土木工程基础实验之四（水力学流体力学 ）部分实验指导A过水断面面积；R水力半径。 由iQK = 可在Kh0曲线上查h0。 土木工程基础实验之四（水力学流体力学 ）部分实验指导i槽的底坡。 2、临界水深hc的计算 32gqhc= (矩形渠道) 式中：q单宽流量；bQq = ；动能校正系数。 三、实验设备 实验仪器设备为矩形断面，两段铰接，可变底坡的明渠，如图 10-1 所示。 四、实验步辕 1打开水泵电机开关，由水槽首部充水。 2利用自动升降设备及角度指示标尺将水槽调至ili20。 3 在前段水槽中部插入一闸门， 当水流流入水槽后即呈现H1、 H2两种水面线。 4将前段水槽调至il0，后段水槽调至i2ic,闸门位置不变，可得A3、M2两种水面线。 5il不变，将后段调至i2ic,去掉闸门，可得A2、S2两种水面线。 图 10-1 变坡水槽构造图 6将两段水槽调至ili2ic在前段水槽中部装一模型堰，后段水槽中插入一闸门，水槽中可出现 Ml、M2型水面线。 土木工程基础实验之四（水力学流体力学 ）部分实验指导&实验报告 377使ili2ic，堰和闸位置不变，水槽中可形成S1、S2型水面曲线。 五、注意事项 1在用升降机调节槽底坡度时，注意坡度指示器所指明的角度，不能过量，否则易于损坏机械。 2水槽及闸门均用有机玻璃制作，在调节闸门开度时，不宜用力过大，以免损伤设备。 六、思考题 1. 影响临界水深hc的因素有哪些? 2. 根据实测流量、槽宽，应用分段法计算Ml型和M2型水面线数据，并与实测值进行比较，分析产生差异的原因。 3. 根据实测流量、槽宽，应用分段法计算 M1 型 S2 型水面线数据。并与实测值进行比较，并分析产生差异的原因。 七、实验报告 1. 实验数据记录 实验日期: 时间: 根据要求自拟数据记录表格。 2. 实验结果 1) 根据实测数据，画出各种水面曲线及其衔接情况。 2) 根据底坡、流量和水槽糙率，判别各槽中应出现的水面线型式，并与实测情况相比较。同时根据上槽、下槽的底坡大小与闸门开度的大小，判别上下游水面线的衔接型式，与实测结果相比较。 3) 对上述比较中有不一致的情况，应进行分析并说明影响因素。 土木工程基础实验之四（水力学流体力学 ）部分实验指导&实验报告 38土木工程基础实验之四（水力学流体力学 ）部分实验指导&实验报告 39拾壹、孔口管嘴出流实验 一、实验目的 一、实验目的 1、观察各种典型孔口和管嘴出流时的流动现象与圆柱形管嘴的局部真空现 象。 2、测定薄壁圆孔出流时的断面收缩系数、流速系数、流量系数及局部阻力系数。 3、测定圆柱形外管嘴的真空值。 二、实验原理 二、实验原理 取通过孔口中心的水平面为基准面， 写出 11 断面， CC 断面的能量方程， 考虑到水头损失主要为局部损失，可推导出一定水头作用下孔口（嘴管）自由出 流时的流量，可用下式表示： 02gHVc= 或 0022gHAgHAQ= gvhH22 0 0+= 因gv 22 0很小，可忽略不计。 所以 HH 0式中：AAc=断面收缩系数；gHAQ2=流量系数；=流速系数；21 =局部水头损失系数。 三、实验设备 三、实验设备 实验设备及部分名称 如图 11-1。 图示是孔口设备图 （可更换各种管嘴） 。 四、实验步骤 四、实验步骤 土木工程基础实验之四（水力学流体力学 ）部分实验指导&实验报告 401、熟悉仪器，记录有关常数。 2、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， 读水头H值。 3、 放下挡水圆面积板， 使水流从孔口 （管嘴） 流出， 用外卡尺测量距孔口d21处的（收缩断面）直径cd。断面面积用 A4/2 ccdA=计算。 4、用体积法测量流量。 5、改变溢流板高度，重复上述步骤，可测出不同流量下的数据。 6、列表计算、和值。 五、注意事项 五、注意事项 1、实验时必须在水流稳定时方可进行； 2、量测收缩断面直径时，要心细，卡尺既不能阻碍水流，也不能与水流脱 开； 3、爱护实验仪器，更换管嘴时将相应螺孔对准，不得强行挤压，既要保证 在实验时不在各接口处漏水，也不能拧得过紧，以免损坏配件； 4、实验结束，关闭电源，整理好相关配件。 六、思考题 六、思考题 1、为什么同样直径与水头条件下，管嘴的流量系数值比孔口大？ 2、为什么有的射流成柱状且射程较远，而有的则射流破碎成滴？ 七、实验报告 七、实验报告 1、实验目的： 2、实验要求： 3、计算公式： 土木工程基础实验之四（水力学流体力学 ）部分实验指导&实验报告 414、实验数据及计算数值： （仪器编号： ） 1) 有关常数： 薄壁圆形孔口管径 d= cm； 圆柱形内管嘴管径 d= cm； 圆锥形扩散管嘴管径 d= cm； 圆锥形收缩管嘴管径 d= cm； 2) 量测记录及计算表格： 孔 （管） 直径 孔 （管） 面积 水头 量水 体积 量水 时间 收缩断 面直径 压差计读数 类 型 测 次 d (cm) A (cm2) H (cm) V (cm3) t (s) dc (cm) 1 (cm) 2 (cm) 1 圆形孔口2 1 圆柱形管嘴2 1 圆锥形扩大 管嘴2 1 圆锥形收缩 管嘴2 记录： 日期： 指导教师（签名） ： 3) 计算表格 土木工程基础实验之四（水力学流体力学 ）部分实验指导&实验报告 42流量 收缩断 面 面 积 收缩 系数流速 系数流量 系数局部水头 损失系数压差 真空值 类型测次tvQ = (cm3/s) Ac (cm) =h 21 实测vh 理论vh1 圆形孔口2 1 圆柱形管嘴2 1 圆锥形扩大 管嘴2 1 圆锥形收缩 管嘴2 4、成果分析及小结 土木工程基础实验之四（水力学流体力学 ）部分实验指导&实验报告 43拾贰、堰流实验 一、实验目的 一、实验目的 1观察矩形薄壁堰、实用堰和宽顶堰上的水流现象，并观察下游水位对宽顶 堰的淹没出流影响。 2测定非淹没情况下堰流流量系数 m 值，并与公认值进行比较。 二、实验原理 二、实验原理 根据理论分析可知堰的泄流量 Q 与堰上总水头2/3 0H之间成一定比例： Q = 2/3 02HgmB 式中：淹没系数；侧收缩系数；m流量系数；B堰净宽度；0H堰上总水头；Q 一过堰流量。 无侧收缩，自由出流时，=1，=1，从而得出无侧收缩、自由出流时流量系 数 m 的计算公式： 2/3 02HgBQm = 其中 gvHH22 0 0+= 式中：H堰上水头；0v上游行近流速。对于薄壁堰，为了方便把计算公式写成：Q=2/3 02HgBm 将上游行近流速影响包括在 m0之中。 三、实验设备 三、实验设备 实验设备如图 121。 在水槽中分别装有宽顶堰、矩形薄壁堰，实用堰(WES 型和克一奥型)。 土木工程基础实验之四（水力学流体力学 ）部分实验指导&实验报告 44图 12-1 堰流实验示意图 四、实验步骤 四、实验步骤 1开启进水闸门，待稳定后，用三角堰测量流量 Q。 2通过尾水闸门调节下游水深，使堰流为自由出流，注意观察堰顶及上下游 水流情况。等水流稳定后，测出所测堰的堰顶水面测针读数，从而测得所测堰的 堰上水头。 3通过进水闸门，将流量由大至小改变 3 次，重复上述步骤。 五、注意事项 五、注意事项 1调节下游尾水闸门，切勿完全关闭，以免水槽中水流漫溢。 2量测堰上游水位时，应在距离堰的前沿约(35)H 处施测，可免除溢流水 面自由降落的影响。 六、思考题 六、思考题 1 宽顶堰自由出流的特点是什么?淹没宽顶堰流的特征如何?对泄流能力有何 影响? 2为什么流量系数的实验值一般要比经验公式值(或公认值)小?有哪些因素 影响流量系数实验的量测精度? 七、实验报告 七、实验报告 1、实验目的： 土木工程基础实验之四（水力学流体力学 ）部分实验指导&实验报告 452、实验要求： 3、计算公式： 4、实验数据及计算数值： （仪器编号： ） 1) 有关常数： 堰宽 B= cm；堰高 P= cm； 三角堰堰口测针读数01= cm；所测堰堰顶测针读数02= cm； 宽顶堰堰宽度= cm； 实用堰设计水头 Hd= cm。 2) 量测记录及计算表格： 三角堰 水面测 针读数 三角堰 堰 上 水 头 流量 所测堰 水面测 针读数所测堰 堰 上 水 头行近流 速水头 堰 上 总水头 流量 系数 1 H Q 2 H gv 22 0gvHH22 0 0+=项 目 数 测 值 次 cm cm l/s cm cm cm cm m 1 2 3 记录： 指导教师（签名） ： 5、成果分析及小结 参考文献： 赵振兴 何建京 水力学实验 南京 河海大学出版社 2001.5.