流體實驗報告 水躍試驗

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1、水躍實驗一、實驗?zāi)康?1．觀察水躍現(xiàn)象的特征和三種類型的水躍。2．檢驗平坡矩形明槽自由水躍共軛水深理論關(guān)系的合理性，并將實測值與理論計算值進行比較。測定躍長，檢驗躍長經(jīng)驗公式的可靠性。3．了解水躍的消能效果。4．比較不同五種型態(tài)水躍①的流動特征。二、實驗設(shè)備實驗槽如下圖所示，其供排水系統(tǒng)與圖11.1同。圖12—1水躍實驗槽示意圖1.穩(wěn)水孔板；2.閘板；3.測針；4.多孔尾門；5.高程標志快；圖12—2堰、閘出流均可產(chǎn)生水躍。若以堰流作水躍實驗（圖12.2）時，雖能進行一般水躍實驗，包括共軛水深關(guān)

2、系、躍長、消能率的實驗，但由于堰上水位完全取決于實驗流量，可調(diào)范圍較窄。不足以進行五種型態(tài)水躍的流動特征實驗。故通常采用閘下出流作水躍實驗。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)水躍的流動特征。本實驗流量由三角堰量水槽（圖11.1）中（5）測量，水位由測針3測量。①五種型態(tài)水躍：1．波狀水躍（）；2．弱水躍（）；3．擺動水躍（）；4．穩(wěn)定水躍（）；5．強水躍（）（詳見圖12.3）

3、三、實驗原理通過實驗可測定完整水躍共軛水深、、躍長、消能率，并可驗證平坡矩形槽中自由水躍計算的下列理論公式：式中，水躍的能量損失；躍前斷面總能頭，。為測定消能率，可選平坡渠底為基準，然后由槽寬和實測的、值確定水躍前后斷面的總能頭和，再由下列各式換算得實測消能率：該裝置還可演示遠驅(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，波動距離元。弱水躍：水躍高度較小，躍區(qū)紊動不強烈，躍后水面較為平穩(wěn)，其消能率低于20%。擺動水躍：流態(tài)不穩(wěn)定，水躍振蕩，躍后水面波動較大，且向下游傳播較遠。穩(wěn)定水躍：水躍穩(wěn)定，躍后水面較平穩(wěn)，消能率可達46~70%，是底流消能較理想的流態(tài)。強水躍：流態(tài)洶涌，表面旋滾強烈，下游波動較劇，影響較遠，消能率可達70%以上，但消能工的造價高。一般當時，因底流消能工更昂貴，宜改用挑流或其他形式消能。四、實驗方法與步驟1．測記有關(guān)固定常數(shù)。2．打開進水閥門，并適當開啟閘板，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，即遠驅(qū)式、臨界式和淹沒式水躍；仔細觀察水躍現(xiàn)象，并分別繪出其示意圖。3．調(diào)控進水閥門開度，使下游產(chǎn)生完全水躍，分別測記三角堰測針讀數(shù)、共軛水深和躍長（測量共軛水深需用斷面三點平均）。4．調(diào)節(jié)流量左右，閘板開度，同時調(diào)控閥門，使閘上水位在測針可讀范圍內(nèi)最高，測記，觀察時的強水躍特征。5．適當調(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，依次形成擺動水躍、弱水躍、波狀水躍。并觀察其消能效果和流動特征.