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1、实验报告水利水电学院 水利类专业 2011 年 6 月 11 日实验名称 局部水头损失实验 指导教师 赵昕姓名 年级 学号 成绩一、预习部分1 实验目的2 实验基本原理3 主要仪器设备（含必要的元器件、工具）1、 实验目的：(1) 掌握测定管道局部水头损失系数 的方法。(2) 将管道局部水头损失系数的实测值与理论值进行比较。(3) 观测管经突然扩大时旋涡区测压管水头线的变化情况和水流情况，以及其他各种边界突变情况下的测压管水头线的变化情况。2、 实验基本原理：由于边界形状的急剧改变，水流就会与边界分离出现旋涡以及水流流速分布的改组，从而消耗一部分机械能。单位重量液体的能量损失就是水头损失。边界
2、形状的改变有水流断面的突然扩大或突然缩小、弯道及管路上安装阀门等。局部水头损失常用流速水头与与系列的乘积表示。gvhj 2式中： 局部水头损失系数。系数 是流动形状与边界形状的函数，即 = f（ Re，边界形状） 。一般水流 Re 数足够大时，可认为系数 不再随 Re数而变化，而看作常数。管道局部水头损失目前仅有突然扩大可采用理论分析， 并可得出足够精确的结果。 其他情况则需要用实验方法测定 值。 突然扩大的局部水头损失可应用动量方程与能量方程及连续方程联合求解得到如下公式：22112112122222)1(,2)1(,2AAgvhAAgvhjj式中， A1 和 v1 分别为突然扩大上游管段的
3、断面面积和平均流速； A2 和 v2 分别为突然扩大下游管段的断面面积和平均流速。3、 主 要仪器：量筒、秒表各一个，其 他设备如右图所示：二、实验操作部分1 实验数据、表格及数据处理2 实验操作过程（可用图表示）3 结论1. 实验步骤（ 1） 熟悉仪器，记录管道直径 D 和 d。（ 2） 检查各测压管的橡皮管接头是否接紧。（ 3） 启动抽水机，打开进水阀门，使水箱充水，并保持溢流，使水位恒定。（ 4） 检查尾阀 K 全关时测压管的液面是否齐平，并保持溢流，使水位恒定。（ 5） 慢慢打开尾阀 K，使流量在测压管量程范围内最大，待流动稳定后，记录测压管液面标高，用体积法测量管道流量。（ 6） 调
4、节尾阀改变流量，重复测量 6 次。实验过程注意事项：(1) 实验必须在水流稳定后方可进行。(2) 计算局部水头损失系数时，应注意选择相应流速水头；所选量测断面应选在渐变流上，尤其下游断面应选在旋涡区的末端，即主流恢复并充满全管的断面上。(3) 用体积法测量流量时，量筒的水必须倒进接水槽，保证水正常循环。2. 实验数据，表格及数据处理（ 1） 圆管直径 D=2.7 cm，圆管直径 d=1.46 cm。（ 2） 实验过程数据及计算结果：1 2 3 4 5 6888 882 679 585 701 5194.94 5.34 5.00 5.22 6.81 7.43179.757 165.169 135
5、.800 112.069 102.937 69.852107.426 98.708 81.157 66.975 61.517 41.74531.412 28.862 23.730 19.583 17.988 12.206测压管水头h 1(cm) 19.60 21.40 25.00 27.25 28.10 30.50测压管水头h 2(cm) 22.50 23.80 26.60 28.45 29.10 30.90流速水头H 1（ cm)(H 1 =v 1 2/2g) 5.89 4.97 3.36 2.29 1.93 0.89流速水头H 2（ cm)(H 2 =v 2 2/2g) 0.50 0.43
6、 0.29 0.20 0.17 0.08理论水头损失h j 理 2.95 2.49 1.68 1.15 0.97 0.45实测水头损失h j 实 2.48 2.15 1.47 0.89 0.77 0.41流速 v 2 (cm/s)突然扩大管测次体积 （ cm 3 )时间 T (s)流量 Q(cm 3/s)流速 v 1 (cm/s)21121 ) 5.8562AA（ ， 22211 ) 0.5007AA（ 。3、 实验结论流量 Q(cm3/s) 179.757 165.169 135.8 112.069 102.937 69.852实际水头损失系数 实 0.0975 0.0814 0.0519
7、0.0302 0.0255 0.0132理论水头损失系数 理 0.1157 0.0944 0.0593 0.0388 0.0322 0.0142三、实验效果分析（包括仪器设备等使用效果）1、 实验成果的评价实验过程中，由于突扩断面后水流流速很不稳定，所以只能测扩大管道中断的流速，然而实验过程中了扩大段管道的沿程水头损失，所以实测结果与理论值存在的偏差。在流速的测量中也存在着一定的误差。在误差允许的范围内，实验结果能够2、 思考题（ 1）试分析实测 hj 与理论计算 hj 有什么不同？原因何在？答：实测 hj 比理论计算 hj 要小，在扩大的管道中存在沿程水头损失的，计算时我们将其忽略。（ 2）
8、如不忽略管段的沿程水头损失 hj，所测出的 值比实际的 值偏大还是偏小？在使用此值是否可靠？答：如果不忽略沿程水头损失， 值比实际的偏大。但由于测点间距离很短，故对实验结果影响不大，在此使用此值是可靠的。（ 3）在相同管径变化条件下，相应于同一流量，其突然扩大的 值是否一定大于突然缩小的 值？答：不一定，由公式：扩大： 1=（ A 1 A 2 1） 2 ， 2= (A 2 A1 1） 2，缩小： 缩小 0.5（ 1 A 1 A 2） ，可知 的大小只与 A 1 A 2 有关。（ 4）不同的 Re 数时，局部水头损失系数 值是否相同？通常 值是否为一常数？答： ， 值与流态有关，特别是在紊流区和层流区，不同 Re 数，表示不同的流态。但是在一般常见的 Re 数下， 变化非常小，故 值可看为一常数。教师评语指导教师 年 月 日
