内容发布更新时间 : 2024/10/19 0:25:25星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
测针量水堰比托管玻璃水槽尾门测针筒三、实验原理： 1. 比托管测流速原理
比托管前端和侧面都开有测压孔，分别由两根不相通的细管接入测压管。由于比托管前端对水流的阻挡，使水流到达比托管的前端面时，流速变为零，动能全部转化为压能，故比托管前端测压孔所测水头为该点总水头。比托管侧面测压孔与水流方向垂直，对流速影响很小（忽略不计），所以所测水头为该点测压管水头。
根据比托管前端孔所测总水头和侧面孔所测测压管水头，可以算出该点的流速水头，即
v2 h1-h2=
2gv=
2g(h1?h2)
pv2h1比托管前端孔所测总水头(z++ )
?2gh2比托管侧面孔所测测压管水头(z+
p) ?故 v=
2g(h1?h2)
在实验中，为了更准确地测定，我们使用可倾斜比压计，如倾斜比压计的倾斜角为α，则在计算流速时，所测压差应乘sinα。由于比托管对水流的干扰和测压孔位置的不同，故需乘上比托管的校正系数μ，一般为0.98——1，因此点流速为
v=μ
2g(h1?h2)sin?
2. 旋桨流速仪测流速原理
旋桨和水流的相对运动，桨叶受到垂直于旋桨径向的作用力，作用于每只桨叶的力对桨轴的力矩，使桨叶绕轴旋转，流速是旋桨转动速率或转动周期的函数。
1) 计数法测流速时，流速与脉冲数之间的关系为：
v=K
v——流速。 N——施测时间。
K——流速系数，旋桨每转动1/2周水流质点前进的距离。 C——旋桨起动流速值。
2) 周期法测流速时，流速与脉冲周期之间的关系为：
v=2K
N+C t1+C TT——旋桨每转动一周的时间。 四、实验步骤
1. 认真阅读实验指示书，了解实验目的。
2. 熟悉比托管（旋桨流速仪）的实际构造和使用方法。
3. 打开水槽进水阀门，将水槽水深控制在15——20cm左右。 4. 调平比托管测压排基座。
5. 用自来水（或真空泵）给比托管排气，气体排完后，在测压管上方放入部分空气。 6. 将比托管管头放入静水中，检查测压管读数是否相等，如果相等，则说明比托管和连通
管中的气体已经排完，用弹簧夹夹好排气管。否则将继续排气。 7. 将比托管放到要测定的位置上，管头正对水流方向。 8. 将管头放到槽底，等到测压管水位稳定后读取水位值和比托管高程值。升高比托管高程
2cm，再读数，直到水面。 五、注意事项
1. 实验中，比托管管头不能露出水面。 2. 比托管管头一定要正对水流方向。 3. 一定要等到测压管液面稳定后才读数。 六、思考题
1. 使用比托管时，为什么要排气？施测过程中，为什么比托管管头不能露出水面？ 2. 测流速时，比托管管头为什么要正对水流方向？ 3. 绘制断面垂线上的流速分布曲线。 比托管测流速记录表（仅供参考） 测点编号 施测点高程▽(cm) 比压计读数 h1(cm) h2(cm) 压差△h (cm) 点流速v 备注 比压计倾角α= 校正系数μ= 槽宽B=
实验十 水面曲线演示实验
一、实验目的：
在变坡有机玻璃矩型水槽中，演示棱柱体渠道中非均匀渐变流的主要几种水面曲线及其衔接形式。 二、实验设备：
实验水槽总长米，宽米，由两段组成，中间由转动铰连接。水槽两端安装有电动升降机和坡度指示器。槽中安装有闸门。 三、实验原理：
在流量、矩形断面、尺寸为一定的明渠中，临界底坡的计算公式：
q2 hk=3
g式中hk为临界水深，q为单宽流量。
ik=
gAkgxk=
?Ck2RkBk?Ck2Bk式中Rk、xk、Ck为渠中水深为临界水深时所对应的水力半径、湿周、谢才系数。
为了区别各种坡型，则需首先确定临界底坡。在已知流量的情况下，根据试算法或图解法求临界水深hk，然后计算出临界底坡ik。
另外可以根据断面平均流速和微波相对速度的大小来判断水流的流态。
当v
在水流为均匀流状态下，水流为临界流时，水槽的底坡为临界底坡。 水面曲线根据水深划分为三个区，即当实际水深大于正常水深和临界水深时为a区，当实际水深在正常水深和临界水深之间时为b区，当实际水深小于正常水深和临界水深时为c区。根据底坡情况分为五类，即1、2、3、0、〝′〞。由于临界坡度时K——K先与N——N线重合，平坡和反坡时N——N线无限远。所以可归纳为12种类型的水面曲线。
水面曲线的类型和名称列表如下： 水槽底坡情况 a区 水面曲线符号 b区 c区 i>0 i
当微波向上游传播的绝对速度为零时，水流为临界流，水深为临界水深，水槽坡度为临界坡度，并记录。
3. 放下闸门，插入水中。水流稳定后，观察a3和c3曲线。 4. 取掉闸门，调整上下游槽底坡度，使上游坡度（为缓坡），下游坡度（为陡坡）。水
槽上游段尾端出现型降水曲线，在水槽下游段前端出现b1、b2型降水曲线。
5. 6. 7. 1. 2.
在上下段都安上闸门，使开度都小于实际水深和临界水深，这时会出现a1、a2、c1、c2水面曲线。
打开闸门，将上段水槽底坡调为0，下段水槽底坡调为逆坡，这时会出现b0、b′型水面曲线。
插入闸门，这时会出现c0、c′型水面曲线。
五、 注意事项
实验时，动作要轻，以免损坏有机玻璃水槽。特别在插入和抽出闸门时一定要轻。 在调节水槽坡度时，升降开关不能从升到降（或降到升），中间一定要暂停。
实验十一 水电比拟法渗流实验
一、实验目的：
用水电比拟法测定建筑物基础渗流区的等势线（或流线），绘制流网。 二、实验设备：
实验装置由实验盘、电信号发生器和毫伏表组成。其中实验盘安装有水工建筑物基础模型，在模型的上下游安有铜片，模型和其它边缘由有机玻璃制作。有机玻璃实验盘底部粘贴有坐标纸。 三、实验原理：
渗流在符合达西定律的条件下，可以用拉普拉斯方程来描述。电流在导体中的流动规律也可以用拉普拉斯方程来描述。因此，渗流与电流之间存在比拟关系，利用这种比拟关系，量测出电场中的物理量来求解渗流场中的水力要素的实验方法叫做水电比拟法。
电流与渗流现象的比拟个关系： 电流 电势：U 电流密度：i 导电率：σ 欧姆定律：i=-σ渗流 测压管水头：H 渗流流速：u 渗流系数：K dU dl达西定律：u=-KdH dl电势的拉普拉斯方程： 水头的拉普拉斯方程： ?2U?2U?2U++=0 222?x?z?y电流强度：I ?2H?2H?2H++=0 222?x?z?y渗流量：Q 从表中可以看出，只要将电流场与渗流场二者保持几何相似，导电性质和渗流性质相似，
以及边界条件相似，则在电场中测量的物理量即可得出渗流场中相应的水力要素。
在实验盘模型的上、下游铜片上加上电压，模拟水工建筑物上、下游的水位差。 四、实验步骤：
1. 熟悉实验指示书，点清实验用品。
2. 在坐标纸上，按比例画出实验盘的边界（包括模型的形状及尺寸）。 3. 给实验盘加水1——2cm左右，并调平实验盘（即水深一样）。 4. 把模型的上游铜片与电信号发生器的正极连通，下游铜片与电信号发生器的负极连
通。毫伏表的负极（黑夹子）与下游铜片连通。
5. 等老师检查无误后，接通电源，并将电信号发生器的输出电压调到10V。
6. 利用毫伏表的探针测出等势线（要求每隔1V测一条等势线，每条线上不少于5个
点）。
7. 测完8条等势线后，利用等势线与流线之间正交原理，绘制出流网。 8. 实验完后，拆掉连线，倒掉实验盘中的水，清理实验用品。 坐标表： 点号 电压 1 x 2 y 3 y 4 y 5 y 6 y 7 y x x x x x x y 1v 2v 3v 4v 5v