第10章局部阻力系数实验

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1、第10章局部阻力系数实验10.1实验目的和要求1.掌握测量局部阻力系数的方法；2.测量管道突然扩大、突然缩小时的局部阻力系数；3.了解影响局部阻力系数的因素10.2局部阻力系数实验的原理水流在流动过程中，由于水流边界条件或过水断面的改变，引起水流A部各质点的流速、压强也都发生变化，并且产生旋涡。在这一过程中，水流质点间相对运动加强，水流内部摩擦阻力所作的功增加，水流在流动调整过程中消耗能量所损失的水头称为局部水头损失。局部水头损失的一般表达式为式中，为局部水头损失；f力局部水头损失系数，即局部阻力系数，它是流动形态与边界形状的函数，即（=/（边界形状，Re），—般水流的雷诺数久足够大时

2、，可以认为（系数不再随，而变化，可视作为一常数；v为断面平均流速，-•般用发生局部水头损失以后的断妞平均流速，也有用损失断前的平均流速，所以在计算或查表时要注意区分。局部水头损失可以通过能量方程进行分析。图10-1为一水流突然扩大的实验管段，在发生局部水头损失前后取断而1-1和2-2（两个断而应属渐变流）写能量方程得图10-1局部水头损失分析简图22(10-2)v（^）-（z2+ZZ2g式中，(z,+A)-(z2+A)力断面1-1和2-2的测压管水头差；vrv2分别为1-1断面和7"Z2-2断面的平均流速。管道局部水头损失0前仅有断面突然扩大(图10-1)可利用动量方程，能量方程和连续方

3、程进行理论分析，并可得出足够精确的结果，其它情况尚需通过实验方法测定局部阻力系数。对于管道突然扩大，理论公式为/?.二((10-3)72g由连续方程解出v1或v2代入上式可分别得/z,=(^--1)2-^-,C=(A_1)2(10-4)J為2gW人,A,(10-5)式中，Al、A2分别为断面1-1和2-2的过水断面面积；叫做突然放大的局部阻力系数。由式(10-4〉和(10-5)可以看出，突然扩大的局部水头损失可以用损失前的流速水头或者用损失后的流速水头表示，但两种表示方法其阻力系数是不一样的，在应用中要注意应用条件。对于断面突然缩小的情况，目前尚没有理论公式，对于d2/人＜0.1的情况，

4、有下而的经验公式［1］//..=0.5(1(湘小=0.5(1-(10-6)对于断而突然缩小的其它而积比，其阻力系数可用表10-1查算［2］。或者用经验公式(10-7)计算表10-1突然缩小时不同面积比的阻力系数由于突然缩小目前尚没有理论公式，测量结果与经验公式和表中所给定的值有一定的差距，所以仍需进一步研宂。10.3局部阻力系数实验的仪器设备实验装置为自循环系统，包括供水箱、水泵、突然扩大实验压力管道、突然缩小实验压力管道、测压管、调节阀、接水盒、盛水界器、回水系统。实验仪器为两种，一种是传统的量测方法，仪器为测压排、量筒、钢尺和秒表；另一种为自动化的量测方法，仪器为导水抽屉、限位开关、

5、双通道差压传感器、称重传感器、排水泵及水位流量电测仪组成。水位流量电测仪可显示重量、时间、压差。实验的没备仪器如图10-2所示。测压排凹水官水箱水泵图io-2局部阻力系数实验装a10.4局部阻力系数实验的方法和步骤1.记录有关常数，如大管管径名和小管管径6/2;2.打开供水泵和管道上的调节阀门，使管中充满水。3.关闭出水阀门，打开测压排上的排气阀门，将管道和测压排中的空气排出，并检验空气是否排完。4.调节出水阀门，待水流稳定后，用量杯和秒表测量流量，用钢尺测量压差。5.调节尾水阀门，使流量逐渐减小或增加，重第4步#次。6.实验结束后将仪器恢复原状。10.5数据处理和成果分析1实验记录实验

6、设备名称仪器编号同组学生姓名已知数据：突然放大管：d'=cmd2=cm测次传统实验方法水位流ft测ft仪流.01突然扩大突然缩小体积时间压差体积时间zi+pi/ycmcm^PT)ycmcmVcm;s秒△AcmVcm3s秒Qcm3/s12345678910突然缩小管：d3=(2)实验数据记录cmcm指导教师签名实验日期^4=2.计算成果测次A=cm2A2=cm2突然扩大阻力系数计算Qcm3/sVlcm/sv々2gcmv2cm/sv22/2gcmhicmcm12345678910测次J3=cm2A4=cm2突然缩小阻力系数计算Qcm3/sVlcm/sv,2/2gcmv2cm/sv22/2g

7、cmhicmcm123456789103.成果分析1）计算所测量的管道突然扩大和突然缩小的局部阻力系数f值，分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系2）将突然扩大实测的&值与理论公式计算的&的数据进行比较，将突然缩小的实测值与式（10-7）计算值或表（10-1）进行比较。3）绘制局部水头损失与速度水头的关系曲线，其斜率即为局部肌力系数。4）分析突然扩大与突然缩小局部水头损失的变化规律。10.6实验中应注意的问题1.用流速&和