宽顶堰流实验.docVIP

非均匀流水面曲线 实验报告 课程名称：水力学 姓 名: 专业班级： 小 组： 学 号: 同 组 人: 指导教师： 实验日期: 华北电力大学（北京） 可再生能源学院 一、实验目的 1. 观察实用剖面堰和宽顶堰上的水流现象，并观察下游水位对水跃的影响。 2. 测定非淹没宽顶堰和实用剖面堰的流量系数m值，并与经验值进行比较。 3．测定跃后断面的流速分布，求得跃后断面的平均流速。 二、实验类型 综合型 三、实验仪器 实验在玻璃水槽中进行，如图所示。水槽长2.8m、宽b为0.15m、高0.3m；槽中安装WES标准实用剖面堰，堰高P=15cm，设计水头Hd=5cm，设计水头流量系数md=0.502。槽中还可安装宽顶堰，堰高P=8cm，堰顶δ=40cm，直角和圆角进口各一套。水槽下游装有三角堰，用来测定水槽流量Q，槽尾设尾门以控制下游水位，用活动测针沿轨道移动以量测上下游水位。 四、实验原理 （一）堰的分类：根据堰墙厚度或顶长?与堰上水头H的比值不同而分成三种：薄壁堰；实用剖面堰；宽顶堰。（二）堰的流量公式　对图中两种堰流情况的1-1与C-C断面写能量方程，可得收缩断面流速表示式为： 式中：?为流速系数；为堰上总水头，H为堰上水头，v0为上游趋近流速；hc0为收缩断面C-C处水深。　　经过适当假设与简化，得堰流流量公式：　 式中：b为堰宽（即槽宽），b=15cm，m为堰流的流量系数。 （三）堰的流量系数公式　　1. 实用高堰流量系数 当P/Hd1.33为高堰。WES标准剖面堰的流量系数公式为：　　　　　　　　　　式中：Hd为堰的设计水头，md为H0=Hd时的设计水头流量系数。　　2. 宽顶堰流量系数　　（1）直角前沿进口宽顶堰，计算m的公式为：　　　　　　　　　　　　（2）圆角前沿进口宽顶堰，计算m的公式为：　　　　　　　　　　上二式中的P为宽顶堰高度；H为堰顶以上水头。 五、实验内容和要求 （一）实验内容 1. 记录有关常数，如堰宽b、堰高P、设计水头Hd等，记录测针在堰顶、槽底处的零点读数。 2. 进水节门置于增大开度，开动水泵，调节尾门，使堰后水跃呈远驱形态，仔细观察堰流现象。用测针细致量测三角堰上游水面读数，根据三角堰流量计算关系式，得出实验流量Q值。 3. 用测针细致量测实用堰（或宽顶堰）堰顶高程和堰上游水面读数，从而计算堰上水头H值，应多测几次，以取平均值。以上实验应改变流量5-6次，重复进行实验。 4. 将皮托管置于跃后断面中，抽取皮托管内的空气，量测跃后断面流速的分布；用测针量测跃后断面的槽底和水面读数。 （二）实验要求 1．根据测得流量Q和堰上水头H等值，计算实用剖面堰或宽顶堰的流量系数m值，并与相应的经验公式计算值作分析比较。2．根据不同流量下的实验结果，在方格纸上绘制WES实用堰的m～H0/Hd关系曲线，或者绘制宽顶堰m～H关系曲线，应用经验公式计算的流量系数m值也画到图上，分析流量变化对流量系数m的影响，探讨其变化规律。3．在方格纸上绘制跃后断面流速分布的h～u关系曲线，根据流速分布曲线，积分求得其平均流速；利用测得流量和跃后断面的面积，求得其平均流速，对二者作分析比较。 六、注意事项 1. 量测实用堰上游水位断面1-1，一般应在距离堰的前沿约（3～5）H处，可免除溢流水面自由降落的影响。对宽顶堰也应如此。2. 量测跃后断面流速分布时，应保持水跃位置基本稳定。 七、实验数据处理与分析 实验有关常数 堰闸实验仪 堰高P（cm） 宽顶堰厚度δ（cm） 槽宽b（cm） 三角堰零点读数（cm） 8 40 15 20.76 由三角堰流计算关系式，即Q=C0*H5/2,C0=1.4,求得各实验流量Q 三角堰零点读数（cm） 三角堰堰前读数（cm） 堰前水深（cm） 流量Q（cm3） 20.76 29.5 8.74 316.16 20.76 27.18 6.42 146.21 20.76 25.46 4.7 67.05 20.76 27.45 6.69 162.07 20.76 29.07 8.31 278.70 用测针细致量测宽顶堰堰顶高程和堰上游水面读数，从而计算堰上水头H 宽顶堰零点读数（cm） 宽顶堰堰前读数（cm） 堰前水深（cm） 22.3 27.78 5.48 22.3 25.6 3.3 22.3 24.29 1.99 22.3 25.96 3.66 22