环状面积上的动水压强近似按静水压强规律分布”，认为该测点可用以测量小管出口端中心处压强值。
气阀8用于实验开始时排除管中滞留气体。 （2）流量测量——智能化数显流量仪
智能化数显流量仪系统包括实验管道内配套流量计、稳压筒、高精密传感器和智能化数显流量仪（含数字面板表及A/D转换器）。该流量仪为管道式瞬时流量仪，测量精度一级。
流量仪的使用方法参见伯努利方程实验，需先排气调零，流量仪所显示的数值为瞬时流量值。
3．基本操作方法
(1) 排气。启动水泵待恒压水箱溢流后，关闭实验流量调节阀13，打开阀8排除管中滞留气体。排气后关闭阀8，并检查测压管各管的液面是否齐平，若不平，重复排气操作，直至齐平，智能化数显流量仪调零。
(2) 测压管水头用测压计测量，基准面可选择在滑动测量尺零点上。 (3) 流量测量。实验流量用阀13调节，记录智能化数显流量仪的流量值。 三、 实验原理
流体在流动的局部区域，如流体流经管道的突扩、突缩和闸门等处(图2)，由于固体边界的急剧改变而引起速度分布的变化，甚至使主流脱离边界，形成旋涡区，从而产生的阻力称为局部阻力。由于局部阻力作功而引起的水头损失称为局部水头损失，用hj表示。局部水头损失是在一段流程上，甚至相当长的一段流程上完成的，如图2，断面1至断面2，这段流程上的总水头损失包含了局部水头损失和沿程水头损失。若用hi（i=1,2…）表示第i断面的测压管水头，即有
1212v11突扩v221v1v2212v12突缩图2 局部水头损失
闸门2?v2
hw?hj?hf1?2?(h1?或 hj?(h1??v122g)?(h2?2g)
?v122g)?(h2?2?v22g)?hf1?2
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局部阻力因数?为
v2??hj/
2g(1) 圆管突然扩大段。本实验仪采用三点法测量。三点法是在突然扩大管段上
布设三个测点，如图1测点①、②、③所示。流段①至②为突然扩大局部水头损失发生段，流段②至③为均匀流流段，本实验仪测点①、②间距为测点②、③的一半，hf1-2 按流程长度比例换算得出。
则 hf1-2＝hf2-3 / 2=?h2-3/ 2=( h2-h3) / 2
h2?h3)?E1??E2?
2g2g2式中hi为测压管水头值，当基准面选择在标尺零点时即为第i断面测压管液位
hj?(h1?)?(h2???v122?v2的标尺读值；E1?、E2?分别表示式中的前、后括号项。
因此只要实验测得三个测压点的测压管水头值h1、h2、h3及流量等即可得突然扩大段局部阻力水头损失。
若圆管突然扩大段的局部阻力因数?用上游流速v1表示，为
? ?hj对应上游流速v1的圆管突然扩大段理论公式为
?v122g
??(1?A12) A2(2) 圆管突然缩小段。本实验仪采用四点法测量。四点法是在突然缩小管段上布设四个测点，如图1测点③、④、⑤、⑥所示。图中B点为突缩断面处。流段④至⑤为突然缩小局部水头损失发生段，流段③至④、⑤至⑥都为均匀流流段。流段④至B间的沿程水头损失按流程长度比例由测点③、④测得，流段B至⑤的沿程水头损失按流程长度比例由测点⑤、⑥测得。本实验仪l3-4=2 l4-B，l B -5＝l5-6，有 hf4-B＝hf3-4/2=?h3-4/ 2，hfB -5＝hf5-6=?h5-6。
则 hf4-5＝?h3-4 / 2+?h5-6=( h3-h4) / 2+ h5-h6
2h3?h4?v5hj?(h4??)?(h5??h5?h6)?E4??E5?
2g22g因此只要实验测得四个测压点的测压管水头值h3、h4、h5、h6及流量等即可得
2?v4突然缩小段局部阻力水头损失。
若圆管突然缩小段的局部阻力因数?用下游流速v5表示，为
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??hj/对应下游流速v5的圆管突然缩小段经验公式为
2?v52g
??0.5(1?A5) A4(3)测量局部阻力因数的二点法。在局部阻碍处的前后顺直流段上分别设置一个测点，在某一流量下测定两点间的水头损失，然后将等长度的直管段替换局部阻碍段，再在同一流量下测定两点间的水头损失，由两水头损失之差即可得局部阻碍段的局部水头损失。 四、 实验内容与方法
1. 测量突然扩大局部水头损失与突然缩小局部水头损失，并测定相应的局部水头损失因数。
参照实验基本操作方法，在恒定流条件下改变流量2~3次，其中一次为最大流量，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量。实验数据处理与分析参考第五部分。
2．设计性实验：利用图1实验装置，设计某开度下阀门的局部阻力因数的测量实验。要求：用二点法测量，设计实验装置改造简图，制定实验方案，并结合实验CAI软件（已随仪器配置），进行计算机仿真实验。 五、 数据处理及成果要求
1．记录有关信息及实验常数
实验设备名称： 实验台号：_________ 实 验 者：______________________ 实验日期：_________ 实验管段直径：
d1 = D1 =__ __?10-2m d2 = d3 = d4 = D2 =__ __?10-2m d5 = d6 =D3 =__ _?10-2m 实验管段长度：
l1-2 = ?10-2m l2-3 = ?10-2 m l3-4 = ?10-2 m l4-B = ?10-2m lB-5 = ?10-2 m l5-6 = ?10-2 m
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2. 实验数据记录及计算结果
表1 局部水头损失实验记录表 次流量qV 数 h1 h2 /(10-6m3/s) 1 2 3 表2 局部水头损失实验计算表 前断面 流量 ?v2次阻力E1? qV 数 形式 2g/(10-6m3/s) /10-2m /10-2m 1 突然2 扩大 3 1 突然2 缩小 3 注：? 对应于突扩段的v1或突缩段的v5。
测压管读数/10-2m h3 h4 h5 h6 后断面 ?v2 2g/10m -2E2? /10-2m hj /10m -2? 理论值 经验值 ? 3．成果要求
(1) 测定突扩断面局部水头损失因数ζ值并与理论值比较。见表1 (2) 测定突缩断面局部水头损失因数ζ值并与经验值比较。见表1 (3) 完成设计性实验。 六、 分析思考题
1．管径粗细相同、流量相同条件下，试问d1/d2（d1 2．结合流动演示仪的水力现象，分析局部阻力损失机理。产生突扩与突缩局部水头损失的主要部位在哪里？怎样减小局部水头损失？ 3．局部阻力类型众多，局部阻力因数的计算公式除突然扩大是由理论推导得出之外，其它都是由实验得出的经验公式。试问，获得经验公式有那些途径？ 七、 注意事项 1．恒压水箱内水位要求始终保持在溢流状态，确保水头恒定。 2. 测压管后设有平面镜，测记各测压管水头值时，要求视线与测压管液面及镜子中影像液面齐平，读数精确到0.5 mm。 3. 其他参见伯努利方程实验。 - 42 - 2-8 沿程水头损失实验 一、 实验目的和要求 1．学会测定管道沿程水头损失因数?和管壁粗糙度?的方法； 2．分析园管恒定流动的水头损失规律、?随雷诺数Re变化的规律，验证沿程水头损失hf与平均流速v的关系。 二、 实验装置 1．实验装置简图 实验装置及各部分名称如图1所示。 K4567①③891011②161514①②④1213321图1 沿程水头损头实验装置图 1. 自循环高压恒定全自动供水器 2. 实验台 3. 回水管 4. 压差计 5. 滑动测量尺 6. 稳压筒1 7. 实验管道 8. 压差数显仪 9. 压差传感器 10. 测压点 11. 实验流量调节阀 12. 供水管及供水阀 13. 旁通管及旁通阀 14. 稳压筒 15.流量传感器 16. 智能流量数显仪 2．装置说明 (1)水泵与稳压器。自循环高压恒定全自动供水器1由水泵、压力自动限制开关、气—水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机，过低时能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响，水泵的供水是先进入稳压器的压力罐，经稳压后再送向实验管道。 (2) 旁通管与旁通阀。由于供水泵设有压力自动限制开关，在供小流量时因压力过高，水泵可能出现断续关闭的现象，为此设有旁通管与旁通阀13，在小流量 - 43 -