流体力学孔口管嘴出流实验报告

开课实验室： 2013年5 月 17日 学院 城环学院 课程 名称 教师 评语 教师签名： 年 月 日 一、实验目的 1. 理解射流与孔口出流的特点。 2. 掌握管嘴出流的水力现象。 3. 灵活应用静力学的基本知识，由测压管读数推求作用水头。 4. 掌握孔口、管嘴出流的流量计算公式与流量系数的大小。 二、实验原理 年级、专业、班 11环工2班 实验项目 名 称 姓名 成绩 指导教师 流体力学实验 孔口管嘴出流实验 三、使用仪器、材料 实验仪器： 孔口与管嘴出流实验仪 仪器元件：自循环供水器、实验台、无级调速器、水箱、溢流板、稳水孔板、孔口、管嘴、挡水旋板、移动触头、上回水槽、标尺、测压管、接水盒、回水管等。 流体介质：水、气，实验装置如图： 四、实验步骤 1、记录参数d1=1.20cm,d2=1.20cm,d3=1.20cm,d4=1.20cm;z1=z2=19cm,z3=z4=12cm。 2、通电充水逐一打开1-4#孔口管嘴，待液面稳定后分别测记H、Q。 3、用游标卡尺测读孔口收缩断面处直径d。 4、关闭电源，将仪器恢复到实验前状态。 五、实验过程原始记录(数据、图表、计算 1.记录计算有关参数 圆角形管嘴d1=1.20cm，直角形嘴d2=1.20cm，圆锥形嘴d3=1.20cm； 出口高程读数Z1=Z2=19cm，出口高程读数Z3=Z4=12cm， 孔口d4=1.20cm。 2.实验记录与计算 分类项目 水面读数H1/cm 体积V/cm³ 时间t/s 流量Q/（cm³/s） 平均流量Q‘/（cm³/s） 作用水头Ho/cm 面积A/ cm² 流量系数u 测管读数H2/cm 真空度Hv/cm 收缩直径dc/cm 收缩断面Ac/cm² 收缩系数 流速系数 阻力系数 流股形态 1圆角形管嘴 42.10 2880 12.95 2940 13.00 2直角形管嘴 42.45 3166 15.60 3114 15.00 3圆锥形管嘴 42.39 2946 11.30 3046 11.20 4孔口 42.10 2832 16.70 2742 15.80 222.39 226.15 202.95 207.60 260.71 217.96 169.58 173. 224.27 23.10 1.13 0.933 ／ ／ ／ ／ 1.0 0.93 0.16 205.28 23.45 1.13 0.847 1.82 17.18 ／ ／ 1.0 0.85 0.38 266.34 30.39 1.13 0.966 ／ ／ ／ ／ 1.0 0.97 0.06 光滑水柱 171.56 30.10 1.13 0.625 ／ ／ 0.972 0.742 0.66 0.95 0.11 扭变光滑水柱、侧收缩 光滑水柱、无收不光滑、紊乱水缩 柱 六、结果及分析 1、分析孔口出流与管嘴出流量系数的影响因素。 孔口的流量系数：1、孔口的形状：不同形状的孔口，其出流时的局部阻力和断面收缩情况有所不同，从而影响 的大小。但对于小孔口，孔口的形状对流量系数 的影响不大。2、孔口的边缘情况：厚壁孔口出流与薄壁孔口出流的差别在于收缩系数和边壁性质有关，孔边修圆后，收缩减小，收缩系数和流量系数增大。3、孔口离容器边界的距离：边壁的整流作用会影响收缩系数进而影响流量系数。 管口的流量系数：管嘴收缩断面处，形成真空，变相地加大了作用水头，从而流量和流量系数增大。 2、在哪些管嘴中容易出现真空，为什么? 1）圆柱形外管嘴：Ho<=9m H2O,压差大，真空度大，但在此范围内的压差不会造成空气被吸入管嘴破坏真空。管嘴长度L=（3-4）d,管嘴合适，流束收缩后扩大到满嘴出流，形成真空区。 2）圆锥形扩张管嘴：它在收缩断面处的真空度随圆角 的增大而增大，因此能形成较大的真空度，并具有较大的过流能力和较低的出口速度。 3)直角形管嘴：流股发生收缩，收缩断面前后与管壁分离，中间形成漩涡区，产生负压，出现了管嘴真空现象。 3、分析为什么三种管嘴的流量系数不同，何者最小？ 因为三种管嘴的形状不同所存在的沿程水头损失和局部水头损失不同，以及形成的真空度也不同，所以流量系数不同，直角形管嘴流量系数最小。