《水力学》期末考试实验指导书
水力学实验指导书.概要
《水力学》实验指导书编者：水力学课成组二OO九年九月绪言一、实验的意义和目的：水力学是一门技术科学，它是力学的一个分支，水力学是以水为主要研究对象。
依据水力学的特点，水力学实验就更有它的重要性。
我们知道水力学问题，是个错综复杂的问题，它的复杂性就在于影响它的因素很多。
不只是由理论分析所能解决。
有不少水力学公式都是通过实验而总结出来的。
在某些场合，实验就成为解决问题的主要途径。
因此，水力学实验，无论对从事理论研究或对解决生产实际问题都具有极其重要的意义。
水力学教学实验的目的主要有以下几个方面：1、观察流动现象，扩大感性认识，提高理论分析的能力。
2、验证力学原理，测定经验系数值，以巩固所学的理论知识。
3、学会使用实验室的基本量测仪器，掌握一定的实验技能。
4、培养分析实验数据、整理实验成果及编写实验报告的能力。
5、培养严谨踏实的科学作风以及爱护国家财产的良好品德。
二、学生实验守则：1、实验前必须认真进行预习预习时应仔细阅读实验指导书及有关的教材资料，明确实验的目的、要求和相关的实验原理，了解操作步骤和有关的仪器设备，做到心中有数，并列绘出实验需要的表格。
2、严肃认真进行实验到实验室后必须保持安静，不得谈笑喧哗，不准吸烟，不准乱动与本实验无关的设备。
实验前应先组成小组，由小组长负责召集本组同学讨论试验步骤及量测项目，并进行分工轮换，以便有条不紊和协调一致地进行实验。
3、保持良好的科学作风实验时，应尊重原始实验数据，不得任意更改。
实验后，应进行必要的检查和补充，经指导教师同意后，方能离开实验室。
实验课程完成后，应及时整理实验数据，绘制所要求的关系曲线和认真编写实验报告，按时上交批改。
4、遵守规章制度，爱护国家财产实验时必须遵守实验室各项规章制度，服从教师和实验人员的指导，严格遵守操作规程，如发生事故或损坏设备，应立即向指导教师和实验人员报告，查清责任，按学校有关规定赔偿和处理。
实验中特别注意人身和仪器设备的安全，尽量保持场地的整洁卫生，实验完毕后必须将场地打扫干净，仪器设备按原状整理好。
水力学实验指导书
《水力学》实验指导书编者：水力学课成组（一）水静力学实验一、实验目的要求1、掌握用测压管测量静水压强的技能；2、验证不可压缩水静力学基本方程；3、通过对诸多水静力学现象的实验分析研讨，进一步提高解决静力学实际问题的能力。
二、实验装置本实验的装置如图1.1图示图1.1 水静力学实验装置图1.测压管;2.带标尺测压管;3.连通管;4.真空测压管;5.U 型测压管;6.通气阀;7.加压打气球;8.截止阀;9.油柱; 10.水柱; 11.减压放水阀。
说明1、所有测管液面标高均以标尺（测压管2）零读数为基准；2、仪器铭牌所注D C B ∇∇∇、、系测点D C B 、、标高；若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准，则D C B ∇∇∇、、亦为D C B Z Z Z 、、；3、本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。
三、实验原理1、在重力作用下不可压缩水静力学基本方程c o n s t pz =+γ或 h p p γ+=0 (1.1) 式中： z ——被测点在基准面以上的位置高度；p ——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p 0——水箱中液面的表面压强； γ——液体容量；h ——被测点液体深度。
另对装有水油（图1.2及图1.3）U 型测管，应用等压面可得油的比重0S 有下列关系： 21100h h h S +==ωγγ （1.2）图（1.2） 图1.3据此可用仪器（不用另外尺）直接测得0S 。
四、实验方法与步骤1、搞清仪器组成及其用法。
包括： 1）各阀门的开关；2）加压方法 关闭所有阀门（包括截止阀）。
然后用打气球充气。
3）减压方法 开启筒底阀11放水；*该式推导如下：当U 型管中水面与油水面齐平（图1.2），取其顶面为等压面，有P O1=r W h 1=r o H (1.a)另当U 型管中水面和油面齐平（图1.3），取其油水界面为等压面，则有P 02+r w H=r 0H 又是 P 02=-r w h 2=r o H-r w H (1.b)由(1.a)、 (1.b)两式联解可得：H=h 1+h 2代入式(1.a)得：211h h h r w+=γ (1.c)注：表中基准面选在Z C= cm Z D= cm44）检查仪器是否密封 加压后检查测管1、2、5液面高程是否恒定。
水力学实验指导书
一、静水压强实验一、 实验目的1.测定静水中某点的压强，加深对静压公式h P P γ+=0的理解。
2.加深理解位置水头、压强水头及测管水头的基本概念，观察静水中任意两点测管水头γPZ +=常数。
3.观察真空现象，加深对真空压强、真空度的理解。
4.测定液体的重度。
二、实验设备简图三、计算式重力作用下不可压缩液体的静压方程为：C PZ =+γ(1)式中Z 表示相对基准面单位重量水体所具有的位能（又称位置水头）、γP为该点单位重量水体的压能（又称压强水头）、C PZ =+γ表明静水中所有各点的测管水头(总能量)是相等的。
当静止液体具有自由表面时，可以得到任一点的压强P 的表达式为：h P P γ+=0(2)。
此式为重力作用下的液体平衡方程，或称静止液体基本方程式。
四、实验步骤1.打开通气阀，使容器水面的压强a P P =0，分别读测压管5、6、7的水面读数，并记录。
2.关闭通气阀，提高调压水箱的位置，使密闭容器水表面压强a P P >0，读测压管5、6、7及1、2、3、4水面读数，并记录。
3.降低调压水箱的位置，使密闭容器水表面压强a P P <0，读测压管5、6、7读数，并记录。
四、成果要求及分析1.根据表1中的数值，按表2中的要求项目进行计算，将结果填在表2中。
2.用实验结果说明静止液体压强的基本规律。
二、能量方程实验一、实验目的1、观察测量恒定流条件下各过流断面能量的损失与转化；2、测量各测点单位重量水体的测压管水头pZr+及粗细管中心点的流速。
二、实验设备简图具有恒压装置的供水系统。
实验管道用透明材料制作，有U型管，突然放大及突然缩小管件组成。
在粗细管中心各设一测速管。
各测点与测压管相连，测压管的顶部连通，形成比压计。
1，水泵2，稳压箱3，压力表4，放气调压阀5，泄水槽6，转向管7，比压计8，通气管夹9，上游阀门10，下游阀门11，量水箱泄水阀12，量水箱13，实验段三、实验原理水流运动时具有三种能量形式，位置势能以Z表示，压强势能以pr表示，动能以22Vgα表示。
水力学实验指导书
1水力学实验指导书第一节静水压强实验一、实验目的与要求1. 观察在重力作用下，液体中任意两点A、B的位置高度z、测压管高度p和测压管水头H(Hzp)，验证静水压强公式。
加深理解水静力学基本方程式的物理意义和几何意义，理解位置水头、压强水头及测压管水头等基本概念；2. 学习使用液体压力计测压强，测量当p0pa(pa为大气压强)、p0pa、p0pa时的A、B两点的绝对压强和相对压强。
3. 测定表面压强的真空度，加深对真空压强、真空度的理解；4. 学习测量液体比重的方法。
二、实验装置静水压强实验装置如图1所示。
4#6 #5 #4 #3 #2 #113P0Z0Z6Z4Z2Z12hh酒精Z3AZ5B图1 静水压强实验装置图1.水箱；2.测压管；3.升降调压筒；4.气门。
三、实验原理水静力学讨论静水压强的特性、分布规律及如何根据静水压强的分布规律来确定静水总压力。
1静水压强的特性流体静止时不承受切应力，一旦受到切应力时就产生变形。
从这个定义出发，可以认为在静止的液体内部，所有的应力都是正交应力。
因此，静水压强具有两个特性：1. 静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面；2. 任一点静水压强的大小和受压面的方向无关，或者说作用于同一点上的各方向的静水压强大小相等。
静水压强的基本方程在重力作用下，处于静止状态下的不可压缩均质液体，其基本方程为。
Z1p1Z2p2C式中，Z—单位重量液体相对于基准面的位置高度，称位能或位置水头；p—单位重量液体的压能或压强水头； p1,p2—静止液体中任意两点的静水压强；—液体的容重。
该方程表明静止液体中任意一点的单位位能和单位压能之和为常数。
该方程也可以写为。
pp0h上式表明在静止液体中，液面下任一点的静水压强等于液面压强与从该点到液面的单位面积上的液体重量之和。
液面压强遵循巴斯加原理，将等值地传递到液体内部所有各点上。
所以表面压强为一定值时，静水压强是水深的函数，即只随水深变化。
水力学实验学生指导书19页word
目录实验须知 (1)实验一自循环流动演示实验 (5)实验二水击综合实验 (2)实验三流体静力学实验 (16)实验四雷诺实验 (36)实验五不可压缩流体恒定流能量方程(伯努利方程)实验 (31)实验六不可压缩流体恒定流动量定律实验 (39)实验须知一、实验基本要求1．认真预习实验讲义、教材的有关原理部分，弄懂实验的大致步骤、主要设备、实验方法，熟悉实验中要接触的化学物质的物理、化学性质及操作时应注意的事项，完成预习报告。
2．实验过程中，认真操作，细心观察，深入思考，以科学的态度填写实验原始数据记录。
3．实验结束后，认真处理数据，完成思考题，并编写项目齐全、整洁、清楚的实验报告。
二、实验注意事项1．遵守实验室的各项制度，听从指导教师的安排。
2．准时进入实验室，不准吸烟、吃零食，不准大声喧哗。
3．爱护各种仪器设备（电动搅拌器、循环水真空泵、电炉、各类玻璃仪器），轻拿轻放，未经指导教师同意不得动用与本实验无关的仪器。
4．对实验中损坏的仪器应及时登记，并报告指导教师，等待处理。
5．格外注意水、电的使用，防止触电及热灼伤发生，电炉严禁直接放在实验台上加热。
6．在实验过程中，保持实验室整洁卫生，实验台面无杂物、无积水，实验完毕，一好水电阀门。
7．实验数据（实验现象及产量）记录经指导教师签字后方可离开实验室。
三、实验报告实验报告是实验的总结，整理实验结果也是一种基本训练。
因此，要求各自独立完成实验报告。
实验报告文句应力求简明，书写清楚，正确使用标点。
实验报告封面上中应正确填写出课程名称、专业、班级、姓名等信息。
应在规定时间内交给指导教师批阅。
实验报告应包括下列内容：1．实验目的及要求2．实验原理3．实验步骤（包括主要仪器、药品和实验方法及步骤）4．数据记录及处理（含实验现象及产量）5．实验结果讨论与思考题实验一自循环流动演示仪一、实验目的1、显示逐渐扩散、逐渐收缩、突然扩大、突然收缩、壁面冲击、直角弯道等平面上的流动图像。
水力学实验指导书
水力学实验Name:Time:前言水力学实验课的基本任务是：观察分析水流现象，验证所学理论，学会和掌握科学实验的方法和操作技能，培养整理实验资料和编写实验报告的能力。
在进行实验的过程中，要注意培养自己的动手能力和独立工作的能力。
使每个实验者有观察现象，进行操作和组织实验的机会，并能独立进行整理分析实验成果，受到实验技能的基本训练。
各项实验分别介绍了每个实验的目的、原理、实验设备、步骤、注意事项，以及可供实验者编写实验报告时参考的表格。
实验1 能量方程验证实验一、实验目的：1. 实测有压输水管路中的数据，绘制管路的测压管水头线和总水头线，以验证能量方程并观察测压管水头线沿程随管径变化的情况。
2. 掌握“体积法”测流量的方法。
二、实验设备：实验装置由实验桌、供水系统、回水系统、量测装置、实验管道等组成。
其中实验管道由直管、收缩渐变管、扩散渐变管、弯管组成，在管道内安装有微型毕托管，并有连通管与测压管相连接，实验管道壁上开有测压孔，同样有连通管与测压管相连接。
三、实验原理： 1. 在直管、渐变管壁上开的测压孔所测的数值即是测压孔所在位置断面的测压管水头，即z+gp。
将各断面的测压管水头水位沿流向连接起来，即是测压管水头线。
2. 用体积法可测出管道通过的流量，利用连续性方程可计算出各断面的平均流速和流速水头，将各断面的测压管水头与该断面流速水头相加，即可得到该断面的总水头。
各断面的总水头的连线，即为总水头线。
3. 微型毕托管所测的水头为毕托管管嘴所在位置的总水头。
四、实验步骤：1. 熟悉实验设备后，打开尾阀，接通电源，启动供水系统。
2. 等到供水稳定后，用洗耳球排除测压管中的气体。
关闭尾阀，观察测压管中的水位是否在同一水平面上，判断是否排完气体。
3. 打开尾阀，调节流量，使测压管水位在适当高度。
等到水位稳定后，开始测量。
管道断面直径、面积表：水头数据记录表：(仅供参考)流量测定记录：(五、注意事项：1.流量不要太大，以免有些测压管水位过低，影响读数，甚至引起管道吸进空气，影响实验。
水力学实验指导书2012-3-16
伯诺里方程实验一部分：实验预习报告一、实验目的要求1．掌握恒定总流的能量方程。
2．掌握有压管流中水动力学的能量转换特性。
3．掌握渐变流过流断面压强分布。
4．认识离心惯性力对动水压强的影响。
5．掌握管流流量、压强等水动力学要素的实验量测方法。
6．掌握有压管流总水头线、测压管水头线的绘制方法。
二、实验原理均匀流或渐变流过水断面上的压强分布服从于水静力学规律。
而当水流沿弯管运动时，由于离心惯性力作用，外侧压强大，内侧压强小，过水断面上的压强分布不再服从于水静力学规律。
在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。
可以列出进口断面至另一断面的伯诺里方程式，从已设置的各断面的测压管中读出测压管水头值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速及流速水头，从而即可得到各断面测压管水头和总水头。
三、主要仪器设备及耗材主要实验设备：自循环能量方程实验仪。
实验耗材：塑料管、调速器、量筒、秒表等。
四、实验方法与步骤1．准备熟悉实验装置，记录有关常数。
2．开启水泵。
3．关闭调节阀，检查所有测压管水面是否齐平。
如不平则需查明原因并加以排除。
4．打开调节阀，观察1）测压管水头线和总水头线的变化趋势；2）位置水头、压强水头之间的相互关系；3）渐变流断面上测点（2）、（3）的测压管水头是否相同；4）弯管断面上测点（10）、（11）的测压管水头是否相同；5）当流量变化时测压管水头线和总水头线如何变化。
5．当调节阀接近全开时，测计各测压管液面读数，同时用体积法测计流量。
6．改变流量，重复上述测量2次。
7．实验完毕，关闭水泵，清理实验桌面及场地。
第二部分：实验过程记录水箱液面高程▽0= cm；上管道轴线高程▽1= cm管径记录表第三部分：结果与讨论1. 计算流速水头和总水头。
流速水头v22. 绘制最大流量下的总水头线、测压管水头线。
动量定律实验一部分：实验预习报告一 、实验目的要求1．验证恒定总流的动量方程；2．通过对动量与流速、流量等因素间相关性的分析，进一步掌握动量守恒原理。
12级： 水力学实验指导书
工程流体力学实验指导书河北理工大学给排水实验室编者：杨永2014 . 5 . 12适用专业：给排水工程专业、建筑环境与设备工程专业实验目录：实验一：雷诺实验实验二：伯努利方程实验实验三：阻力及阻力系数测定实验实验四：孔口管嘴实验实验操作及实验报告书写要求：一、实验课前认真预习实验要求有预习报告。
二、做实验以前把与本次实验相关的课本理论内容复习一下。
三、实验要求原始数据必须记录在原始数据实验纸上。
四、实验报告一律用标准实验报告纸。
五、实验报告内容包括：1. 实验目的；2. 实验仪器；3. 实验原理；4. 实验过程；5. 实验数据的整理与处理。
六、实验指导书只是学生的指导性教材，学生在写实验报告时指导书制作为参考，具体写作内容由学生根据实际操作去写。
七、根据专业不同以及实验学时，由任课教师以及实验老师选定实验内容。
建筑工程学院给排水实验室编者：杨永 2014.5实验一雷诺实验指导书一、实验目的：（一）观察实验中实验线的现象。
（二）掌握体积法测流量的方法。
（三）观察层流、临界流、紊流的现象。
（四）掌握临界雷诺数测量的方法。
二、实验仪器：实验中用到的主要仪器有：雷诺实验仪、1000mL 量筒、秒表、10L 水桶等三、实验原理：有压管路流体在流动过程中，由于条件的改变（例如，管径改变、温度的改变、管壁的粗糙度改变、流速的改变）会造成流体流态的变化，会出现层流、临界流、紊流等现象。
英国科学家雷诺（Reynolds ）在1883年通过系统的实验研究，首先证实了流体的流动结构有层流和紊流两种形态。
层流的特点是流体的质点在流动过程中互不掺混呈线状运动，运动要素不呈现脉动现象。
在紊流中流体的质点互相掺混，其运动轨迹是曲折混乱的，运动要素发生脉动现象。
雷诺等人经过大量的实验发现临界流速与过流断面的特征几何尺寸管径d 、流体的动力粘度μ和密度ρ有关，即()ρμ、、d f u k =。
由以上四个量组成一个无量纲数，称为雷诺数e R ,即νμρudud R e ==其中：u 为流速，ρ为流体的密度，μ为流体的动力粘度，ν为运动粘度。
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实验一 静水压强实验
一、实验目的 1．通过实验，掌握测量静水压强的基本技能，了解测压计的应用。 2．测定 X 液体的重度。 3．验证不可压缩流体静力学基本方程。
z p C g
二、实验设备
1 23 4 56
kK33 K11 kK22
如图所示，在一全透明密封有机玻璃箱内注水，并由一乳胶管将水箱与一可升降的调压 筒相连，调压筒的顶部与大气连通。水箱顶部装有排气阀 K1，另从孔口 K3 接出管子与测压 排中的三个 U 形比压计中的测管 1，3，5 相通，U 形比压计 1-2 与水箱不连通，内装液体 为油，γ 油<γ 水 ，U 形比压计 3-4、5-6 在测点 A 和 B（底部）与水箱接通。从开关 K2 接出 的管子插入另一容器中的染色水中。
2
五、实验数据记录
水力学实验指导书
有关常数：A 点高程 A =
cm，B 点高程 B =
测管液面高程读数记录
cm， 水 = 1.0×10－3 kg/cm3
测压管液面高程读数（cm）
状态
测次
▽1
▽2
▽3
▽4
▽5
▽6
1
2 p0>pa
3
1
2 p0<pa
3
状态
计算结果表
X 液体容重
测 次
A 点相对压强 pA (N/cm2)
1
水力学实验指导书
打开 K1 时，水箱内液体的表面压强为大气压，当 K1 关闭时，可通过升降调压筒调节水 箱内液体的表面压强，使它高于或低于大气压。
三、实验原理
利用调压筒的升降来调节水箱内液体表面压强和液体内各点的压强。
1．在重力作用下，不可压缩流体静力学基本方程为：
p=p0+γh p ——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；
X
=
3 5
4 6
水
或
X
=
1 5
2 6
水
3．若水箱内气体压强 p0≠pa，则 p1≠p2、p3≠p4、p5≠p6。 当 p0<pa 时，则水箱液体表面真空度 pk=γ 水（▽2－▽1） 用水柱高来表示为：hk=▽2－▽1 四、实验步骤 1．认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。 2．熟悉仪器，记录常数。 3．将调压筒放到最底位置，打开排气阀 K1，使水箱内部气压等于大气压，待水面稳定 后，观察各测管中的液面位置，以验证等压面原理。 关闭排气阀 K1，分三次调高调压筒。每次调高后，等到水位稳定后，记录各测压管水 位读数。 4．打开排气阀 K1，待液面稳定后再关闭 K1（此时不要移动调压筒）。 分三次调低调压筒。每次调低后，等到水位稳定后，记录各测压管水位读数。 5．打开真空管上的开关 K2，可见到容器中的染色水被吸上一个真空高度。
pA=γ 水(▽3－▽A)
B 点相对压强 pB(N/cm2)
pB=γ 水(▽1－▽B)
(N/cm3)
水箱气体真空度 hk
X
=
1 5
2 6
水
（cm） hk=▽2－▽1
1
2 p0>pa
3
1
2 p0<pa
3
六、注意事项 1．升降调压筒时，不能用力过猛，以免损坏仪器。
3
水力学实验指导书
2．测读测压管水面高程时应迅速、准确，并一律以自由液面的凹面中心点位置为准。 观测时，要保持眼睛、凹面中心点及刻度尺的刻度三者在同一水平面上，以排除读数误差。
p0——水箱中液面的表面压强； γ——液体容重；
h——被测点的液体深度。
由此可得
pA=γ 水(▽3－▽A)
pB=γ 水(▽1－▽B)
2．由于 1、3、5 管与水箱顶部连通，所以 1、3、5 管液面压强与水箱液面压强相同， 于是可得：
p0=γ 水(▽1－▽2)= γ 水（▽3－▽4）=γX（▽5－▽6）
5
水力学实验指导书
水头的连线，即为总水头线。
微型比托管所测的水头为比托管管嘴所在位置的总水头。
四、实验步骤
1．熟悉实验设备后，打开尾阀，接通电源，启动供水系统。
2．等到供水稳定后，用吸耳球排除测压管中的气体。关闭尾阀，观察测压管中的水位 是否在同一水平面上，判断是否排完气体。再关闭出水阀门和给水阀，此时能量方程试验管 上各个测压管的液柱高度相同，因管内的水不流动没有流动损失，因此静水头的连线为一平 行基准线的水平线，将其读数记入表格静水头行中。
3．观察和计算流体、管径，能量方程试验管（伯努利管）对能量损失的情况：
打开尾阀，调节流量，使测压管水位在适当高度。等到水位稳定后，开始测量。在能量 方程试验管上布置四组测压管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，全开给水阀门，观察总压沿着水流方向的下 降情况，这说明流体的总势能沿着流体的流动方向是减少的，改变给水阀门的开度，同时用 计量水箱和秒表测定不同阀门开度下的流量及相应的四组测压管液柱高度，记到数据表中。
三、实验原理 在直管、渐变管壁上开的测压孔所测的数值即是测压孔所在位置断面的测压管水头，即
z p 。将各断面的测压管水头水位沿流向连接起来，即是测压管水头线。
用体积法可测出管道通过的流量，利用连续性方程可计算出各断面的平均流速和流速 水，将各断面的测压管水头与该断面流速水头相加，即可得到该断面的总水头。各断面的总
一、实验目的 1．实测有压输水管路中的数据，绘制管路的测压管水头线和总水头线，以验证能量方 程并观察测压管水头线沿程随管径变化的情况。 2．掌握流速、流量等动水力学水力要素的实验量测技能。 3．验证静压原理。 二、实验设备 本实验台由压差板、实验管道、水泵、实验桌和计量水箱等组成。
1.水箱及潜水泵 2.上水管 3.回水管 4.整流板 5.溢流板 6.定压水箱 7.实验细管 8.实验粗管 9. 侧压板 10.调节阀 11.回水箱 12.计量杯 13. 回水管 14.实验桌
五、实验数据记录
序号
测点 编号
Байду номын сангаас
Ⅰ 左右
Ⅱ 左右
Ⅲ 左右
Ⅳ 左右
流量 cm3/s
1
2
管中心线距基 准高 管内径 cm
6
位置水 头 cm
静水头
水力学实验指导书
计算结果表
断面编号
1
2
3
4
断面平均流速 v(cm/s)
流速水头 v2 (cm) 2g
测压管水头 z p (cm)
3．读数时，注意测管标号和记录表中要对应。 七、思考题 1．简述如何测定容器内液体任意点的静水压强。 2．在什么状态下，U 型管两边的液面在同一水平面上？ 3．在实验中，调压筒的作用是什么？ 4．试分析产生量测误差的原因，并指出在实验中应该采取哪些措施尽可能减小误差。
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实验三 能量方程验证实验