实验流量用阀13调节，流量由体积时间法（量筒、秒表另备）、重量时间法（电子称另备）或电测法测量（以下实验类同）。三、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。可以列出进口断面（1）至另一断面（i）的能量方程式（i=2，3，.，n）i=Z,+B++hwmZ,+P+auy2g2gY取α=α,=a，=1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出Z+值，测出通yau2过管路的流量，即可计算出断面平均流速D及，从而即可得到各断面测管水头和总水头。2g四、实验方法与步骤1、熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。2、打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。如不平则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。3、打开阀13，观察思考1）测压管水头线和总水头线的变化趋势；2）位置水头、压强水头之间的相互关系：3）测点（2）、（3）测管水头同否？为代么？4）测点（12）、（13）测管水头是否不同？为什么？5）当流量增加或减少时测管水头如何变化？4、调节阀13开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量（毕托管供演示用，不必测记读数）。5、改变流量2次，重复上述测量。其中一次阀门开度大到使19号测管液面接近标尺零点。五、实验成果及要求1、记录有关常数实验装置台号NO.均匀段D,=缩管段D,=扩管段D,=cmcmcm水箱液面高程√。=cm上管道轴线高程√，=cm表 2.1管径记录表21018*6*8*12*14*16*51*4测点编号3791113151719管径cm466413.5610291616两点间距cm4注：(1)测点6、7所在断面内径为D2，测点16、17为D3，余均为DI。(2)标“*”者为毕托管测点（测点编号见图2.2)。（3)测点2、3为直管均匀流段同一断面上的两个测压点，10、11为弯管非均匀流段同一断面上的两个测点。11
11 实验流量用阀 13 调节，流量由体积时间法（量筒、秒表另备）、重量时间法（电子称另 备）或电测法测量（以下实验类同）。 三、实验原理 在实验管路中沿管内水流方向取 n 个过水断面。可以列出进口断面（1）至另一断面（ i ） 的能量方程式（ i =2，3，.， n ） i i i i i hw g p a Z g p a Z + + = + + + 1− 2 2 1 1 1 1 2 2 取 a1 = a2 = an =1 ，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出 p Z + 值，测出通 过管路的流量,即可计算出断面平均流速 及 g a 2 2 ，从而即可得到各断面测管水头和总水头。 四、实验方法与步骤 1、熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能 的区别。 2、打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否 齐平。如不平则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。 3、打开阀 13，观察思考 1）测压管水头线和总水头线的变化趋势；2）位置水头、压强 水头之间的相互关系；3）测点（2）、（3）测管水头同否？为什么？4）测点（12）、（13）测 管水头是否不同？为什么？5）当流量增加或减少时测管水头如何变化？ 4、调节阀 13 开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量（毕托 管供演示用，不必测记读数）。 5、改变流量 2 次，重复上述测量。其中一次阀门开度大到使 19 号测管液面接近标尺零点。 五、实验成果及要求 1、记录有关常数 实验装置台号 NO. 均匀段 D1 = cm 缩管段 D2 = cm 扩管段 D3 = cm 水箱液面高程 0 = cm 上管道轴线高程 z = cm 表 2.1 管径记录表 测点编号 1* 2 3 4 5 6* 7 8* 9 10 11 12* 13 14* 15 16* 17 18* 19 管径 cm 两点间距 cm 4 4 6 6 4 13.5 6 10 29 16 16 注：⑴测点 6、7 所在断面内径为 D2，测点 16、17 为 D3，余均为 D1。 ⑵标“*”者为毕托管测点（测点编号见图 2.2）。 ⑶测点 2、3 为直管均匀流段同一断面上的两个测压点，10、11 为弯管非均匀流段同一断面上的两个测点
2、量测（Z+卫）并记入表2.2。Y测记（Z+卫）数值表表 2.2单位：cm（基准面选在标尺的零点上）y测点Qlo1113151719cm%编号实1验2次3数 3、计算流速水头和总水头4、绘制上述成果中最大流量下的总水头线E-E和测压管水头线P-P。（轴向尺寸参见图2.2，总水头线和测压管水头线可以绘在图2.2上）。提示：1、P-P线依表2.2数据绘制，其中测点10、11、13数据不用：2、E-E线依表2.3（2）数据绘制，其中测点10、11数据不用3、在等直径管段E-E与P-P线平行。H图2.2六、成果分析及讨论1、测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？2、流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？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？☆4、试问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头（如抬高或降低水箱的水位）对喉管压强的影响情况。5、毕托管所显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都略有差异，试分析其原因。12
12 2、量测（ p Z + ）并记入表 2.2。 表 2.2 测记（ p Z + ）数值表 （基准面选在标尺的零点上） 单位：cm 测点 编号 2 3 4 5 7 9 10 11 13 15 17 19 s cm Q 3 实 验 次 数 1 2 3 3、计算流速水头和总水头 4、绘制上述成果中最大流量下的总水头线 E-E 和测压管水头线 P-P。（轴向尺寸参见图 2.2，总水头线和测压管水头线可以绘在图 2.2 上）。 提示： 1、P-P 线依表 2.2 数据绘制，其中测点 10、11、13 数据不用； 2、E-E 线依表 2.3（2）数据绘制，其中测点 10、11 数据不用； 3、在等直径管段 E-E 与 P-P 线平行。 图 2.2 六、成果分析及讨论 1、测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？ 2、流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？ 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？ ☆4、试问避免喉管（测点 7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头（如抬高 或降低水箱的水位）对喉管压强的影响情况。 5、毕托管所显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都略有差异，试分析其原因
表2.3计算数值表（1）流速水头Q=(cm2/s)Q=(cm2/s)Q=(cm'/s)管径d22215218VvvAAA(cm)(cm2)(cm/s)(cm2)(cm/s)(cm22)(cm/s)(cm)(cm)(cm)(2）总水头（Z+卫单位：cm2grQ点编号测(cm/s)1实验2次数m13
13 表 2.3 计算数值表 （1）流速水头 管径 d （cm） Q= (cm3 /s) Q= (cm3 /s) Q= (cm3 /s) A (cm2 ) V (cm/s) g v 2 2 (cm) A (cm2 ) V (cm/s) g v 2 2 (cm) A (cm2 ) V (cm/s) g v 2 2 (cm) （2）总水头（ g av r p Z 2 2 + + ） 单位：cm 测 点 编 号 Q (cm3 /s) 实 验 次 数 1 2 3
（三）动量定律实验一、实验目的要求1、验证不可压缩液体恒定流的动量方程：2、通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素间相关性的分析研讨，进一步掌握液体动力学的动量守恒定理：3、了解活塞式动量定律实验仪原理、构造，进一步启发与培养创造性思维的能力。二、实验装置本实验的装置如图3.1所示。O3图3.1动量定2律实验装置图11-自循环供水器：2、实验台3、可控硅无级调速器：4、水位调节阀：5、恒压水箱：6、管嘴：7、集水箱：10、上回水箱。8、带活塞的测压管：9、带活塞和翼片的抗冲平板：自循环供水装置1由离心式水泵和蓄水箱组合而成。水泵的开启、流量大小的调节均由调速器3控制。水流经供水管供给恒压水箱5，溢流水经回水管流回蓄水箱。流经管嘴6的水流形成射流，冲击带活塞和翼片的抗冲平板9，并以与入射角成90°的方向离开抗冲平板。抗冲平板在射流冲力和测压管8中的水压力作用下处于平衡状态。活塞形心水深h可由测压管8测得，由此可求得射流的冲力，即动量力F。冲击后的弃水经集水箱7汇集后，再经上回水管10流出，最后经漏斗和下回水管流回蓄水箱。为了自动调节测压管内的水位，以使带活塞的平板受力平衡并减小摩擦阻力对活塞的影响，本实验装置应用了自动控制的反馈原理和动摩擦减阻技术，其构造如下：带活塞和翼片的抗冲平板9和带活塞套的测压管8如图3.2所示，该图是活塞退出活塞套时的分部件示意图。活塞中心设有一细导水管4，进口端位于平板中心，出口端伸出活塞头部，出口方向与轴向垂直。在平板上设有翼片b，活塞套上设有窄槽c。17
17 （三）动量定律实验 一、实验目的要求 1、验证不可压缩液体恒定流的动量方程； 2、通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素间相关性的分析研讨，进一步掌 握液体动力学的动量守恒定理； 3、了解活塞式动量定律实验仪原理、构造，进一步启发与培养创造性思维的能力。 二、实验装置 本实验的装置如图 3.1 所示。 图 3.1 动量定 律实验 装置图 1 、 自循环供 水器； 2 、实验 台； 3、 可控硅无 级调速 器； 4、 水位调节阀； 5、恒压水箱； 6、管嘴； 7、集水箱； 8、带活塞的测压管； 9、带活塞和翼片的抗冲平板； 10、上回水箱。 自循环供水装置 1 由离心式水泵和蓄水箱组合而成。水泵的开启、流量大小的调节均由 调速器 3 控制。水流经供水管供给恒压水箱 5，溢流水经回水管流回蓄水箱。流经管嘴 6 的水 流形成射流，冲击带活塞和翼片的抗冲平板 9，并以与入射角成 90°的方向离开抗冲平板。 抗冲平板在射流冲力和测压管 8 中的水压力作用下处于平衡状态。活塞形心水深 hc可由测压 管 8 测得，由此可求得射流的冲力，即动量力 F 。冲击后的弃水经集水箱 7 汇集后，再经上 回水管 10 流出，最后经漏斗和下回水管流回蓄水箱。 为了自动调节测压管内的水位，以使带活塞的平板受力平衡并减小摩擦阻力对活塞的影 响，本实验装置应用了自动控制的反馈原理和动摩擦减阻技术，其构造如下： 带活塞和翼片的抗冲平板 9 和带活塞套的测压管 8 如图 3.2 所示，该图是活塞退出活塞套 时的分部件示意图。活塞中心设有一细导水管 a，进口端位于平板中心，出口端伸出活塞头部， 出口方向与轴向垂直。在平板上设有翼片 b ，活塞套上设有窄槽 c
tyU00方王图3.2X方图3.3工作时，在射流冲击力作用下，水流经导水管α向测压管内加水。当射流冲击力大于测压管内水柱对活塞的压力时，活塞内移，窄槽c关小，水流外溢减少，使测压管内水位升高，水压力增大。反之，活塞外移，窄槽开大，水流外溢增多，测管内水位降低，水压力减少。在恒定射流冲击下，经短时段的自动调整，即可达到射流冲击力和水压力的平衡状态。这时活塞处在半进半出、窄槽部分开启的位置上，过α流进测压管的水量和过c外溢的水量相等。由于平板上设有翼片b，在水流冲击下，平板带动活塞旋转，因而克服了活塞在沿轴向滑移时的静摩擦力。为验证本装置的灵敏度，只要在实验中的恒定流受力平衡状态下，人为地增减测压管中的液位高度，可发现即使改变量不足总液柱高度的土5%（约0.5~1mm2，活塞在旋转下亦能有效地克服动摩擦力而作轴向位移，开大或减小窄槽c，使过高的水位降低或过低的水位提高，恢复到原来的平衡状态。这表明该装置的灵敏度高达0.5%，亦即活塞轴向动摩擦力不足总动量力的5%。三、实验原理恒定总流动量方程为F= pO(β,U2 - β,D1)取脱离体如图3.3所示，因滑动摩擦阻力水平分力f，<0.5%Fx，可忽略不计，故x方向的动量方程化为" D2=pQ(O-βU)F, =-p.A=-h.C4元即m.D2=0B,pQUix4式中：h。一一作用在活塞形心处的水深：D——活塞的直径；9——射流流量；Ui一一射流的速度；β一一动量修正系数。实验中，在平衡状态下，只要测得流量O和活塞形心水深h。，由给定的管嘴直径d和活塞直径D，代入上式，便可率定射流的动量修正系数β，值，并验证动量定律。其中，测压管的标尺零点已固定在活塞的园心处，因此液面标尺读数，即为作用在活塞园心处的水深。四、实验方法与步骤18
18 图 3.2 图 3.3 工作时，在射流冲击力作用下，水流经导水管 a 向测压管内加水。当射流冲击力大于测 压管内水柱对活塞的压力时，活塞内移，窄槽 c 关小，水流外溢减少，使测压管内水位升高， 水压力增大。反之，活塞外移，窄槽开大，水流外溢增多，测管内水位降低，水压力减少。 在恒定射流冲击下，经短时段的自动调整，即可达到射流冲击力和水压力的平衡状态。这时 活塞处在半进半出、窄槽部分开启的位置上，过 a 流进测压管的水量和过 c 外溢的水量相等。 由于平板上设有翼片 b ，在水流冲击下，平板带动活塞旋转，因而克服了活塞在沿轴向滑移时 的静摩擦力。 为验证本装置的灵敏度，只要在实验中的恒定流受力平衡状态下，人为地增减测压管中 的液位高度，可发现即使改变量不足总液柱高度的±5‰（约 0.5~1 mm ），活塞在旋转下亦能 有效地克服动摩擦力而作轴向位移，开大或减小窄槽 c ，使过高的水位降低或过低的水位提高， 恢复到原来的平衡状态。这表明该装置的灵敏度高达 0.5%，亦即活塞轴向动摩擦力不足总动 量力的 5‰。 三、实验原理 恒定总流动量方程为 ( 1 ) 1 2 F = Q 2 − 取脱离体如图 3.3 所示，因滑动摩擦阻力水平分力 x FX f 0.5% ，可忽略不计，故 x 方向的动 量方程化为 (0 ) 4 1 1 2 x c c D Q x F p A h = − = − = − 即 0 4 2 1 Q 1x − hcD = 式中： c h ——作用在活塞形心处的水深； D ——活塞的直径； Q ——射流流量； 1x ——射流的速度； 1——动量修正系数。 实验中，在平衡状态下，只要测得流量 Q 和活塞形心水深 c h ，由给定的管嘴直径 d 和活 塞直径 D ，代入上式，便可率定射流的动量修正系数 1 值，并验证动量定律。其中，测压管 的标尺零点已固定在活塞的园心处，因此液面标尺读数，即为作用在活塞园心处的水深。 四、实验方法与步骤