孔口与管嘴出流演示水力测试技术.pptx

孔口与管嘴出流演示水力测试技术

目录实验指导03影响流量系数大小的原因04实验装置01实验方法与步骤02

一、实验装置:1.自循环供水器；2.实验台；3.可控硅无级调整器；4.恒压水箱；5.溢流板；6.稳水孔板；7.孔口管嘴。其图内小字标号1#为喇叭进口管嘴，2#为直角进口管嘴，3#为锥形管嘴，4#为孔口；8防溅旋板；9测量孔口射流收缩直径的移动触头；10.上回水槽；11标尺；12测压管。图4-1孔口管嘴出流装置图

测压管12和标尺11用于测量水箱水位、孔口管嘴的位置高程及直角进口管嘴2＃的真空度。防溅板8用于管嘴的转换操作，当某一管嘴实验结束时，将旋板旋至进口截断水流，再用橡皮塞封口；当需开启时，先用旋板档水，再打开橡皮塞。这样可防止水花四溅。移动触头9位于射流收缩断面上，可水平向伸缩，当两个触块分别调节至射流两侧外缘时，将螺丝固定，然后用游标卡尺测量两触块的间距，即为射流收缩断面直径。本设备还能演示明槽水跃。

二、实验方法与步骤：1.记录实验常数，各孔口管嘴用橡皮塞塞紧。2.打开调速器开关，使恒压水箱充水，至溢流后，再打开1#圆角管嘴，待水面稳定后，测记水箱不湎高程标尺读数H1，测定流量Q(要求重复测量三次，时间尽量长些，以求准确)，测量完毕，先旋转水箱内的旋板，将1#管嘴进口盖好，再塞紧橡皮塞。

3.依照上法，打开2#管嘴，测记水箱水面高程标尺读数H1及流量Q，观察和量测直角管嘴出流时的真空情况。4.依次打开3#圆锥形管嘴，测定H1及Q。

5.打开4#孔口，观察孔口出流现象，测定H1及Q，并按下述7b的方法测记孔口收缩断面的直径(重复测量三次)。然后改变孔口出流的作用水头(可减少进口流量)，观察孔口收缩断面直径随水头变化的情况。6.关闭调速器开关，清理实验桌面及场地。

*7.注意事项：(1)实验次序先管嘴后孔口，每次塞橡皮塞前，先用旋板将进口盖掉，以免水花溅开；

(2)量测收缩断面直径，可用孔口两边的移动触头。首先松动螺丝，先移动一边触头将其与水股切向接触，并旋紧螺丝，再移动另一边触头，使之切向接触，并旋紧螺丝，再将旋板开关顺时针方向关上孔口，用卡尺测量触头间距，即为射流直径。实验时将旋板置于不工作的孔口(或管嘴)上，尽量减少旋板对工作孔口、管嘴的干扰；(3)进行以上实验时，注意观察各出流的流股形态，并作好记录。

三、实验指导：结合观测不同类型管嘴与孔口出流的流股特征，分析流量系数不同的原因及增大过流能力的途径。实验结果见表4-1。

表4-1：分类圆角管嘴直角管嘴圆锥管嘴孔口水面读数H1(cm)43.343.443.343.5体积(cm3)486052705070594057805620631060006270535052804960时间(s)21.423.224.330.229.12822.323.324.630.130.228.7流量(cm3/s)227.1227.2208.6196.7198.6200.7283.0257.5254.9177.7174.8172.8平均流量(cm3/s)221.0198.7265.1175.1水头(cm)24.324.431.331.5面积A(cm2)1.1121.1121.1121.150流量系数μ0.9110.8170.9630.613测管负压读数H2(cm)3负压H3(cm)16.0收缩直径dc(cm)0.962项目

收缩断面Ac(cm)0.727收缩系数ε1.01.01.00.6320.9110.8170.9630.970阻力系数ξ0.2050.4980.0780.063流股形态光滑圆柱圆柱形麻花状扭变光滑圆柱侧收缩的光滑圆柱

由实验结果可知，流股形态及流量系数如下：圆角管嘴出流的流股呈光滑圆柱形，μ＝0.911直角管嘴出流的流股呈圆柱形麻花状扭变，μ＝0.817；圆锥管嘴出流的流股呈光滑圆柱形，μ＝0.963；孔口出流的流股在出口附近有侧收缩，呈光滑圆柱形，μ=0.613

四、影响流量系数大小的原因有：(1)出口附近流股直径，孔口为dc＝0.962cm，dc/d＝0.8，其余同管嘴的出口内径，dc/d＝1。(2)直角进口管嘴出流，μ大于孔口μc，是因为前者进口段后由于分离，使流股侧收缩而引起局部真空(本实验实测局部真空度为16cmH2O)，产生抽吸作用从而加大过流能力。后者孔口出流流股侧面均为大气压，无抽吸力存力。

(3)直角进口管嘴的流股呈扭变，说明横向脉速大，紊动度大，这是因为在侧收缩断面附近形成漩涡之故。而圆角进口管嘴的流股为光滑圆柱形，横向脉速微弱，这是因进口近乎流线形，不易产生漩涡之故，所以直角管嘴比圆角管嘴出流损失大，μ值小。

(4)圆锥管嘴虽亦属直角进口，但因进口直径渐小，不易产生分离，其侧收缩断面面积接近出口