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1、武汉大学教学实验报告专业2011年 5月 7日实验名称 流速测量（毕托管）实验指导教师姓名年级学号成绩流*计算实测流量= u X A ；式中：Q测一实测流量（cm3/s）； u为断面平均流速（cm/s）； A为过 水断面面积（cm）3、主要仪器：毕托管、比压计及水槽、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）通过本次实验，掌握基本的测速工具（毕托管）的性能和使用方法。（2）绘制各垂线上的流速分布图，点绘断面上的等流速分布曲线，以加深对明槽水流流速分布的认识。（3）根据实测的流速分布图，计算断面上的平均流速v和流量Q，并与实验流量Q相比
2、较。测实2、实验基本原理：毕托管是由两根同心圆的小管所组成。A管通头部顶端小孔，B管与离头部顶端为3d的断面上的环形孔相通（如仪器图所示）。环形孔与毕托管的圆柱表面垂直，因此它所测得的是水流的势能z + L在测压牌上所反映的水面差Ah = （z +匕+巴）-（z + p） = 即为测点的流速水头。 丫丫 2 g丫2 g坏形孑匕比压计毕托管测速示意图1234C)流速分布图 点绘断面上各等流速点的分布曲线。测量端面垂线及测点分布图（5）分析比较实测流量与实验流量有何差别。为了提高量测的精度，将比压计斜放成角，若两测压管水面之间的读数差为AL，则有 Ah = AL sin a，从而可以求得测点的流速
3、表式：u = Cj2gAh = CQ2g AL sin a 式中C流速修正系数，对不同结构的毕托管，其值由率定得之。本实验使用的毕托管，经率 定 C=1。垂线流速分布图绘制，垂线平均流速计算流速分布图的面积W除以水深h,就是垂线的平均W流速u，即u =。上ten；h 断面平均流速计算1 断面平均流速U二1实验步骤 打开水槽的进水阀门，调节尾门，将水深控制在20厘米左右。 用测针测得水深h。如图所示，在断面上布置5条垂线，每条垂线布置5个测点。毕托管 最高点宜在水面以下2厘米，最低点为毕托管的半径（0.4厘米），其余各点均布其中。 按所布置的垂线及测点位置逐步进行测量。把毕托管 首先放在一条垂线
4、上，接着把毕托管放到槽底，同时 测读固定毕托管测杆标尺上的读数，稍待稳定后，再 测读比压计上的读数Ha、,这就完成了第1个测 点的工作。然后将毕托管依次提升，直至水面下2厘 米那一点为止。（本次实验值测量中间一条垂线） 将测得的数据进行分析、整理，并采用坐标纸按一定 的比例： 点绘各垂线上的流速分布图。 U ；式中：u为垂线平均流 n ii=1速（cm/s）； u第i根垂线上的平均流速（cm/s）； n为i垂线个数。、实验操作部分实验过程注意事项(1) 测速之前，首先要对毕托管、比压计进行排气。排气方法：从比压计三通管注入有一定 压 计两测管中的水面应该齐平，否则要重新冲水排气，直至两管水面齐
5、平后方能进行测速 工作。(2) 实验过程中，为防止进气，毕托管不得露出水面。实验结束后，将毕托管放入防气盒静 水中，检杳是否进气，若比压计两管水面不平，说明所测数据有误差，应重新冲水排气, 重新施测。(3) 毕托管嘴必须正对流向。(4) 测读时，视线应垂直于比压计的倾斜面，读取弯液面的最低点读数，当测管中的水面上 下脉动时，读取平均值。三、实验效果分析(包括仪器设备等使用效果)1. 实验数据、表格及数据处理2. 实验操作过程(可用图表表示)3. 结论1、实验数据，表格及数据处理已知数据：毕托官直径d=0.8 (cm)，比压计倾斜角a =30 ,重力加速度g=980 (cm/s2)。 实测数据与
6、计算：测针量得水深h=24.46cm。测量数据表格：垂线编 号测点编号毕托管测 杆读数测点到 槽底高斜比压计读数 L=HA- HB (cm)Ah=ALsina测点流速 u(cm/s)测线平均流 速u (cm/s)HAHB中垂线 L-B/217.120.4021.7919.482.311.1647.6857.31211.064.3422.1918.933.261.6356.52315.008.2822.4018.753.651.8359.89418.9412.2222.6518.584.072.0463.23522.8816.1622.8018.424.382.1965.52626.8220.1
7、022.8518.324.532.2766.70水面24.462、实验结论由实验数据可以得到中垂线上的流速分布图，经过计算可以得到测线平均流速：Wu = 一 = 57.31(cm / s)。 hMil到13屁岛SE删则断面平均流速：u = u = 57.31(cm / s)JL/ / p丿m8乂 00HE和冈Kfl实验得到的流速分布曲线图3、实验成果的评价本实验的操作流程较为简单。实验中产生误差的主要因素有：比压计读数、毕托管读数的误差；实验中毕托管与 水流方向存在定的夹角，冋时实验环境影响水流，水流存在波动，不可能完全按个 方向流动。总之在误差允许的范围内，本次试验结果能够反映明槽水流的分布
8、特点。4、思考题1、毕托管、比压计排气不净，为什么会影响量测精度？答：毕托管、测压管及其连通管只有充满被测液体，即满足连续条件，才有可能测得真值， 否则如果其中夹有气柱，就会使测压失真，从而造成误差。误差值与气柱高度和其位 置有关。对于非堵塞性气泡，虽不产生误差，但若不排除，实验过程中很可能变成堵 塞性气柱而影响量测精度。2、为什么必须将毕托管正对来流方向？如何判断毕托管是否正对了流向？答：因为毕托管测流速是将来流的动能全部转化成势能，因此必须将毕托管正对来流方向。 转动毕托管，当两液柱高度差最大时的位置，就可判断毕托管已正对了流向。3、比压计安放位置的高低，是否影响量测数据？为什么？答：不影响。因为比压计测量的是两个位置的压强差，而与安放高度无关，所以，比压 计安放高度的高低，不影响测得的压强差数据。教师 评 语指导教师年月日
