水力学实验1-参考答案
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水力学实验报告思考题答案(一)伯诺里方程实验(不可压缩流体恒定能量方程实验)1、 测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同?为什么?测压管水头线(P-P)沿程可升可降,线坡J P 可正可负。
而总水头线(E-E)沿程只降不升,线坡J P 恒为正,即J>0。
这是因为水在流动过程中,依据一定边界条件,动能和势能可相互转换。
如图所示,测点5至测点7,管渐缩,部分势能转换成动能,测压管水头线降低,J P >0。
,测点7至测点9,管渐扩,部分动能又转换成势能,测压管水头线升高,J P <0。
而据能量方程E 1=E 2+h w1-2,h w1-2为损失能量,是不可逆的,即恒有h w1-2>0,故E 2恒小于E 1,(E-E )线不可能回升。
(E-E )线下降的坡度越大,即J 越大,表明单位流程上的水头损失越大,如图上的渐扩段和阀门等处,表明有较大的局部水头损失存在。
2、 流量增加,测压管水头线有何变化?为什么?1)流量增加,测压管水头线(P-P )总降落趋势更显著。
这是因为测压管水头222gAQ E pZ H p -=+=γ,任一断面起始的总水头E 及管道过流断面面积A 为定值时,Q 增大,g v 22就增大,则γpZ +必减小。
而且随流量的增加,阻力损失亦增大,管道任一过水断面上的总水头E 相应减小,故γpZ +的减小更加显著。
2)测压管水头线(P-P )的起落变化更为显著。
因为对于两个不同直径的相应过水断面有g A Q g A Q A Q g v g v v p Z H P 2222222212222222122ζζγ+-=+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆=∆ g A Q A A 212222122⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=ζ式中ζ为两个断面之间的损失系数。
管中水流为紊流时,ζ接近于常数,又管道断面为定值,故Q 增大,H ∆亦增大,()P P -线的起落变化更为显著。
3、 测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题? 测点2、3位于均匀流断面,测点高差0.7cm ,γpZ H P +=均为37.1cm (偶有毛细影响相差0.1mm ),表明均匀流各断面上,其动水压强按静水压强规律分布。
水力学实验报告思考题答案(一)伯诺里方程实验(不可压缩流体恒定能量方程实验)1、 测压管水头线和总水头线旳变化趋势有何不同?为什么?测压管水头线(P-P)沿程可升可降,线坡J P 可正可负。
而总水头线(E-E)沿程只降不升,线坡J P 恒为正,即J>0。
这是由于水在流动过程中,根据一定边界条件,动能和势能可互相转换。
如图所示,测点5至测点7,管渐缩,部分势能转换成动能,测压管水头线减少,J P >0。
,测点7至测点9,管渐扩,部分动能又转换成势能,测压管水头线升高,J P <0。
而据能量方程E 1=E 2+h w1-2,h w1-2为损失能量,是不可逆旳,即恒有h w1-2>0,故E 2恒不不小于E 1,(E-E )线不也许回升。
(E-E )线下降旳坡度越大,即J 越大,表白单位流程上旳水头损失越大,如图上旳渐扩段和阀门等处,表白有较大旳局部水头损失存在。
2、 流量增长,测压管水头线有何变化?为什么?1)流量增长,测压管水头线(P-P )总降落趋势更明显。
这是由于测压管水头222gA Q E pZ H p -=+=γ,任一断面起始旳总水头E 及管道过流断面面积A 为定值时,Q 增大,g v 22就增大,则γp Z +必减小。
并且随流量旳增长,阻力损失亦增大,管道任一过水断面上旳总水头E 相应减小,故γpZ +旳减小更加明显。
2)测压管水头线(P-P )旳起落变化更为明显。
由于对于两个不同直径旳相应过水断面有g A Q g A Q A Q g v g v v p Z H P 2222222212222222122ζζγ+-=+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆=∆ g A Q A A 212222122⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=ζ式中ζ为两个断面之间旳损失系数。
管中水流为紊流时,ζ接近于常数,又管道断面为定值,故Q 增大,H ∆亦增大,()P P -线旳起落变化更为明显。
3、 测点2、3和测点10、11旳测压管读数分别阐明了什么问题?测点2、3位于均匀流断面,测点高差0.7cm ,γpZ H P +=均为37.1cm (偶有毛细影响相差0.1mm ),表白均匀流各断面上,其动水压强按静水压强规律分布。
水力学作业1(第1、2章)一、单项选择题(每小题3分,共计12分)1.静止液体中同一点各方向的静水压强( a )a、大小相等;b、大小不等;c、仅水平方向数值相等;d、铅直方向数值为最大。
2。
在平衡液体中,质量力与等压面(d)a、重合;b、平行c、相交;d、正交。
3。
液体只受重力作用,则静止液体中的等压面是(b)a、任意曲面;b、水平面c、斜平面;d、旋转抛物面。
4.液体中某点的绝对压强为88kN/m2,则该点的相对压强为(b)a、10 kN/m2b、—10kN/m2c、12 kN/m2d、—12 kN/m2二、填空题(每小题3分,共计9分)1.牛顿内摩擦定律适用的条件是层流运动和牛顿流体。
2。
液体中某点的相对压强值为20kN/m2,则该点的绝对压强值为118kN/m2,真空度为不存在。
3.当压力体与受压面位于同一侧,则铅垂方向作用力的方向是向下。
三、判断题 (每小题3分,共计9分)1.理想液体是不考虑液体粘滞性的理想化的液体。
(√)2。
图中矩形面板上的静水总压力作用点D与受压面的形心点C重合。
(×)3.静止液体内任何一点的测压管水头等于常数。
(×)四、问答题(每小题5分,共计10分)1。
液体的基本特征是什么?答:液体的基本特征是易流动、不易被压缩、均匀等向的连续介质。
2.什么是液体的粘滞性?它对液体运动有什么影响?答:对于流动的液体,如果液体内部的质点之间存在相对运动,那么液体质点之间也要产生摩擦力来反抗这种相对运动的发生,我们把液体的这种特性称为粘滞性;由于粘滞性的存在,液体在运动过程中要克服粘滞助力作功而消耗能量,所以粘滞性是液体在流动过程中产生能量损失的根源。
五、作图题(每小题5分,共计10分)1。
试绘制图中AB面上的静水压强分布图2.试绘制图中曲面ABC上的水平方向静水压强分布图及压力体图题5 – 1 题5 - 2六、计算题(共4题,计50分)1。
如图所示,平板在水面上作水平运动,速度为v=10cm/s,平板与下部固定底板的距离为δ=1mm,平板带动水流运动速度呈直线分布,水温为20C,试求:作用平板单位面积上的摩擦力。
水力学实验报告答案实验目的,通过水力学实验,探究水在不同条件下的流动特性,了解水力学的基本原理和应用。
实验原理,水力学是研究水在运动过程中的力学性质和规律的学科。
在实验中,我们主要关注水的流动速度、流态、流速分布等特性。
根据伯努利方程和连续方程,我们可以分析水流的压力、速度和高度之间的关系,从而得出水流的流态和流速分布。
实验装置,实验中我们使用了水槽、流量计、压力计等装置。
通过调节水槽的水流量和流速,以及测量水流的压力和速度,我们可以获得水力学实验所需的数据。
实验步骤:1. 调节水槽的水流量,使其保持稳定;2. 测量水流的压力和速度;3. 记录水流的流态和流速分布;4. 分析实验数据,得出水流的特性和规律。
实验结果:根据实验数据,我们得出了以下结论:1. 随着水流量的增加,水流的速度也随之增加,但压力会降低;2. 在水流速度较低的情况下,水流呈现层流状态;而在水流速度较高时,水流呈现湍流状态;3. 水流速度在横截面上并不均匀,存在速度分布不均匀的现象。
实验分析,通过实验数据的分析,我们可以得出水力学实验的一些重要结论。
首先,水流的流态和流速分布与水流量、流速等因素有关。
其次,水流在不同条件下会呈现不同的流态,这与水流的速度和压力有关。
最后,水流在横截面上的速度分布不均匀,这也是水力学研究的重要内容之一。
实验结论,通过本次水力学实验,我们深入了解了水流的流态和流速分布。
水力学是一个重要的工程学科,对于水利工程、水电工程等领域具有重要的应用价值。
通过水力学实验,我们可以更好地理解水的运动规律,为工程实践提供理论支持和技术指导。
总结,水力学实验是一项重要的实验课程,通过实验我们可以深入了解水流的运动规律和特性。
通过本次实验,我们对水力学有了更深入的认识,也增强了对工程实践的理论支持和技术指导。
结语,水力学实验是我们学习和探究水力学的重要途径,通过实验我们可以更好地理解水流的运动规律和特性。
希望通过本次实验,大家对水力学有了更深入的认识,为今后的学习和工作打下坚实的基础。
实验一 静水压强演示实验一、目的要求1、量测静水中任一点的压强;2、观察封闭容器内静止液体表面压力。
3、掌握U 形管和测压管的测压原理及运用等压面概念分析问题的能力。
二、实验设备实验设备见实验室水静压强仪。
三、实验步骤及原理1、打开排气阀,使密封水箱与大气相通,则密封箱中表面压强0p 等于大气压强a p 。
那么开口筒水面、密封箱水面及连通管水面均应齐平。
2、关闭排气阀,用加压器缓慢加压,密封箱中空气的压强缓慢增大。
U 形管和测压管出现压差△h 。
待稳定后,开口筒与密封箱两液面的高差即为压强差h p p a γ=-01。
3、打开排气阀,使液面恢复到同一水平面上,关闭排气阀,找开密闭容器底部的水门,放出一部分水,造成密闭容器的体积增大而压强减小。
此时a p p <0,待稳定后,其压强差称为真空,以水柱高度表示即为真空度:32120∇-∇=∇-∇=-γp p a =h 24、按照以上原理,可以求得密封箱液体中任一点A 的绝对压强A p '。
设A 点在密封箱水面以下的深度为A h 0,1号管和2号管水面以下的深度为A h 1和h 2A ,则:A p 'A a h h p p 02100)(γγ+∇-∇+='A a A a h p h p 21γγ+=+=四、注意事项检查密封箱是否漏气。
五、量测与计算静水压强仪编号 01 ; 实测数据与计算(表1、表2)。
表1 观测数据表2 计算设A点在水箱水面下的深度h0A为10 厘米。
实验二流线演示实验一、演示目的1、通过演示进一步了解流线的基本特征。
2、观察液体流经不同固体边界时的流动现象。
二、演示原理流场中液体质点的运动状态,可以用迹线或流线来描述,在恒定流中,流线和迹线互相重合。
在流线仪中,用显示液通过分格栅组成流场,整个流场内的“流线谱”可形象地描绘液流的流动趋势,当这些有色线经过各种形状的固体边界时,可以清晰地反映出流线的特征及性质。
第一章 绪论1-1.20℃的水2.5m 3,当温度升至80℃时,其体积增加多少? [解] 温度变化前后质量守恒,即2211V V ρρ= 又20℃时,水的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时,水的密度32/83.971m kg =ρ 321125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m V V V =-=∆1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度ν增加15%,重度γ减少10%,问此时动力粘度μ增加多少(百分数)? [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==Θ原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμΘ此时动力粘度μ增加了3.5%1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02y hy g u -=,式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度,h 为水深。
试求m h 5.0=时渠底(y =0)处的切应力。
[解] μρ/)(002.0y h g dydu-=Θ)(002.0y h g dydu-==∴ρμτ 当h =0.5m ,y =0时)05.0(807.91000002.0-⨯⨯=τPa 807.9=1-4.一底面积为45×50cm 2,高为1cm 的木块,质量为5kg ,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s ,油层厚1cm ,斜坡角22.620 (见图示),求油的粘度。
[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时,等速下滑yuATmgddsinμθ==001.0145.04.062.22sin8.95sin⨯⨯⨯⨯==δθμuAmgsPa1047.0⋅=μ1-5.已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律yuddμτ=,定性绘出切应力沿y方向的分布图。
[解]1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。
已知导线直径0.9mm,长度20mm,涂料的粘度μ=0.02Pa.s。
水力学实验报告实验一流体静力学实验实验二不可压缩流体恒定流能量方程(伯诺利方程)实验实验三不可压缩流体恒定流动量定律实验实验四毕托管测速实验实验五雷诺实验实验六文丘里流量计实验实验七沿程水头损失实验实验八局部阻力实验实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或(1.1)式中:z被测点在基准面的相对位置高度;p被测点的静水压强,用相对压强表示,以下同;p0水箱中液面的表面压强;γ液体容重;h被测点的液体深度。
另对装有水油(图1.2及图1.3)U型测管,应用等压面可得油的比重S0有下列关系:(1.2)据此可用仪器(不用另外尺)直接测得S0。
实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线?测压管水头指,即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
<0时,试根据记录数据,确定水箱内的真空区域。
2.当PB,相应容器的真空区域包括以下三部分:(1)过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域,均为真空区域。
(2)同理,过箱顶小水杯的液面作一水平面,测压管4中,该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中,自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等,亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定γ。
最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0,由式,从而求得γ0。
4.如测压管太细,对测压管液面的读数将有何影响?设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差,毛细高度由下式计算式中,为表面张力系数;为液体的容量;d为测压管的内径;h为毛细升高。
水力学实验参考答案静水压强实验1.同一静止液体内的测压管水头线是根什么线? 测压管水头指p z +,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知,同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。
2.当0〈B p 时,试根据记录数据,确定水箱内的真空区域。
0〈B p ,相应容器的真空区域包括以下三个部分:(1)过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气所占区域,均为真空区域。
(2)同理,过箱顶小不杯的液面作一水平面,测压管4中,该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中,自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等,亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定0γ。
最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h 和0h ,由式00h h w w γγ= ,从而求得0γ。
4.如测压管太细,对于测压管液面的读数将有何影响?设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差,毛细高度由下式计算γθσd h cos 4= 式中,σ为表面张力系数;γ为液体容量;d 为测压管的内径;h 为毛细升高。
常温的水,m N 073.0=σ,30098.0m N =γ。
水与玻璃的浸润角θ很小,可以认为0.1cos =θ。
于是有d h 7.29= (h 、d 均以mm 计)一般来说,当玻璃测压管的内径大于10mm 时,毛细影响可略而不计。
另外,当水质不洁时,σ减小,毛细高度亦较净水小;当采用有机下班玻璃作测压管时,浸润角θ较大,其h 较普通玻璃管小。
如果用同一根测压管测量液体相对压差值,则毛细现象无任何影响。
因为测量高、低压强时均有毛细现象,但在计算压差时,互相抵消了。
第一章绪论1-1 已知某水流流速分布为10/172.0y u =,u 的单位为m/s ,y 为距壁面的距离,单位为m 。
(1)求y=0.1、0.5、1.0m 处的流速梯度;(2)若水的运动粘滞系数s cm /1010.02=ν,计算相应的切应力。
解:(1)10/910/9072.010172.0--=⨯⨯=y y dy du 则y=0.1处的流速梯度为:572.01.0072.010/91.0=⨯=-=y dy duy=0.5处的流速梯度为:134.05.0072.010/95.0=⨯=-=y dyduy=1.0m 处的流速梯度为:072.00.1072.010/90.1=⨯=-=y dydu(2)切应力 dydudy du dy du dy du ⨯⨯=⨯⨯===--4410082.101001010.02.998ρυμτ 则y=0.1处的切应力为:Pa dy duy y 41.041.01077.510082.10-=-=⨯=⨯⨯=τy=0.5处的切应力为:Pa dy du y y 45.045.01035.110082.10-=-=⨯=⨯⨯=τy=1.0处的切应力为:Pa dydu y y 401.140.110726.010082.10-=-=⨯=⨯⨯=τ1-3 容器内盛有液体,求下述不同情况时该液体所受单位质量力?(1)容器静止时;(2)容器以等加速度g 垂直向上运动;(3)容器以等加速度g 垂直向下运动。
解:(1)容器静止时 液体所受质量力只有重力三个方向单位质量力分别为:0==y x f f g f z -=(z 轴垂向向上为正)(2)容器以等加速度g 垂直向上运动时,液体所受质量力有重力和惯性力,其中惯性力和物体运动的加速度方向相反,三个方向单位质量力分别为:0==y x f f g g g f z 2)(-=-+-=(z 轴垂向向上为正)(3)容器以等加速度g 垂直向下运动时 液体所受质量力有重力和惯性力,其中惯性力和物体运动的加速度方向相反,三个方向单位质量力分别为:0==y x f f 0=+-=g g f z (z 轴垂向向上为正)1-4 根据牛顿内摩擦定律,推导动力粘滞系数μ和运动粘滞系数ν的量纲。
(⽔⼒学)-流体⼒学实验(1)壹、静⽔压强实验⼀、实验⽬的1、加深对⽔静⼒学基本⽅程物理意义的理解,验证静⽌液体中,不同点对于同⼀基准⾯的测压管⽔头为常数(即C g p z =+ρ)。
2、学习利⽤U 形管测量液体密度。
3、建⽴液体表⾯压强a p p >0,a p p <0的概念,并观察真空现象。
4、测定在静⽌液体内部A 、B 两点的压强值。
⼆、实验原理在重⼒作⽤下,⽔静⼒学基本⽅程为:C gp z =+ρ它表明:当质量⼒仅为重⼒时,静⽌液体内部任意点对同⼀基准⾯的z 与gp ρ两项之和为常数。
重⼒作⽤下,液体中任何⼀点静⽌⽔压强gh p p ρ+=0,0p 为液体表⾯压强。
a p p >0为正压;a p p <0为负压,负压可⽤真空压强v p 或真空⾼度v h 表⽰:abs a v p p p -= gp h v v ρ= 重⼒作⽤下,静⽌均质液体中的等压⾯是⽔平⾯。
利⽤互相连通的同⼀种液体的等到压⾯原理,可求出待求液体的密度。
三、实验设备在⼀全透明密封有机玻璃箱内注⼊适量的⽔,并由⼀乳胶管将⽔箱与⼀可升降的调压筒相连。
⽔箱顶部装有排⽓孔1k ,可与⼤⽓相通,⽤以控制容器内液体表⾯压强。
若在U 形管压差计所装液体为油,⽔油ρρ<,通过升降调压筒可调节⽔箱内液体的表⾯压强,如图1-1所⽰。
图 1—1四、实验步骤1、熟悉仪器,测记有关常数。
2、将调压筒旋转到适当⾼度,打开排⽓阀1k ,使之与⽔箱内的液⾯与⼤⽓相通,此时液⾯压强a p p =0。
待⽔⾯稳定后,观察各U 形压差计的液⾯位置,以验证等压⾯原理。
3、关闭排⽓阀1k ,将调压阀升⾄某⼀⾼度。
此时⽔箱内的液⾯压强a p p >0。
观察各测压管的液⾯⾼度变化并测记液⾯标⾼。
4、继续提⾼调压筒,再做两次。
5、打开排⽓阀1k ,使之与⼤⽓相通,待液⾯稳定后再关闭1k (此时不要移动调压筒)。
6、将调压筒降⾄某⼀⾼度。
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以下是各个题目的解答:题目一一个长度为 L 的平板垂直放置在水中,底部与水面平行。
假设水的密度为ρ,重力加速度为 g,平板的宽度为 w,底部与水面的距离为 h。
求平板底部所受的压力和力。
解题思路:根据帕斯卡原理,液体对容器内任意部分的压力都是相同的。
根据题目所给条件,平板的底部与水面平行,因此平板底部所受的压力和力应该与底部与水面的距离 h 有关。
步骤:1.首先确定平板底部区域的面积,即 A = w * L。
2.利用液体对容器内任意部分的压力相同的原理,计算平板底部所受的压力:P = ρgh。
3.根据面积和压力的关系,计算平板底部所受的力:F = PA = w * L *ρgh。
答案:平板底部所受的压力为P = ρgh,力为F = w * L * ρgh。
题目二一个圆柱形容器装满了水,容器的底面积为A,高度为H。
假设水的密度为ρ,重力加速度为 g。
求容器底部所受的压力和力。
解题思路:根据帕斯卡原理,液体对容器内任意部分的压力都是相同的。
根据题目所给条件,容器装满了水,因此容器底部所受的压力和力应该与容器内水的高度H 有关。
步骤:1.利用液体对容器内任意部分的压力相同的原理,计算容器底部所受的压力:P = ρgH。
2.利用容器底部面积和压力的关系,计算容器底部所受的力:F = PA =A * ρgH。
答案:容器底部所受的压力为P = ρgH,力为F = A * ρgH。
题目三一个高度为 H 的水槽中装满了水,水槽的截面积为 A。
现在在水槽上方的某一高度 h 处打开一个小孔,求从小孔流出的水流速和流量。
解题思路:根据伯努利定律,流体在不同位置处具有不同的总能量。
利用伯努利定律可以计算水从小孔流出时的流速和流量。
步骤:1.利用伯努利定律,计算水从小孔流出时的流速:v = sqrt(2gh)。
《水力学》实验1实验2流体静力学12四、实验步骤1、熟悉仪器组成部件及操作方法1)了解水箱上方通气阀6和其它阀门的作用(阀门旋柄垂直桌面为开,平行桌面为关)。
2)掌握水箱加压方法:关闭通气阀6与真空阀9,然后用加压充气球7充气(打开水箱上方充气阀门)。
3)掌握水箱减压方法:打开通气阀6,使水箱内外压差为零。
关闭所有阀门后旋开箱底放水阀11,排水些许。
2、将实验装置号及实验常数填入表格(常数见水箱标牌,其上▽B、▽C、▽D数值等于水箱B、C、D点相对于2#测压管零点的位置高度)。
3、操作1)使水箱相对压强P0=0,测量水箱液面0▽0及2#测压管液面▽H,数字记入表格。
完成填空项1)。
2)使水箱P00,测量0▽0及▽H,记录数据。
再重复实验2次。
3)使水箱P00,测量0▽0及▽H,记录数据。
再重复实验2次,其中一次PB0。
4)PB0时,打开真空阀9,观察4#测压管,完成填空项2)及其它填空项。
5)记录数据由老师确认后签阅。
当堂完成表格计算。
使实验装置恢复原状。
五、实验结果1、观察并填空(选择填空只写字母)1)当P0=0时,过B点做一水平切面,对盛有水的测压管1#、2#、5#及水箱水体四部分来说,处于同一等压面的是。
2)当PB0时,水箱负压区域为平面到平面。
当PB0时,4#测压管水柱高度与5#测压管液位差;4#测压管水柱高度与2#测压管液面低于水箱液面的差值。
(A.相等B.不等)3)不同情况下3#连通管液面与水箱液面的标高。
(A.可能不等B.总是相等)4)测点位置水头;测点压强水头;测点测压管水头。
(A.随基准面而变B.不随基准面而变)-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2、记录与计算记录与计算表实验装置号常数▽B=cm▽C=cm▽D=cm▽B=ZB▽C=ZC▽D=ZD表格单位cm水箱相对压强相对压强序号序号水箱液面▽水箱液面▽02#测压管液面测压管液面▽H压强水头测压管水头PA/=▽H-▽0PB/=▽H-▽BPC/=▽H-▽CPD/=▽H-▽DZC+PC/ZD+PD/P0= 01P00123P00(其中一次其中一次PB0)123记录表计算表34四、实验步骤1、熟悉设备,分清实验管道上的总水头测点与测压管水头测点。
水力学实验报告册答案水力学实验报告册答案引言:水力学是研究水在各种情况下的运动规律和相互作用的学科。
通过实验研究水的运动规律和性质,可以更好地理解和应用水力学原理。
本实验报告将对水力学实验中的一些问题进行解答,包括实验原理、数据处理和结果分析等。
实验原理:本实验主要涉及到水流的流量测量和水流速度的测量。
流量是指单位时间内通过管道或河道的水量,通常以立方米每秒(m³/s)为单位。
水流速度是指水流通过某一点的速度,通常以米每秒(m/s)为单位。
测量水流量和水流速度是水力学实验中最基本的内容。
数据处理:在实验中,我们使用了流量计和流速计进行测量。
流量计是一种测量流体流量的仪器,可以通过测量流体通过管道的压力差来计算流量。
流速计则是一种测量流体流速的仪器,可以通过测量流体通过管道的时间和距离来计算流速。
在进行实验时,我们首先使用流量计测量了水流的流量,并记录了相应的数据。
然后,我们使用流速计在不同位置测量了水流的速度,并记录了相应的数据。
最后,我们根据测得的数据进行了数据处理和结果分析。
结果分析:通过对实验数据的处理和分析,我们得出了以下结论:1. 流量与管道直径成正比:在实验中,我们发现当管道直径增大时,流量也随之增大。
这是因为管道直径的增大会增加管道的截面积,从而增加了水流通过的空间,使得流量增大。
2. 流速与管道截面积成反比:在实验中,我们发现当管道截面积增大时,流速却随之减小。
这是因为管道截面积的增大会使得水流通过的空间增大,从而使得水流速度减小。
3. 流速与管道长度成反比:在实验中,我们发现当管道长度增大时,流速却随之减小。
这是因为管道长度的增大会增加水流通过的距离,从而使得水流速度减小。
结论:通过本次实验,我们进一步认识了水力学的基本原理和实验方法。
我们了解到流量与管道直径成正比,流速与管道截面积和管道长度成反比。
这些结论对于水力学的研究和应用具有重要的意义。
总结:水力学实验是一种重要的实践教学方法,通过实验可以更好地理解和应用水力学原理。
水力学实验参考答案静水压强实验1.同一静止液体内的测压管水头线是根什么线? 测压管水头指p z +,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知,同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。
2.当0〈B p 时,试根据记录数据,确定水箱内的真空区域。
0〈B p ,相应容器的真空区域包括以下三个部分:(1)过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气所占区域,均为真空区域。
(2)同理,过箱顶小不杯的液面作一水平面,测压管4中,该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中,自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等,亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定0γ。
最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h 和0h ,由式00h h w w γγ= ,从而求得0γ。
4.如测压管太细,对于测压管液面的读数将有何影响?设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差,毛细高度由下式计算γθσd h cos 4= 式中,σ为表面张力系数;γ为液体容量;d 为测压管的内径;h 为毛细升高。
常温的水,m N 073.0=σ,30098.0m N =γ。
水与玻璃的浸润角θ很小,可以认为0.1cos =θ。
于是有d h 7.29= (h 、d 均以mm 计)一般来说,当玻璃测压管的内径大于10mm 时,毛细影响可略而不计。
另外,当水质不洁时,σ减小,毛细高度亦较净水小;当采用有机下班玻璃作测压管时,浸润角θ较大,其h 较普通玻璃管小。
如果用同一根测压管测量液体相对压差值,则毛细现象无任何影响。
因为测量高、低压强时均有毛细现象,但在计算压差时,互相抵消了。
5.过C 点作一水平面,相对管1、2、5及水箱中液体而言,这个水平面是不是等压面?哪一部分液体是同一等压面?不全是等压面,它仅相对管1、2及水箱中的液体而言,这个水平面才是等压面。
因为只有全部具有下列5个条件的平面才是等压面:(1)重力液体;(2)静止;(3)连通;(4)连通介质为同一均质液体;(5)同一水平面。
而管5与水箱之间不符合条件(4),相对管5和水箱中的液体而言,该水平面不是水平面。
6、用该实验装置能演示变液位下的恒定水流吗?关闭各通气阀门,开启底阀,放水片刻,可看到有空气由C 进入水箱。
这时阀门的出流就是变液位下的恒定水流。
因为由观察可知,测压管1的液面始终与C 点同高,表明作用于底阀上的总水头不变,故为恒定流动。
这是由于液位的降低与空气补充使箱体表面真空度的减小处于平衡状态。
医学上的点滴注射就是此原理应用的一例,医学上称这为马利奥特容器的变液位下恒定流。
文丘里实验1.本实验中,影响文丘里管流量系数大小的因素有哪些?哪个因素最敏感?对本实验的管道而言,若因加工精度影响,误将()cm d 01.02-值取代2d 值时,本实验在最大流量下的μ值将变为多少?由式 41222124⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆=d d h g d Q πμ得 h g d d Q ∆-=--244142πμ可见本实验的μ值大小与Q 、1d 、2d 、h ∆有关。
其中1d 、2d 影响最敏感。
本实验中若文丘里管1d =1.4cm ,2d =0.71cm ,通常在切削加工中2d 比1d 测量方便,容易掌握好精度,2d 不易测量准确,从而不可避免的要引起实验误差。
例如当最大流量时μ值为0.976,若2d 的误差为-0.01cm ,那么μ值将变为1.006,显然不合理。
2.为什么计算流量与实际流量不相等?因为计算流量'Q 是在不考虑水头损失情况下,即按理想液体推导的,而实际流体存在粘性必引起阻力损失,从而减小过流能力,Q 〈'Q ,即μ〈1.0。
3.文丘里流量计能否倾斜安装,为什么?如图所示⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆γγ2211p z p z h 根据流体静力学方程γγ22231311p H h H h H H p =+∆-+∆---得 221121H h h H p p -∆+∆++=γγ则 )()(222211212211γγγγp z H h h H p z p z p z +--∆+∆+++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+ 212211)()(h h H z H z ∆+∆++-+=由图可知 )()(4321h h h h h -+-=∆式中,1h 、2h 、3h 、4h 分别为各测压管的液面读数。
因此,无论文丘里流量计是否倾斜安装,对测压管读数都不影响。
4.文丘里管喉颈处容易产生真空,允许最大真空度为6-7mH 2O 。
工程中应用文丘里管时,应检验其最大真空度是否在允许范围内。
根据你的实验成果,分析本实验文丘里管喉颈处最大真空值为多少?本实验若1d =1.4cm ,2d =0.71cm ,以管轴线高程为基准面,以水箱液面和喉颈断面分别为1-1、2-2计算断面,列能量方程得2122202-++=w h g v p H αγ则 2122021220222----∇-∇=--=w w h g v h g v H p ααγΘ021〉-w h ∴22.522〈-γp cmH 2O即实验中最大流量时,文丘里管喉颈处真空度22.52〉v h cmH 2O ,而由本实验实测约为60cm 。
进一步分析可知,若水箱水位高于管轴线4m 左右时,实验中文丘里管喉颈处真空度可达7mH 2O 左右。
雷诺实验1.为什么上临界雷诺数无实际意义,而采用下临界雷诺数作为层流和紊流的判据?实测下临界雷诺数为多少?根据实验测定,上临界雷诺数实测值在3000-5000范围内,与操作的快慢、水箱的紊动度、外界干扰等密切相关。
有关学者做了大量实验,有的得12000,有的得20000,有的甚至得到40000。
实际水流中,干扰总是存在的,故上临界雷诺数为不定值,无实际意义。
只有下临界雷诺数才可以作为判别流态的标准。
凡水流的雷诺数小于下临界雷诺数者为层流。
一般实测下临界雷诺数为2100左右。
2.雷诺实验得出的圆管流动下临界雷诺数理论值为2320,而目前一般教科书中介绍采用的下临界雷诺数是2000,原因何在?下临界雷诺数也并非与干扰绝对无关。
雷诺实验是在环境的干扰极小,实验前水箱中的水体经长时间的稳定情况下,经反复多次细心量测得出的。
而后人的大量实验很难重复得出雷诺实验的准确数值,通常在2000-2300之间。
因此,从工程实用出发,教科书中介绍的圆管下临界雷诺数一般是2000。
3.圆管内液流有哪几种流动状态?它们的特点如何?结合实验现象说明。
略。
5.为什么必须用一个保持溢流的恒压水箱来做雷诺实验?略。
沿程阻力损失实验1.本实验中,沿程阻力损失就是压差计的压差,如果管道有一定的倾角,压差计的压差是否还是沿程阻力损失?为什么?现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明(图中A —A 为水平线): 如图示O —O 为基准面,以1—1和2—2为计算断面,计算点在轴心处,设21v v =,∑=0j h ,由能量方程可得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-γγ221121p Z p Z h f Θ 111222216.136.13H H h h H h h H p p +∆-∆-∆+∆+∆-∆+-=γγ 112226.126.12H h h H p +∆+∆+-=γ∴ ()()122211216.126.12h h H Z H Z h f ∆+∆++-+=-)(6.1221h h ∆+∆=这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失,且和倾角无关。
2.根据实测m 值判断本实验的流区。
f h lg ~v lg 曲线的斜率m=1.0~1.8,即fh 与8.10.1-v 成正比,表明流动为层流(m=1.0)、紊流光滑区和紊流过渡区(未达阻力平方区)。
3.管道的当量粗糙度如何测得?当量粗糙度的测量可用实验的方法测定λ及e R 的值,然后用下式求解:(1)考尔布鲁克公式⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆-=λλe R d 51.27.3lg 21莫迪图即是本式的图解。
(2)S .J 公式()[]29.074.57.ln 325.1e R d +∆=λ(3)Barr 公式 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆-=89.01286.57.3lg 21e R d λ 其中(3)式精度最高。
在反求d ∆时,(2)式开方应取负号。
也可直接由λ~e R 关系在莫迪图上查得d∆,进而得出当量粗糙度∆值。
4.实验工程中的钢管中的流动,大多为光滑紊流或紊流过渡区,而水电站泄洪洞的流动,大多数为紊流阻力平方区,其原因何在?钢管的当量粗糙度一般为0.2mm ,常温下,s cm /01.02=ν,经济流速s cm /300,若实用管径D=(20~100)cm ,其5106⨯=e R ~6103⨯,相应的d∆=0.0002~0.001,由莫迪图可知,流动均处在过渡区。
若需达到阻力平方区,那么相应的610=e R ~6109⨯,流速应达到(5~9)m/s 。
这样高速的有压管流在实际工程中非常少见。
而泄洪洞的当量粗糙度可达(1~9)mm ,洞径一般为(2~3)m ,过流速往往在(5~10)m/s 以上,其e R 大于710,故一般均处于阻力平方区。
局部阻力损失实验1.结合实验结果,分析比较突扩与突缩圆管在相应条件下的局部阻力损失大小关系。
由式gv h j 22ζ= 及()21d d f =ζ表明影响局部阻力损失的因素是v 和21d d 。
由于有 突扩:2211⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=A A e ζ 突缩:⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2115.0A A s ζ 则有 ()()212212115.0115.0A A A A A A K e s -=--==ζζ 当 5.021〈A A或707.021〈d d时,突然扩大的水头损失比相应的突然收缩的要大。
在本实验最大流量Q 下,突然扩大损失较突然缩小损失约大一倍,即817.160.3/54.6==js je h h 。
21d d 接近于1时,突然扩大的水流形态接近于逐渐扩大管的流动,因而阻力损失显著减小。
2.结合流动仪演示的水力现象,分析局部阻力损失机理何在?产生突扩与突缩局部损失的主要部位在哪里?怎样减小局部阻力损损失?流动演示仪1-7型可显示突扩、突缩、渐扩、渐缩、分流、合流、阀道、绕流等三十多种内、外流的流动图谱。
据此对于局部阻力损失的机理分析如下:从显示的图谱可见,凡流道边界突变处,形成大小不一的漩涡区。