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《流體力學(xué)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告 開課實(shí)驗(yàn)室： 2013年5 月 17日 學(xué)院 城環(huán)學(xué)院 年級、專業(yè)、班 11環(huán)工2班 姓名 成績 課程 名稱 流體力學(xué)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 名 稱 孔口管嘴出流實(shí)驗(yàn) 指導(dǎo)教師 教師評語 教師簽名： 年 月 日 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 理解射流與孔口出流的特點(diǎn)。 2. 掌握管嘴出流的水力現(xiàn)象。 3. 靈活應(yīng)用靜力學(xué)的基本知識，由測壓管讀數(shù)推求作用水頭。 4. 掌握孔口、管嘴出流的流量計(jì)算公式與流量系數(shù)的大小。 2、 實(shí)驗(yàn)原理  三、使用儀器、材料 實(shí)驗(yàn)儀器： 孔口與管嘴出流實(shí)驗(yàn)儀 儀器元件：自循環(huán)供水器、實(shí)驗(yàn)臺、無級調(diào)速器、水箱、溢流板、穩(wěn)水孔板、孔口、管嘴、擋水旋板、移動(dòng)觸頭、上回水槽、標(biāo)尺、測壓管、接水盒、回水管等。 流體介質(zhì)：水、氣，實(shí)驗(yàn)裝置如圖： 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1、記錄參數(shù)d1=1.20cm,d2=1.20cm,d3=1.20cm,d4=1.20cm;z1=z2=19cm,z3=z4=12cm。 2、通電充水逐一打開1-4#孔口管嘴，待液面穩(wěn)定后分別測記H、Q。 3、用游標(biāo)卡尺測讀孔口收縮斷面處直徑d。 4、關(guān)閉電源，將儀器恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前狀態(tài)。 5、 實(shí)驗(yàn)過程原始記錄(數(shù)據(jù)、圖表、計(jì)算 1.記錄計(jì)算有關(guān)參數(shù) 圓角形管嘴d1=1.20cm，直角形嘴d2=1.20cm，圓錐形嘴d3=1.20cm； 出口高程讀數(shù)Z1=Z2=19cm，出口高程讀數(shù)Z3=Z4=12cm， 孔口d4=1.20cm。 2.實(shí)驗(yàn)記錄與計(jì)算 分類項(xiàng)目 1圓角形管嘴 2直角形管嘴 3圓錐形管嘴 4孔口 水面讀數(shù)H1/cm 42.10 42.45 42.39 42.10 體積V/cm 2880 2940 3166 3114 2946 3046 2832 2742 時(shí)間t/s 12.95 13.00 15.60 15.00 11.30 11.20 16.70 15.80 流量Q/（cm/s） 222.39 226.15 202.95 207.60 260.71 217.96 169.58 173.54 平均流量Q‘/（cm/s） 224.27 205.28 266.34 171.56 作用水頭Ho/cm 23.10 23.45 30.39 30.10 面積A/ cm 1.13 1.13 1.13 1.13 流量系數(shù)u 0.933 0.847 0.966 0.625 測管讀數(shù)H2/cm ／ 1.82 ／ ／ 真空度Hv/cm ／ 17.18 ／ ／ 收縮直徑dc/cm ／ ／ ／ 0.972 收縮斷面Ac/cm ／ ／ ／ 0.742 收縮系數(shù) 1.0 1.0 1.0 0.66 流速系數(shù) 0.93 0.85 0.97 0.95 阻力系數(shù) 0.16 0.38 0.06 0.11 流股形態(tài) 光滑水柱、無收縮 不光滑、紊亂水柱 光滑水柱 扭變光滑水柱、側(cè)收縮 六、結(jié)果及分析 1、分析孔口出流與管嘴出流量系數(shù)的影響因素。 孔口的流量系數(shù)：1、孔口的形狀：不同形狀的孔口，其出流時(shí)的局部阻力和斷面收縮情況有所不同，從而影響 的大小。但對于小孔口，孔口的形狀對流量系數(shù) 的影響不大。2、孔口的邊緣情況：厚壁孔口出流與薄壁孔口出流的差別在于收縮系數(shù)和邊壁性質(zhì)有關(guān)，孔邊修圓后，收縮減小，收縮系數(shù)和流量系數(shù)增大。3、孔口離容器邊界的距離：邊壁的整流作用會(huì)影響收縮系數(shù)進(jìn)而影響流量系數(shù)。 管口的流量系數(shù)：管嘴收縮斷面處，形成真空，變相地加大了作用水頭，從而流量和流量系數(shù)增大。 2、 在哪些管嘴中容易出現(xiàn)真空，為什么? 1）圓柱形外管嘴：Ho<=9m H2O,壓差大，真空度大，但在此范圍內(nèi)的壓差不會(huì)造成空氣被吸入管嘴破壞真空。管嘴長度L=（3-4）d,管嘴合適，流束收縮后擴(kuò)大到滿嘴出流，形成真空區(qū)。 2）圓錐形擴(kuò)張管嘴：它在收縮斷面處的真空度隨圓角 的增大而增大，因此能形成較大的真空度，并具有較大的過流能力和較低的出口速度。 3)直角形管嘴：流股發(fā)生收縮，收縮斷面前后與管壁分離，中間形成漩渦區(qū)，產(chǎn)生負(fù)壓，出現(xiàn)了管嘴真空現(xiàn)象。 3、分析為什么三種管嘴的流量系數(shù)不同，何者最小？ 因?yàn)槿N管嘴的形狀不同所存在的沿程水頭損失和局部水頭損失不同，以及形成的真空度也不同，所以流量系數(shù)不同，直角形管嘴流量系數(shù)最小。