基于先进量测设备的弯道水流特性实验设计
弯道水流实验
实验一弯道水流实验1. 实验目的要求弯道是平原河流中最常见的局部河段。
弯曲性河流就是由一个个反向河湾与直段连接而成，分汊河流的个别汊道也常常发展为弯道，甚至顺直型河流在枯水季节的河槽也具有弯曲的形状，弯道水流的特征与相应的泥沙运动、河床演变等密切相关。
（1）观察弯道上的水流情况，增加对弯道环流的认识；（2）了解弯道水流的纵、横向流速分布规律（3）弯道水面纵、横向比降及凹岸水面超高值的沿程变化规律2. 实验仪器设备。
（1）360度道水槽（R=1米）。
（2）流速仪，带刻度可测流向的活动测针架，水位测针，钢卷尺。
（3）模型沙、高锰酸钾，木屑等示综剂。
3.实验准备（1）启动供水系统，调节进水流量及弯道水槽尾门水位，使实验段水流平稳，水深控制在15—20cm之间；（2）布置测量断面及测点位置：在弯道内布设0°、60°、120°、180°、240°、300°、360°等七个测量断面，在弯道槽上、下游直段上分别布设一个测量断面。
（3）放好测架，安装好流速仪及水位测针。
4. 实验步骤（1）在各个测量断面上两侧（测点距槽壁各5cm）和中轴线上用活动测针测量水面高程。
（2）使用流速仪以三点法测量弯道0°、60°、120°、180°、240°、300°、360°等七个测量断面的流速与流向。
测量垂线的布置与测量水面高程时相同。
（3）在水面施放木屑及高锰酸钾等示踪剂、床面施放模型沙，观察弯道水流水面、水流内部水质点运动轨迹以及弯道床面推移质泥沙的运动情况。
5. 实验注意事项（1）弯道水流是典型的三维水流，实验室应注意观察水流及示踪剂、模型沙的运动情况。
（2）测弯道不同断面流速时要及时调整，保持流速仪测桨轴向与测点水流流向一致。
（3）若采用沿流程安装的固定水位测针测量水面高程时，应先按统一的基准面确定各测针零点高程。
弯管流量计水流特性的数值模拟及流量系数的试验研究的开题报告
弯管流量计水流特性的数值模拟及流量系数的试验研究的
开题报告
一、课题研究背景及意义
弯管流量计是一种常见的流量测量仪器，被广泛应用于石油、化工、电力等工业领域。
通过测量弯管内流体的压差，利用伯努利方程计算流量。
然而，不同工况下弯
管流量计的流量系数往往存在较大的偏差，影响测量精度。
为了更准确地预测弯管流量计的水流特性，本课题计划进行数值模拟，探究弯管内流体流动的各项参数对流量测量的影响，并与实验结果进行对比，验证数值模拟的
可靠性，为实现弯管流量计的快速准确测量提供理论指导。
二、研究内容及技术路线
1. 数值模拟部分
（1）建立弯管流量计的三维数值模型；
（2）基于ANSYS Fluent软件，采用k-ε湍流模型对弯管流量计的水流特性进行
数值模拟；
（3）对流场中的压力、速度、流线、涡旋及湍流强度等参数进行分析，探究其
对流量测量的影响。
2. 实验部分
（1）搭建实验装置，同时测量弯管流量计的入口、出口压力差和流量；
（2）通过实验数据计算弯管流量计的实际流量系数；
（3）与数值模拟结果进行对比，验证数值模拟的可靠性。
三、预期成果
本课题的预期成果包括：
（1）建立弯管流量计的三维数值模型，并基于ANSYS Fluent软件开展数值模拟；
（2）探究弯管流量计内部流体流动的各项参数对流量测量的影响，发现并分析
影响流量系数的主要因素；
（3）通过实验数据计算弯管流量计的实际流量系数，与数值模拟结果进行对比，验证数值模拟的可靠性；
（4）提供弯管流量计的水流特性分析及快速准确测量的理论指导。
弯道凹岸横向取水口水力特性的试验研究
矩 形 ： ×高 ＝ ．０ｍＸ ． 中心 线 长 ２０ Ｉ 宽 ０３ ０４ ｍ， ０ ．０Ｉ。 Ｔ 干水 槽 与 支 水槽 平 底 相 接 ，取 水 口的位 置 选 择 在 与弯 道 起始 处 成 ４ ￣ 的 凹岸 处 ， ５角 并使 弯 道 的 中心 线 与 取 水 口的 中心 线 夹 角为 ４ ￣取水 口 口 门断 面 ５， 尺 寸 ： 高 ＝ ． ０４ 干水 槽 来水 量 采 用 宽× Ｏ４ ｍｘ ． ｍ。 ２ ０ 量 水 堰 量测 ， 型 上游 进 口处 设 有稳 流 栅 ， 效 地 模 有 削减 了进 口水 流 紊 动 对 弯道 水 流 产 生 的 干 扰 。 干 水 槽 和支 水 槽 的 末 端 处均 设 有尾 门 ， 目的 是 为 了 控 制 水槽 的水 深 ，同 时也 为 防止 尾 水 的 跌 落 而对
度 ， 中 ｒ ０２ 其 ／ ．３底部 分 水 宽 度最 小 ， 实际 应 用 中 ＝ 在 可 以有效 地 防 止河 床底 部泥 沙 进入 取 水 口。
流流量。
・
３ 试 验 结 果 分 析
３１ 分 水 宽度 的确 定 ．
分 水 宽度 即抵 达取 水 口 口门下 游 边 缘 的流 线
６ ・ ０
２ １ 年第 ５ ０１ 期
东 水 利水 电
水利科 研
在 弯 道 进 口断 面距 凹岸 岸 边 的距 离 。ｒ ０２ ／ ．３时 不 ＝
裘 １ 试 验 方 案 参 数
方 ÷ ． ＱＱ ｍ ／ ｋ Ｒ Ｆ 案 善 ， ｘ Ｖ 锄 锄 ｅ ， ｗ／ ｂ ／ ｏ／ ｒ
１ ３ ． ｏ ３３ ００ ．４ ０１ ．１ ０１ ．９ ６ ２ １ ６ ０ ４ ０ １ ｏ ７ ９ ．６ ． ２
流速 测 量 采 用美 国 Ｓｎｅ 司 的 三 维超 声波 ｏｔｋ公 多 普 勒 流 速 仪 （Ｄ ， 点 位 置在 探 头 以下 ５ｃ Ａ Ｖ）测 ｍ 处， 本试验 中流速 的测点 范 围为水面 下 ６ｃ 至床面 ｍ
连续弯道水流特性的试验研究
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａｎ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｍａ ｄ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｉｎ ｒ ｇ ｉ ｒ ｖ ｅ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏｒ ｆ ｍ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ — ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ；ｆ ｏ ｒ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｌ ｆ ｏ ｗ ｖ ｅ —
４ ． Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ，Ｙ ｅ ｌ ｌ ｏ ｗ Ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ，Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ４ ５ ０ ０ ０ ３ ，Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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弯曲的水流实验现象
弯曲的水流实验现象弯曲的水流实验现象【引言】水是人类生活中不可或缺的资源，其性质和行为一直以来都备受科学家们的关注。
在研究水流时，人们发现了一种有趣的现象，即水流在通过一定形状的通道时会弯曲。
这一现象引起了科学家们的浓厚兴趣，并进行了一系列的实验来解释其原理。
本文将一步一步回答有关弯曲的水流实验现象的问题，并对实验结果进行解读。
【实验设备】1. 水源：提供水流用的水源，可使用自来水或水箱中的水。
2. 通道：可使用透明的塑料管、玻璃管等材料制作，其形状可以是直线、曲线或其他特殊形状。
3. 流速计：用于测量水流通过通道的速度。
4. 尺子或标尺：用于测量通道的长度。
5. 滴管：用于调整水流的流量。
6. 支架，夹子等：用于固定通道和其他实验设备。
【实验步骤】1. 准备工作：将实验设备进行清洁，并放置于合适的位置，确保通道不会晃动或倾斜。
2. 设置通道：选择一个合适的通道形状，并将其固定在实验台上。
可以根据实际需要设置直线、曲线或其他特殊形状的通道。
3. 测量通道长度：使用尺子或标尺精确测量通道的长度，并记录下来。
这个数据将在后续的实验数据分析中使用。
4. 调节水流流量：使用滴管来控制水流的流量，使其保持恒定。
可以逐渐调节滴管的开口大小，直至满足实验要求为止。
5. 测量水流速度：将流速计放置在通道的出口处，并记录下水流通过通道的时间。
根据通道的长度和时间，可以计算出水流的平均速度。
6. 实验记录：将实验数据进行记录，并进行实验的重复。
可以在不同的水流流量和通道形状下进行多次实验，以获得更准确的数据。
7. 数据分析：根据实验数据进行分析，比较不同条件下的实验结果。
可以观察到水流在通道中的弯曲程度和速度的关系，并进行推理和解释。
【实验结果】经过实验，我们可以得出以下结论：1. 水流在直线通道中保持直线运动，速度基本保持恒定。
2. 水流在曲线通道中会发生弯曲，且弯曲的程度随着通道曲率的增加而增加。
3. 弯曲的水流在曲线的内侧速度较快，曲线的外侧速度较慢。
弯性水流的特性专业论文
毕业论文题目:弯性水流的特性学院(直属系):年级、专业:学生姓名:学号:指导教师:完成时间:目录摘要 (3)1前言 (4)2概述 (5)3.水流概念 (6)4缓流弯道水流的特性 (6)4.1弯道水面横比降及超高 (6)4.1.2水面横比降公式比较 (7)4.2断面环流 (10)4.2.1断面环流成因 (10)4.2.2弯道环流的公式推导 (11)4.2.3环流强度及其分布 (15)4.3弯道中纵向流速的分布 (15)5.急流弯道水流的特性 (17)5.1急流冲击波 (17)5.2急流弯道超高大小和超高位置的研究 (20)6.本人对弯道水流特性的总结及公式推导 (22)6.1缓流弯道公式 (22)6.2急流弯道公式 (24)7 弯道对工程的影响 (25)7.1缓流弯道对工程的影响 (25)7.2急流弯道对工程的影响 (25)8 结论 (26)总结与体会 (27)谢辞 (28)摘要天然河道中，并非每一条河流都呈直线，而是曲曲折折，存在着许多弯道,水在流动的时候受边界条件影响很大，弯道水流是工程实际中经常碰到的一种水流形式。
由于弯道特有的几何特征和几何条件，其水流特性与顺直河道有显著的不同。
弯道中水流流态比较复杂，按其流态可以分为弯道缓流运动和弯道急流运动．本文主要研究了弯道缓流的水流横向比降，断面环流，水流流速分布，水流水面线等，研究了弯道急流的冲击波，超高等。
弯道水流的特性研究对江河治理、航运等方面的科学研究与设计有重要意义，因此，我们应对其进行充分研究，为实际工程提供强有力的科学依据。
关键词：弯道；横向比降；断面环流；流速；冲击波；超高；前言弯道水流是渠道和河道中常见的一种水流运动现象，弯道水流的运动机理和研究成果已在水利枢纽布置，河道、航道整治，取、排水口选址以及码头、港口建设等领域得到了广泛的应用，因此，无论从除害还是兴利的角度，都需要对弯道水流的特性进行充分研究。
本文分别对弯道缓流和弯道急流进行了阐述，较为系统地归纳了弯道水流的特性。
丁坝对弯道水流特性影响的水槽试验和数值模拟研究
丁坝对弯道水流特性影响的水槽试验和数值模拟研究本文采用物理模型试验与数值模拟计算相结合的方法,研究了丁坝附近水流特性及其对弯道水流的影响。
在物理模型试验部分,通过自动水位测量系统和流速测量系统对丁坝附近及弯道的水位、流速进行了测量,并利用测量结果对沿程水位变化、流速分布、回流区长度及紊动能变化等规律进行了研究;在数值模拟计算部分,通过Mike21软件建立了与物理模型相同尺寸的二维水流数值模型,用实验结果对模型进行了验证,并利用此模型对丁坝附近的水位变化、流速分布及回流区长度变化等规律作了进一步的分析。
物理模型试验结果表明:(1)各种工况下的丁坝侧沿程水位均高于丁坝对岸侧沿程水位,且水流经过弯道后,两侧水位才开始恢复至正常水位。
(2)丁坝与弯道进口距离一定,流量不同时:(1)流量越大,同侧沿程最高水位越大,沿程最大横比降越大;丁坝距弯道45cm时,纵比降随进口流量的增大而减小,丁坝距弯道55cm时,纵比降随进口流量的增大而增大。
(2)丁坝与弯道距离较近时,相对回流区长度随流量的增加呈先减小后增大趋势;丁坝与弯道距离较远时,相对回流区长度随流量的增加呈先增大后减小趋势。
(3)丁坝坝头、下游及水槽中间区域的紊动能最大值分布区域均随着流量的增大而增大。
(3)流量一定,丁坝与弯道进口距离不同时:(1)丁坝距弯道越近,同侧沿程最高水位越大,沿程最大横比降越小;丁坝距弯道45cm时,丁坝侧最大纵比降低于丁坝对岸侧最大纵比降,丁坝距弯道55cm时,丁坝侧最大纵比降高于丁坝对岸侧最大纵比降。
(2)随着丁坝与弯道进口距离的变化,在直道中,距丁坝侧边壁较近的纵向流速变化规律均是先减小后增大,距丁坝侧边壁较远的纵向流速变化规律均是先增大后减小再趋于平缓。
(3)当流量较小时,丁坝与弯道进口距离越近,相对回流区长度越长。
(4)随着丁坝与弯道进口距离的增加,紊动能最大值的分布区域有所减小。
数学模型计算结果表明:(1)当丁坝与弯道进口距离一定时,随着流量的增大:(1)丁坝近区水位沿程逐渐上升,坝前的壅水高度与坝后的跌水深度均有所增加,且跌水深度大于壅水高度;丁坝近区沿程各断面横比降呈递增趋势。
变弯的水流实验方法
变弯的水流实验方法我折腾了好久变弯的水流实验，总算找到点门道。
我刚开始就想啊，水都是直流的，怎么能让它变弯呢。
我最先想到的是用东西去挡着水流，就像在路上设个障碍物一样。
我找了个小木板，放在水龙头下面，打开水龙头，水倒是被挡了一下，但那根本不是变弯，而是四处飞溅，搞得一地水，这可真是个失败的尝试。
后来我突然想到摩擦这个事儿。
在生活里，你想改变东西的运动方向，摩擦有时候就能起作用对吧。
我就找了个表面挺粗糙的东西，想着让水顺着这个粗糙面流，说不定就能弯呢。
我找了块砂纸，斜着放在水龙头下，砂纸摩擦力是大，可水一流下就是断断断续续的，根本不能形成那种优美弯曲的水流。
再后来啊，我想到了借助吸引力。
我记得物理课上说过物体之间有重力和吸引力之类的。
我就找了个塑料梳子，在头发上快速摩擦几下，梳子就带上静电了，我想电会吸引轻小的物体，水这么小的分子应该也能被吸引吧。
当我把带电的梳子靠近水流的时候，哎呀，真的看到水流有一点弯曲了，那时候感觉像发现新大陆一样，真是恍然大悟。
不过这弯曲效果不是很明显。
然后我就想能不能让水流受一种持续又稳定的力呢。
然后我又试了用个弯成弧形的吸管。
吸管就像一个特制的通道。
把一端靠近水龙头，水从吸管里流出来的时候，嘿，水流真的按照吸管的弧形变弯了。
这个办法不错，不过要把吸管固定好呢，我就用胶带粘着吸管，这样水流就比较稳定地变弯了。
我感觉这个方法比较靠谱，要是想让水流弯得幅度更大，就把吸管弯得更厉害一点就像给水流设计更弯曲的道路一样。
但是这个过程也有困难，要调整好吸管和水龙头的衔接，不然水会从旁边漏出来或者不能按照想要的弯弯地流出来。
反正，这个变弯的水流实验我是不断地试错之后，才有这些成果的。
不过我还不确定是不是还有更简单或者效果更好的办法呢。
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电 化 教 育 研 究
基 于 先 进量 测 设备 的 弯 道水 流 特 性 实 验 设 计 ①
胡 江 兰 艳萍 陈阳 （ 重庆 交通 大学 水利水 运工 程教 育部 重点 实验室 重 庆
பைடு நூலகம்
弯 曲河 道 是 最常 见的 河 型 之一 ， 因 其 水 流 和 泥 沙运 动 规律 复 杂 ， 河湾 演 变现 象 及 其 机 理 一 直 是 河 流 动 力 学 及 河 床 演 变 学 重 点 关注 的 对 象 ， 弯 曲河 道 的 水 流 及泥 沙运 动 特 性 也成 为 水利 工程 学 科 理 论 和 实验 教学 的 重要内容。 近年来 ， 不 少 针 对 该 类 问 题 的 研 究 被 开 展并 取 得 了一 些 较 好 的 成 果【 Ｉ ’ 。 但 是， 受测 量手 段 的 限 制 ， 弯 道 水 流 运 动 的 学 生 教 学 实验 效 果 则较 差 ， 且少 有 这方 面 的 教 改研 究 ， 远 不如 在流 体 力 学 实验 教 学方 面 的 成 果［ ４ － ６ １ 。 首 先是 教学 实验 采 用的 弯道 水 槽 ， 通 常 都 是底 部封 闭坐 落 于地 面 ， 不 易观 察 和 测 量， 且水流的平稳性较差 ； 而 教 学 过程 中 学 生 使 用 的流 速 仪 多 为旋 桨 式 的单 点流 速 仪， 仅能 测 量 平 均 流 速 ， 无 法 反 映 水 流 的 三 维 运 动形 态 ， 要 测量 弯 道 内部 的 环流 结 构更 不可能 。 因此 ， 以 往 的 这 类 实 验 更 多仅 是 让 学 生 能 动手 参 与 ， 对 学 生 强化 理 论知 识 的认 识和提高学生的创新能力效果较差。 本 文 建 设 了 一 套 高 精 度 的 架 空 变 坡 玻 璃 弯 道水 槽 ， 并 引入 了先进 的 激 光粒 子流 场 测 量仪 和 超 声水 位 计 ， 设计 了一 套弯 道水 流 特 性 的教 学 实验 ， 能 增 强学 生 对理 论 知识 的 理解 ， 大 幅 提 升 学 生 的 实 验 创新 水 平 。
４ ０ ０ ０７ ４） 摘 要： 建设 了一 套先进 的弯道 水流实验 系统 ， 包括高精度 变坡 弯道玻 璃水槽， 激 光柱子成像流速仪（ ＰＩ Ｖ） ， 超 声水位计等 ， 并根据 各仪器 的特性 ， 设 计 了一套 弯道水流杼性 的实验方 法 ， 并将 其用于本科 生的 弯道水流特性教 学实验 ， 增强 了学生对 理论知识的理解 ， 提 升 了学生 的 实验 创新 水 平 。 关键 词 ： 变坡 弯 道玻 璃 水 槽 水流 特 性 教 学 实验 中图分 类号 ： Ｇ ６ ４１ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３ －９ ７ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ Ｏ （ ａ ） 一０ １ ４ １ —０ １
得水 槽 整个 横 向 多个纵 垂 面 的流 场 分布 ， 将 其 按 照水 槽 内 的位 置 画出 流场 图 ， 则 重构 了 弯道 水槽 Ｘ、 ｚ 方 向的形 态 。 第 二 种 是激 光水 平从 水 槽侧 壁 进入 、 相 机 拍 摄水 槽 水 平截 面 的流 场分 布 ， 同样 从水 槽 底部 开 始 向水 面逐 个上 移 拍摄 断 面 ， 可 以获 得 沿水 深 的水 平 流 场分布 ， 重构 了ｘ、 Ｙ方 向 的流 态 。 待 上 述 两 种测 量 模 式 完 成 并 处理 好 数 据以 后， 则 可 以 根 据 给 ｘ、 Ｙ、 Ｚ 坐 标 重 构 测 量区域每个 点的三维流速分 布 ， 进而 重 构 形 成 弯 道 的 三 维 流速 场 ， 弯 道 环 流 及 流 速 大 小 的 分 布 特 征都 能予 以显 示 。 （ 见 图２ （ ｂ ） ） ２． ２ 弯 道水 面 比降的测 量 采 用 沿 程 分 布 干 左 右 岸 的 超 声 水 位 ２实验设计 计， 分 别 测 量 弯 道 凸岸 和 凹岸 的 水 位 变 化 ， ２． １ 弯 道环 流及 三 维流 场的 测量 给 出 水 位 变 化 规 律 并 计 算沿 程纵 比 降 的变 Ｐ Ｉ Ｖ是 利 用高 频 相机 拍 摄激 光 照 亮 了的 化 。 再 利 用 每 个 横断 面 的 两 个超 声 水 位 计 流 体 内部 示 踪 粒 子 运 动 轨 迹 来 反 映 流 速 场 测 量 横 断 面 的 水 位 ， 可 计 算 获 得 弯 道 横 比 的 先进 量测 仪 器 。 根 据Ｐ Ｉ Ｖ的测量 原 理 ， 为 充 降 的 分 布 规 律 及 横 比 降 的 沿 程 变 化 规 律 。 分 反 映弯 道 水流 的 三 维形 态 ， 教 学 实验 设 计 两种 测量模式 相结合 。 一 种是 激 光 垂 直 照 ３结 论 射、 相 机 拍 摄 水 槽 垂 面流 场 的 方 式 （ 见图２ 弯道 水流 特性 实验 课程 的教 学 一直 较为 （ ａ ） ） 。 在 这种 模 式 下 ， 激 光从 水槽 底 部垂 直 向 困难 。 笔者在教 学实践 中进 行 了实验 设备和教 上射入水槽 ， 照 亮水 槽 的纵 垂 面 ， 照相 机 拍 学实验 内容及方 法的改革 ， 通过该 实验能够激 摄纵垂面 ， 可 以 获 得一 个纵 垂 面 的 流场 ； 如 发学生 的求知探 索欲望 ， 因而 本次 实验 教改符 １ 实验仪器介绍 果保 持 相机 位 置 不动 ， 沿水槽 横断 面 方 向（ Ｙ 合 国家 培养创新性 人才的要 求 。 文章 提出其 中 弯 道 水 槽 为 高 精 度 可 变坡 的 Ｕ型 全 通 方 向） 移 动 激 光 照射 位 置并 拍 摄 ， 则可 以 获 主要 的内容 ， 共 同行 参考 ， 希望共同 努力 ， 促进 该 门学科 的实 验教学 及研 究 的进步 。