水面曲线实验.docVIP

水面曲线实验 一、实验目的要求 1．观察棱柱体渠道中非均匀渐变流的十二种水面曲线。 2．掌握十二种水面曲线的生成条件。 二．实验装置 图12.1水面曲线实验装置图 1自循环供水器2．实验台 3．可控硅无级调速器4．溢流板 5．稳水孔板 6．变坡水槽7．闸板8．底坡水准泡 9．变坡轴承 10．长度标尺 11．闸板锁紧轮 12．垂向滑尺 13．带标尺的升降杆 14．升降机构 为改变明槽底坡，以演示十二种水面曲线，事实验装置配有新型高比速直齿电机驱动的升降机构14．按下14的升降开关．明槽6即绕轴承9转动，从而改变水槽的底坡，坡度值由升降杆13的标尺值和轴承9与升降机上支点水平间距()算得，平坡可依底坡水准泡8判定．实验流量由可控硅无缎调遣嚣l调控，并用重量法(或体积法)测定，槽身设有两道闸板．用于调控上下游水位。以形成不同水面线型。闸板锁紧轮ll用以夹紧闸板。使其定位，水深由滑尺12量测。 三、实验原理 如图12.2所示．十二种水面线分别产生于五种不同底坡。因而实验时，必需先确定底坡性质，其中需测定的，也是最关键的是平坡和临界坡。平坡可依据水准泡或升降标尺值判定。临界底坡应满足下列关系： 图 12.2 式中，分别为明槽临界流时的湿周、谢才系数、槽宽、水深和水力半径；n为为糙率。(以上公式单位均取米.秒)。 临界底坡确定后，保持流量不变，改变渠槽底坡，就可形成陡坡（），缓坡，平坡和逆坡（），分别在不同坡度下调节闸板开度，则可得到不同型式的水面曲线。 四、实验方法与步骤 1、测记设备有关常数。 2、开启水泵，调节调速开关使供水量最大，待稳定后测量过槽流量，重测两次取其均值。 3、计算临界底坡值。 4、操纵升降机构，至所需的高程读数，使槽底坡度观察槽中临界流(均匀流)时的水面曲线。然后插入闸板2，观察闸前和闸后出现的型水面曲线，并将曲线绘于记录纸上。 5．操纵升降机构使槽底坡度出现（使底坡尽量陡些），插入闸板2，调节开度，使渠道上同时呈现水面曲线，并绘于记录纸上。 6．操纵升降机构，使槽中分别出现(使底坡尽量接近于0)、，插入闸板l，调节开度，使槽中分别出现相应的水面曲线，并绘在记录纸上。(缓坡时，闸板1开启适度，能同时呈现型水面线)。 7．实验结束，关闭水泵。 注：在以上实验时．为了在一个底坡上同时呈现三种水面曲线，要求缓坡宜缓些，陡坡宜陡些。 五、实验成果及要求 1．记录有关常数： (两支点间距) 2、记录及计算 流量: 体积 时间 流量 计算临界底坡（以米，秒为单位） 3．定性绘制水面线并注明线型。 六、实验分析与讨论 1．判别临界流除了采用方法外，还有其他什么方法? 2．分析计算水面线时，急流和缓流的控制断面应如何选择?为什么? 3．在进行缓坡或陡坡实验时，为什么在接近临界底坡情况下，不容易同时出现三种水面线的流动型式? 4．请利用本实验装置，独立构思测量活动水槽糙率n的实验方案。(假定水槽中流动为阻力平方区)。