第10章局部阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)

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1、第10章局部阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)10.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?.掌握測(cè)量局部阻力系數(shù)的方法；2.測(cè)量管道突然擴(kuò)大、突然縮小時(shí)的局部阻力系數(shù)；3.了解影響局部阻力系數(shù)的因素10.2局部阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)的原理水流在流動(dòng)過程中，由于水流邊界條件或過水?dāng)嗝娴母淖?，引起水流A部各質(zhì)點(diǎn)的流速、壓強(qiáng)也都發(fā)生變化，并且產(chǎn)生旋渦。在這一過程中，水流質(zhì)點(diǎn)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，水流內(nèi)部摩擦阻力所作的功增加，水流在流動(dòng)調(diào)整過程中消耗能量所損失的水頭稱為局部水頭損失。局部水頭損失的一般表達(dá)式為式中，為局部水頭損失；f力局部水頭損失系數(shù)，即局部阻力系數(shù)，它是流動(dòng)形態(tài)與邊界形狀的函數(shù)，即（=/（邊界形狀，Re），—般水流的雷諾數(shù)久足夠大時(shí)

2、，可以認(rèn)為（系數(shù)不再隨，而變化，可視作為一常數(shù)；v為斷面平均流速，-?般用發(fā)生局部水頭損失以后的斷妞平均流速，也有用損失斷前的平均流速，所以在計(jì)算或查表時(shí)要注意區(qū)分。局部水頭損失可以通過能量方程進(jìn)行分析。圖10-1為一水流突然擴(kuò)大的實(shí)驗(yàn)管段，在發(fā)生局部水頭損失前后取斷而1-1和2-2（兩個(gè)斷而應(yīng)屬漸變流）寫能量方程得圖10-1局部水頭損失分析簡(jiǎn)圖22(10-2)v（^）-（z2+ZZ2g式中，(z,+A)-(z2+A)力斷面1-1和2-2的測(cè)壓管水頭差；vrv2分別為1-1斷面和7"Z2-2斷面的平均流速。管道局部水頭損失0前僅有斷面突然擴(kuò)大(圖10-1)可利用動(dòng)量方程，能量方程和連續(xù)方

3、程進(jìn)行理論分析，并可得出足夠精確的結(jié)果，其它情況尚需通過實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定局部阻力系數(shù)。對(duì)于管道突然擴(kuò)大，理論公式為/?.二((10-3)72g由連續(xù)方程解出v1或v2代入上式可分別得/z,=(^--1)2-^-,C=(A_1)2(10-4)J為2gW人,A,(10-5)式中，Al、A2分別為斷面1-1和2-2的過水?dāng)嗝婷娣e；叫做突然放大的局部阻力系數(shù)。由式(10-4〉和(10-5)可以看出，突然擴(kuò)大的局部水頭損失可以用損失前的流速水頭或者用損失后的流速水頭表示，但兩種表示方法其阻力系數(shù)是不一樣的，在應(yīng)用中要注意應(yīng)用條件。對(duì)于斷面突然縮小的情況，目前尚沒有理論公式，對(duì)于d2/人＜0.1的情況，

4、有下而的經(jīng)驗(yàn)公式［1］//..=0.5(1(湘小=0.5(1-(10-6)對(duì)于斷而突然縮小的其它而積比，其阻力系數(shù)可用表10-1查算［2］?；蛘哂媒?jīng)驗(yàn)公式(10-7)計(jì)算表10-1突然縮小時(shí)不同面積比的阻力系數(shù)由于突然縮小目前尚沒有理論公式，測(cè)量結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)公式和表中所給定的值有一定的差距，所以仍需進(jìn)一步研宂。10.3局部阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)的儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)裝置為自循環(huán)系統(tǒng)，包括供水箱、水泵、突然擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)壓力管道、突然縮小實(shí)驗(yàn)壓力管道、測(cè)壓管、調(diào)節(jié)閥、接水盒、盛水界器、回水系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)儀器為兩種，一種是傳統(tǒng)的量測(cè)方法，儀器為測(cè)壓排、量筒、鋼尺和秒表；另一種為自動(dòng)化的量測(cè)方法，儀器為導(dǎo)水抽屜、限位開關(guān)、

5、雙通道差壓傳感器、稱重傳感器、排水泵及水位流量電測(cè)儀組成。水位流量電測(cè)儀可顯示重量、時(shí)間、壓差。實(shí)驗(yàn)的沒備儀器如圖10-2所示。測(cè)壓排凹水官水箱水泵圖io-2局部阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)裝a10.4局部阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)的方法和步驟1.記錄有關(guān)常數(shù)，如大管管徑名和小管管徑6/2;2.打開供水泵和管道上的調(diào)節(jié)閥門，使管中充滿水。3.關(guān)閉出水閥門，打開測(cè)壓排上的排氣閥門，將管道和測(cè)壓排中的空氣排出，并檢驗(yàn)空氣是否排完。4.調(diào)節(jié)出水閥門，待水流穩(wěn)定后，用量杯和秒表測(cè)量流量，用鋼尺測(cè)量壓差。5.調(diào)節(jié)尾水閥門，使流量逐漸減小或增加，重第4步#次。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將儀器恢復(fù)原狀。10.5數(shù)據(jù)處理和成果分析1實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)

6、設(shè)備名稱儀器編號(hào)同組學(xué)生姓名已知數(shù)據(jù)：突然放大管：d'=cmd2=cm測(cè)次傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法水位流ft測(cè)ft儀流.01突然擴(kuò)大突然縮小體積時(shí)間壓差體積時(shí)間zi+pi/ycmcm^PT)ycmcmVcm;s秒△AcmVcm3s秒Qcm3/s12345678910突然縮小管：d3=(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄cmcm指導(dǎo)教師簽名實(shí)驗(yàn)日期^4=2.計(jì)算成果測(cè)次A=cm2A2=cm2突然擴(kuò)大阻力系數(shù)計(jì)算Qcm3/sVlcm/sv々2gcmv2cm/sv22/2gcmhicmcm12345678910測(cè)次J3=cm2A4=cm2突然縮小阻力系數(shù)計(jì)算Qcm3/sVlcm/sv,2/2gcmv2cm/sv22/2g

7、cmhicmcm123456789103.成果分析1）計(jì)算所測(cè)量的管道突然擴(kuò)大和突然縮小的局部阻力系數(shù)f值，分析比較突擴(kuò)與突縮在相應(yīng)條件下的局部損失大小關(guān)系2）將突然擴(kuò)大實(shí)測(cè)的&值與理論公式計(jì)算的&的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，將突然縮小的實(shí)測(cè)值與式（10-7）計(jì)算值或表（10-1）進(jìn)行比較。3）繪制局部水頭損失與速度水頭的關(guān)系曲線，其斜率即為局部肌力系數(shù)。4）分析突然擴(kuò)大與突然縮小局部水頭損失的變化規(guī)律。10.6實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問題1.用流速&和