水力学实验指导书(6)

1. 实验中，比托管管头不能露出水面。 2. 比托管管头一定要正对水流方向。 3. 一定要等到测压管液面稳定后才读数。 六、思考题

1. 使用比托管时，为什么要排气？施测过程中，为什么比托管管头不能露出水面？ 2. 测流速时，比托管管头为什么要正对水流方向？ 3. 绘制断面垂线上的流速分布曲线。

比托管测流速记录表（仅供参考）

测点编号 施测点高程▽(cm) 比压计读数 h1(cm) h2(cm) 压差△h (cm) 点流速v 备注 比压计倾角α= 校正系数μ= 槽宽B=

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实验十 水面曲线演示实验

一、实验目的：

在变坡有机玻璃矩型水槽中，演示棱柱体渠道中非均匀渐变流的主要几种水面曲线及其衔接形式。 二、实验设备：

坡度标尺水槽坡度标尺升降机进水升降机出水

实验水槽总长米，宽米，由两段组成，中间由转动铰连接。水槽两端安装有电动升降机和坡度指示器。槽中安装有闸门。 三、实验原理：

在流量、矩形断面、尺寸为一定的明渠中，临界底坡的计算公式：

q2 hk=3

g式中hk为临界水深，q为单宽流量。

ik=

gAkgxk= 22?CkRkBk?CkBk式中Rk、xk、Ck为渠中水深为临界水深时所对应的水力半径、湿周、谢才系数。

为了区别各种坡型，则需首先确定临界底坡。在已知流量的情况下，根据试算法或图解法求临界水深hk，然后计算出临界底坡ik。

另外可以根据断面平均流速和微波相对速度的大小来判断水流的流态。

当v

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v>vw时，水流为急流。

在水流为均匀流状态下，水流为临界流时，水槽的底坡为临界底坡。 水面曲线根据水深划分为三个区，即当实际水深大于正常水深和临界水深时为a区，当实际水深在正常水深和临界水深之间时为b区，当实际水深小于正常水深和临界水深时为c区。根据底坡情况分为五类，即1、2、3、0、〝′〞。由于临界坡度时K——K先与N——N线重合，平坡和反坡时N——N线无限远。所以可归纳为12种类型的水面曲线。

水面曲线的类型和名称列表如下： 水槽底坡情况 a区 水面曲线符号 b区 c区 i>0 iik i=ik i=0 i<0 a1 a2 a3 壅水曲线 b1 b2 b0 b′ 降水曲线 c1 c2 c3 c0 c′ 壅水曲线 水面曲线类型 四、实验步骤： 1. 取掉水槽中的建筑物，接通电源，开启水泵，给水槽供水。 2. 等到水流稳定后（均匀流），点击水面，观察水波的形态，并反复调整水槽坡度，

当微波向上游传播的绝对速度为零时，水流为临界流，水深为临界水深，水槽坡度为临界坡度，并记录。

3. 放下闸门，插入水中。水流稳定后，观察a3和c3曲线。

ci=ik

4. 取掉闸门，调整上下游槽底坡度，使上游坡度（为缓坡），下游坡度（为陡坡）。水

槽上游段尾端出现型降水曲线，在水槽下游段前端出现b1、b2型降水曲线。

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N1N2i1ik

5. 在上下段都安上闸门，使开度都小于实际水深和临界水深，这时会出现a1、a2、c1、

c2水面曲线。

a1N1c1水跃N1N2a2c2水跃a2i1ik 6. 打开闸门，将上段水槽底坡调为0，下段水槽底坡调为逆坡，这时会出现b0、b′

型水面曲线。

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b＇1i2<0

7. 插入闸门，这时会出现c0、c′型水面曲线。

水跃 水跃ˊ ˊ i2<01 五、注意事项

1. 实验时，动作要轻，以免损坏有机玻璃水槽。特别在插入和抽出闸门时一定要轻。 2. 在调节水槽坡度时，升降开关不能从升到降（或降到升），中间一定要暂停。

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