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《實驗三局部阻力系數的測定》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、實驗三局部水頭損失量測實驗一、實驗目的1.觀察突擴管旋渦區(qū)測管水頭線，以及英它各種邊界突變情況下的測管水頭變化情況，加深對局部水頭損失的感性認識。2.掌握測定管道局部水頭損失系數的方法，并將突擴管的實測值與理論值比較，將突縮管的實測值與經驗值比較。3.學習用測壓管測量壓強和用體積法測流量的實驗技能。二、實驗原理有壓管道恒定流遇到管道邊界的局部突變-流動分離形成剪切層-剪切層流動不穩(wěn)定，引起流動結構的重新調整，并產生旋渦-平均流動能量轉化成脈動能量，造成不可逆的能量耗散（圖1）。與沿程因摩擦造成的分布損失不同，這部分損失可以看成是集中損失在管道邊界的突變
2、處，每單位重量流體承擔圖1流道的局部突變示意圖根據能量方程，局部水頭損失rr2g,這里我們認為因邊界突變造成的能量損失全部產生在1-1,2-2兩斷面之間，不再考慮沿程損失。上游斷而1?1應取在由于邊界的突變，水流結構開始發(fā)生變化的漸變流段屮,卜?游2?2斷面則取在水流結構調整剛好結束，重新形成漸變流段的地方?？俍,兩斷面應盡口J能接近，又要保證局部水頭損失全部產生在兩斷面之間。經過測量兩斷面的測管水頭差和流經管道的流量，進而推算兩斷面的速度水頭差，就可測得局部水頭損失。局部水頭損失系數是局部水頭損失折合成速度水頭的比例系數，即ft.0V當上下游斷面平均
3、流速不同吋，應明確它對應的是哪個速度水頭？例如，對于突擴圓管就有其它情況的局部損失系數在查表或使用經驗公式確定時也應該注意這一點。通常情況下對應下游的速度水頭。局部水頭損失系數隨流動的雷諾數而變，即：二/(Re)o但當雷諾數<大到一定程度后，值成為常數。在工程中使用的表格■或經驗公式中列出的就是指這個范圍的數值。局部水頭損失的機理復雜，除了突擴圓管的情況以外，一般難于用解析方法確定，而要通過實測來得到各種邊界突變情況下的局部水頭損失系數。對于突擴圓管的情況，局部水頭損失系數有理論結果，推導如下：流動經過突擴圓管的局部水頭損失取1-1,2-2兩斷面如圖2
4、,這里要特別注意1-1斷面取為突擴開始的斷面，2-2斷面則取在水流結構調整剛好結朿，重新形成漸變流段的地方。兩斷面面積都為A,而X和#2則分別為細管和粗管中的平均流速。根據動量方程口J知(Pi^/z})A2-(p2+/z2)A2=pQ(a02v2-a0lvl)所以有仇+色)-山岸1)=込匕血rrg將其代入局部水頭損失的表達式，得h_%(%■%?4耳兒匕彳-引09￡返取的值均為1.0,則4i-C"°■（令-0*突擴圓管局部水頭損失Z所以能夠導出上述解析表達式是因為：①我們假設1-1,2?2斷面上的測管水頭為常數；②1?1,2?2兩斷面的面積相等。而突縮圓
5、管的1-1,2-2兩斷面必須分別取在粗管和細管中，這是由流動結構決定的，因此突縮圓管的局部水頭損失不能解析表達，只有經驗公式：C-nXI-12ir1Ai1.—1■1f—V：11112突擴圓管局韶這里的?對應下游，即細管中的速度水頭。圖2突擴和突縮圓管局部計算示意圖其它各種彎管、截門、閘閥等的局部水頭損失系數可查表或由經驗公式獲得。三、實驗設備1、循環(huán)水利工作臺2、秒表3、測壓計四、實驗步驟1?認真閱讀實驗目的要求、實驗原理和注意事項。2.查閱用測壓管量測壓強和用體積法（手工、自動）量測流量的原理和步驟。3.對照實物了解儀器設備的使用方法和操作步驟，做好
6、準備工作后，啟動抽水機，打開進水開關，使水箱充水，并保持溢流狀態(tài)，使水位恒定。4.檢查下游閥門全關時，各個測壓管水而是否處于同一水平而上。如不平，則需排氣調平。5.核對設備編號，確認數據記錄表上列出的斷面管徑等數據。6.開啟下游閥門，待水流恒定后，觀察測管水頭的變化，正確選擇實驗配件前后的量測斷面，進行數據的量測，并登錄到數據記錄表的相應位置。7.改變閥門開度，待水流恒定后，重復上述步驟，并按序登錄數據。本實驗要求做三個流量。8.檢查數據記錄表是否冇缺漏？是否冇某組數據明顯地不合理？若冇此情況，進行補正。9.計算整理實驗結果，得出各實驗配件局部水頭損失
7、系數實測值，并同時列出突擴管局部水頭損失系數的理論值和突縮管的經驗值。2.對實驗結果進行分析討論。閱讀思考問題，作簡要回答。五、實驗數據記錄及計算1)記錄冇關常數實驗臺號Dl=1.9(cm)；D2=3.5(cm)。突擴管：J=；=；突縮管：＜=。2)記錄和計算表格實驗記錄表格次數流量Q(cm2Is)測壓管讀數△(cm)休積時間流量12341234六、實驗結果實驗計算表格次數阻力形式流量Q(cm1/$)前斷面后斷面hj(cm)X/2g(cm)02g(cm)1突然擴大2341突2然縮小34七、分析與思考問題1.突擴管的局部水頭損失的實測值與理論值為什么會有
8、差別，這種差別是由哪些因素造成的？2.為什么要從測壓管水面變化找突擴管的下游漸變流斷面？怎么找
