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1、水力学试验指导书流 体 力 学 -实验指导书淮海工学院土木系实验室实验一 水静压强仪 实验指导书一、演示目的1、加深理解静力学基本方程式及等压面的概念。2、观察封闭容器内静止液体表面压力及其液体内部某空间点上的压力.3、观察压力传递现象。二、演示原理对密封容器的液体表面加压时，设其压力为p0，即p0 pa.从U形管可以看到有压差计产生，U形管与密封容器上部连通的一面，液面下降,而与大气相通的一面，液面上升。由此可知液面下降的表面压力即是密闭容器内液体表面压力p0,即p0= pa+rgh，h是U形管液面上升的高度。当密闭容器内p0压力下降时U形管内的液面呈现相反的现象，即p0 pa这时密闭容器内
2、液面压力p0= pa rgh，h为液面下降的高度。如果对密闭容的液体表面加压时，其容器内部的压力向各个方向传递测压管中,可以看到由于A、B、两点在容器内的淹没深度h不同，在压力向各点传递时，先到A点后到B点。在测压管中反应出的是A管的液柱先上升而B管的液柱滞后一点也在上升，当停止加压时,A、B两点在同一水平面上。三、演示步骤(如图）1、关闭排气阀，用加压器缓慢加压,U形管出现压差h，在加压的同时，观察右侧A、B管的液柱上升情况。2、打开排气阀，使液面恢复到同一水平面上，关闭排气阀，打开密闭容器底部的水门，放出一部分水，造成容器内压力下降。四、讨论1、为什么P0为表压，真空值?2、用该设备是否可
3、以测出其它液体的重度？为什么？实验二 伯努利方程仪实验指导书一、实验目的1、观察流体流经能量方程试验管的能量转化情况，对实验中出现的现象进行分析，加深对能量方程的理解。2、掌握一种测量流体流速的方法.3、验证静压原理。二、实验装置实验装置如图1所示，在实验桌上方放有稳压水箱、实验管路、毕托管、测压管、压差板、控制阀门和计量水箱。实验桌的侧下方则放置有供水箱及水泵。三、实验原理不停运动着的一切物质,所具有的能量也在不停转化。在转化过程中，能量只能从一种形式转化为另一种形式,即遵守能量守恒定律。流体和其他物质一样，也具有动能和势能两种机械能，流体的动能与势能之间，机械能与其它形式的能量之间，也可互
4、相转化，其转化关系，同样遵守能量转换守恒定律。当理想不可压缩流体在重力场中沿管线作定常流动时，流体的流动遵循伯努利能量方程。即式中: Z - 位置水头（位置高度)；p / g 压强水头（测压管高度）; u2 / 2g - 流速水头(流速高度）; Hp = Z + p / g - 测压管水头；H = Z + p / g + u2 / 2g - 总水头。实际流体都是有粘性的，因此在流动过程中由于磨擦而造成能量损失。此时的能量方程变为：其中能量损失hw是由沿程磨擦损失hf和局部能量损失hj两部分组成。本实验就是通过观察和测量对流体在静止与流动时上述的能量转化与守恒定律的验证.四、实验操作1、验证静压
5、原理：启动水泵，等水罐满管道后,关闭两端阀门，这时观察能量方程实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，因此静止不可压缩均布重力流体中，任意点单位重量的位势能和压力势能之和保持不变，测点的高度和测点的前后位置无关。2、测速：能量方程实验管上的每一组测压管都相当于一个皮托管，可测得管内任意一点的流体点速度，本实验台已将测压管开口位置设在能量方程实验管的轴心，故所测得动压为轴心处的，即最大速度。 平均流速 V = Q / A根据以上公式计算某一工况各测点处的轴心速度和平均流速添入表格，可验证出连续性方程。对于不可压缩流体稳定的流动,当流量一定时，管径粗的地方流速小，细的地方流
6、速大。 项目序号液体总量Q0（m）计时时间t（s）单位时间流量Q1（m/S)压差rh(m)计算流量Q2（m/S)流量系数123456 能量方程实验管工况点实验数据记录: 液柱高序号1234流量m3/S全压静压全压静压全压静压全压静压一二能量方程管中心高位置水头能量方程管内径静水头3、观察和计算流体、流径，能量方程实验管对能量损失的情况：在能量方程实验管上布置四组测压管，每组能测出全压和静压，全开阀门，观察总压沿着水流方向的下降情况，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，同时计量不同阀门开度下的流量及相应的四组测压管液柱高度，进行记录和计算。实验三 动量定律实验仪实验指
7、导书一、实验目的1、测定射流对水箱的反作用力；2、测定射流对平板的作用力，以次验证恒定流动量方程。二、实验装置本实验装置分两种类型，其中型为测定射流对平板的冲击作用力。型则增加了射流对水箱的反作用力.三、实验原理 水箱:1、以水箱水面11、出口断面22及箱壁为控制面，对X轴列动量方程：式中：Rx水箱对水流的作用力。其反作用力即水流对水箱的作用力,二者大小相等，方向相反；水的密度；Q流量；用重量法测算。1、2动量修正系数；取1=21V1x水箱水面的平均流速在X轴的投影；V2x出口断面的平均流速在X轴的投影；求得Rx后，对转轴取矩得计算的力距M:M=RxL=QVL式中：L出口中心至转轴的距离 d出
8、口直径 V-出口流速移动平衡砝码得实测力矩M0：式中：G平衡砝码重量（N)S=S-S0S0未出流时（静态）平衡砝码至转轴O的距离S出流时（动态）平衡砝码至转轴O的距离2、实验步骤 开启进水阀门，封闭出水管嘴，将水箱充满水. 旋出定位销，移动并仔细调整平衡砝码，使水箱上部水准泡居中，记下静态时砝码位置S0； 旋下喷嘴盖，观察射流对水箱的作用效果，然后移动砝码，使水准泡居中，记下动态时砝码位置S； 将数据代入公式,进行计算。3、注意事项 每次调节前，必须将定位销固定住水箱，并用手托扶水箱，以免摆动过大损坏仪器； 注意单位换算. 平板1、取喷嘴出口断面11，射流表面、以及沿平板出流的截面22为控制面
9、，对X轴列动量方程： 式中：Rx平板对水流的作用力。其反作用力即水流对平板的作用力.二者大小相等,方向相反；V1x -喷嘴出口平均流速在X轴的投影V2x 控制面的平均流速在X轴的投影； V2x = 0求得Rx,对转轴取矩。得计算力矩MM=RxL1=QVL1式中：L1水流冲击点至转轴的距离；d-喷嘴的内径V喷嘴出口的平均流速添加砝码得实验测力矩M0；M0=GL2式中：G-砝码重量 L2砝码作用点到转轴的距离2、实验步骤 将拉绳端部加一50克砝码，然后开启并调节阀门，使平板保持原始铅垂位置，记下砝码重量G，并用重量法实测流量； 改变砝码重量,重复步骤（1）；3、注意事项应缓慢开启和调节阀门。四、成
10、果分析分析用动量定律所求得的力和实测之间产生误差的原因。动量方程实验报告一、 水箱d= L1= m S0= m G0= g W0= gNOGgM0=GL2kgmW=W-W0Q/sVm/sRx=QVM=RxL1kgm123二、平板d= L1= m L2= m W0= gSSM0=GSkgmWW=WW0TsQ/sum/sRx=QVM=RxL1kgmMM0M123实验四 雷诺实验仪实验指导书一、实验目的1、实际观察流体的两种型态，加深对层流和紊流的认识。2、测定液体（水）在园管中流动的临界雷诺数即下临界雷诺数,学会其测定的方法。二、实验装置实验装置的结构示意图如图1所示。恒水位水箱靠溢流来维持不变的
11、水位。在水箱的下部装有水平放置的雷诺试验管，实验管与水箱相通，恒水位水箱中的水可以经过实验管恒定出流，实验管的另一端装有出水阀门，可用以调节出水的流量。阀门的下面装有回水水箱,计量水箱里装有电测流量装置(型实验台)。可以在电测流量仪上直接显示出实验时的流体流量。(数字显示出流体出流体积W立升和相应的出流时间秒）。在恒水位水的上部装有色液罐，其中的颜色液体可经细管引流到实验管的进口处。色液罐的下部装有调节小阀门，可以用来控制和调节色液液流。雷诺仪还设有储水箱，有水泵向实验系统供水，而实验的回流液体可经集水箱回流到储水箱中。三、实验操作1、实验前的准备 打开进水阀门后，按下电测流量仪上的水泵开关，
12、启动水泵，向恒水位水箱加水。 在水箱接近放满时，调节阀门,使水箱的水位达到溢流水平,并保持有一定的溢流。 适度打开出水阀门，使实验管出流，此时，恒水位水箱仍要求保持恒水位,否则，可再调节阀门，使其达到恒水位，应一直保持有一定的溢流.（注意:整个实验过程中都应满足这个要求）。 检查并调整电测流量装置，使其能够正常工作。 测量水温。2、进行实验,观察流态具体操作如下： 微开出水阀门，使实验管中水流有稳定而较小的流速. 微开色液罐下的小阀门,使色液从细管中不断流出，此时,可能看到管中的色液液流与管中的水流同步在直管中沿轴线向前流动，色液呈现一条细直流线，这说明在此流态下,流体的质点没有垂直于主流的横向运动，有色直线没有与周围的液体混杂，而是层次分明的向前流动。此时的流体即为层流。（若看不到这种现象,可再逐渐关小阀门,直到看到有色直线为止）. 逐渐缓慢开大阀门至一定开度时，可以观察到有色直线开始出现脉动，但流体质点还没有达到相互交换的程度，此时，即象征为流
