的高差，这样就可求出(z8-z7)。值得注意的是，当管8的油面高于管7的水面时，(z8-z7)为正，当管8的油面低于管7的水面时，(z8-z7)为负。
1.4实验步骤
1.用直尺测量管8中油柱的高度。
2．关闭阀门K1，K3，打开K2，挤压加压打气球，使密封水箱的液面气体压强p0逐渐增加，当管1、管2的液面上升至相当的高度时，关闭阀门K2。观察密封水箱的密封效果：加压时，管1、管2的液面也随上升。加压结束后，管1、管2的液面应停止在某一高程位置，不再变化。如果密封效果不好，管1、管2的液面将不停地下降，这就说明水箱漏气。应设法处理。
3．读取管1、管2和管3的液面高程读数，用尺子测量管8与管7液面高差(z8-z7)并填入数据表。注意(z8-z7)有正负。
4.改变密封气体的压强，重复上面的步骤进行测量。
本实验测量4组数据，其中，p0>pa和p0<pa的情况分别测量2组数据。

图1.2静水压强实验数据表

1.5数据整理及误差分析
流体力学实验的数据整理是件复杂的工作，为此，可编制数据处理系统供实验课使用。图1..2是本室研制的数据处理系统的静水压强实验数据表界面。
实验装置中的未知液体的密度值为827kg/m3。由数据表看出，测量误差很小。
1.6思考题
1．在什么情况下，管2，3的液面平齐？
2．当管2，3的液面平齐时，管7管9的液面是否平齐？为什么？
4．观察管7和管8的液柱，如果判断油的密度和水的密度哪个较大？

2局部水头损失实验

2.1实验目的
测量管流中突扩管和突缩管的局部水头损失，并确定局部损失系数。
2.2实验装置

图2.1局部损失实验装置

图2.1所示的局部水头损失实验仪，由水泵、稳压水箱、实验管段，局部损失（截面实扩、截面突缩）管件、6支测压管。
稳压水箱设置有溢流板。当产生溢流时，水面总是稍高于溢流板顶部，水位保持恒定，如果没有发生溢流，则水位就可能不为恒定。
实验管道由三个管段组成。各段的管道直径在实验台的标牌上显示。图中的A处，管道截面发生突然扩大，而在B处，截面发生突然缩小。
管道突扩处A设有气阀K，用于排除突扩处可能产生并滞留不动的气泡。管道的尾阀用于控制水流量。管道上设置6个测压孔，位置如图所示。这些测孔的压强通过软管传输到测压管，测压管水柱液面高程可用读数板的标尺测量。
2.3实验原理
对局部损失管件的上、下游某断面应用伯努利方程，就可以求得局部水头损失，现分别予以说明。
突扩管：对于测压管1，2所在截面伯努利方程为，则有：
(2.1)
式中，截面1、2的压强水头用水柱高h1和h2表示。hjA是截面突扩处的局部水头损失。hf12是截面1、2之间的沿程水头损失。hf12无法直接测量。截面1、2之间的管长l12是截面2、3之间的管长l23一半，hf12应该等于截面2、3之间的沿程水头损失hf23的一