流體實(shí)驗(yàn)報(bào)告 水躍試驗(yàn)

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1、水躍實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1．觀察水躍現(xiàn)象的特征和三種類型的水躍。2．檢驗(yàn)平坡矩形明槽自由水躍共軛水深理論關(guān)系的合理性，并將實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值進(jìn)行比較。測(cè)定躍長(zhǎng)，檢驗(yàn)躍長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)公式的可靠性。3．了解水躍的消能效果。4．比較不同五種型態(tài)水躍①的流動(dòng)特征。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)槽如下圖所示，其供排水系統(tǒng)與圖11.1同。圖12—1水躍實(shí)驗(yàn)槽示意圖1.穩(wěn)水孔板；2.閘板；3.測(cè)針；4.多孔尾門；5.高程標(biāo)志快；圖12—2堰、閘出流均可產(chǎn)生水躍。若以堰流作水躍實(shí)驗(yàn)（圖12.2）時(shí)，雖能進(jìn)行一般水躍實(shí)驗(yàn)，包括共軛水深關(guān)

2、系、躍長(zhǎng)、消能率的實(shí)驗(yàn)，但由于堰上水位完全取決于實(shí)驗(yàn)流量，可調(diào)范圍較窄。不足以進(jìn)行五種型態(tài)水躍的流動(dòng)特征實(shí)驗(yàn)。故通常采用閘下出流作水躍實(shí)驗(yàn)。閘下出流除可調(diào)節(jié)尾門改變下游水位，還可通過調(diào)節(jié)閘板2的開度，改變堰頂水位，不僅可得到臨界、遠(yuǎn)驅(qū)、淹沒三種類型的水躍，并能較大幅度地改變，從而演示上述五種型態(tài)水躍的流動(dòng)特征。本實(shí)驗(yàn)流量由三角堰量水槽（圖11.1）中（5）測(cè)量，水位由測(cè)針3測(cè)量。①五種型態(tài)水躍：1．波狀水躍（）；2．弱水躍（）；3．?dāng)[動(dòng)水躍（）；4．穩(wěn)定水躍（）；5．強(qiáng)水躍（）（詳見圖12.3）

3、三、實(shí)驗(yàn)原理通過實(shí)驗(yàn)可測(cè)定完整水躍共軛水深、、躍長(zhǎng)、消能率，并可驗(yàn)證平坡矩形槽中自由水躍計(jì)算的下列理論公式：式中，水躍的能量損失；躍前斷面總能頭，。為測(cè)定消能率，可選平坡渠底為基準(zhǔn)，然后由槽寬和實(shí)測(cè)的、值確定水躍前后斷面的總能頭和，再由下列各式換算得實(shí)測(cè)消能率：該裝置還可演示遠(yuǎn)驅(qū)、臨界和淹沒三種水躍以及按不同而區(qū)分的五種型態(tài)水躍（圖12.3）。圖12—3保持流量約不變，調(diào)節(jié)閘板開度，使閘下躍前的由1→10逐漸變化，可觀察到如圖12.3所示的五種型態(tài)水躍。其中各種水躍特征如下：波狀水躍：水面有突然

4、波狀升高，無表面旋滾，消能率低，波動(dòng)距離元。弱水躍：水躍高度較小，躍區(qū)紊動(dòng)不強(qiáng)烈，躍后水面較為平穩(wěn)，其消能率低于20%。擺動(dòng)水躍：流態(tài)不穩(wěn)定，水躍振蕩，躍后水面波動(dòng)較大，且向下游傳播較遠(yuǎn)。穩(wěn)定水躍：水躍穩(wěn)定，躍后水面較平穩(wěn)，消能率可達(dá)46~70%，是底流消能較理想的流態(tài)。強(qiáng)水躍：流態(tài)洶涌，表面旋滾強(qiáng)烈，下游波動(dòng)較劇，影響較遠(yuǎn)，消能率可達(dá)70%以上，但消能工的造價(jià)高。一般當(dāng)時(shí)，因底流消能工更昂貴，宜改用挑流或其他形式消能。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1．測(cè)記有關(guān)固定常數(shù)。2．打開進(jìn)水閥門，并適當(dāng)開啟閘板，待

5、上游水位穩(wěn)定后，再調(diào)節(jié)尾門，分別使閘下發(fā)生三種類型水躍，即遠(yuǎn)驅(qū)式、臨界式和淹沒式水躍；仔細(xì)觀察水躍現(xiàn)象，并分別繪出其示意圖。3．調(diào)控進(jìn)水閥門開度，使下游產(chǎn)生完全水躍，分別測(cè)記三角堰測(cè)針讀數(shù)、共軛水深和躍長(zhǎng)（測(cè)量共軛水深需用斷面三點(diǎn)平均）。4．調(diào)節(jié)流量左右，閘板開度，同時(shí)調(diào)控閥門，使閘上水位在測(cè)針可讀范圍內(nèi)最高，測(cè)記，觀察時(shí)的強(qiáng)水躍特征。5．適當(dāng)調(diào)小，使，調(diào)節(jié)尾門使之形成穩(wěn)定水躍。然后增大流量（至左右），調(diào)節(jié)開度與尾門高度，依次形成擺動(dòng)水躍、弱水躍、波狀水躍。并觀察其消能效果和流動(dòng)特征.