寬頂堰流實驗
非均勻流水面曲線
實驗報告
課程名稱：水力學
姓 名: 專業班級：
小 組： 學 號:
同 組 人: 指導教師：
實驗日期:
華北電力大學(北京)
可再生能源學院
一、實驗目的
1. 觀察實用剖面堰和寬頂堰上的水流現象，並觀察下游水位對水躍的影響。
2. 測定非淹沒寬頂堰和實用剖面堰的流量係數m值，並與經驗值進行比較。
3．測定躍後斷面的流速分布，求得躍後斷面的平均流速。
二、實驗型別
綜合型三、實驗儀器
實驗在玻璃水槽中進行，如圖所示。水槽長2.8m、寬b為0.15m、高0.3m；槽中安裝wes標準實用剖面堰，堰高p=15cm，設計水頭hd=5cm，設計水頭流量係數md=0.502。槽中還可安裝寬頂堰，堰高p=8cm，堰頂δ=40cm，直角和圓角進口各一套。水槽下游裝有三角堰，用來測定水槽流量q，槽尾設尾門以控制下游水位，用活動測針沿軌道移動以量測上下游水位。
四、實驗原理
(一)堰的分類：根據堰牆厚度或頂長?與堰上水頭h的比值不同而分成三種：薄壁堰；實用剖面堰；寬頂堰。(二)堰的流量公式 對圖中兩種堰流情況的1-1與c-c斷面寫能量方程，可得收縮斷面流速表示式為：
式中：?為流速係數；為堰上總水頭，h為堰上水頭，v0為上游趨近流速；hc0為收縮斷面c-c處水深。 經過適當假設與簡化，得堰流流量公式：
式中：b為堰寬(即槽寬)，b=15cm，m為堰流的流量係數。
(三)堰的流量係數公式 1. 實用高堰流量係數 當p/hd>1.33為高堰。wes標準剖面堰的流量係數公式為： 式中：hd為堰的設計水頭，md為h0=hd時的設計水頭流量係數。 2. 寬頂堰流量係數 (1)直角前沿進口寬頂堰，計算m的公式為： (2)圓角前沿進口寬頂堰，計算m的公式為： 上二式中的p為寬頂堰高度；h為堰頂以上水頭。
五、實驗內容和要求
(一)實驗內容
1. 記錄有關常數，如堰寬b、堰高p、設計水頭hd等，記錄測針在堰頂、槽底處的零點讀數。
2. 進水節門置於增大開度，開動水幫浦，調節尾門，使堰後水躍呈遠驅形態，仔細觀察堰流現象。用測針細緻量測三角堰上游水面讀數，根據三角堰流量計算關係式，得出實驗流量q值。
3. 用測針細緻量測實用堰(或寬頂堰)堰頂高程和堰上游水面讀數，從而計算堰上水頭h值，應多測幾次，以取平均值。以上實驗應改變流量5-6次，重複進行實驗。
4. 將皮託管置於躍後斷面中，抽取皮託管內的空氣，量測躍後斷面流速的分布；用測針量測躍後斷面的槽底和水面讀數。
(二)實驗要求
1．根據測得流量q和堰上水頭h等值，計算實用剖面堰或寬頂堰的流量係數m值，並與相應的經驗公式計算值作分析比較。2．根據不同流量下的實驗結果，在方格紙上繪製wes實用堰的m～h0/hd關係曲線，或者繪製寬頂堰m～h關係曲線，應用經驗公式計算的流量係數m值也畫到圖上，分析流量變化對流量係數m的影響，**其變化規律。3．在方格紙上繪製躍後斷面流速分布的h～u關係曲線，根據流速分布曲線，積分求得其平均流速；利用測得流量和躍後斷面的面積，求得其平均流速，對二者作分析比較。
六、注意事項
1. 量測實用堰上游水位斷面1-1，一般應在距離堰的前沿約(3～5)h處，可免除溢流水面自由降落的影響。對寬頂堰也應如此。2. 量測躍後斷面流速分布時，應保持水躍位置基本穩定。
七、實驗資料處理與分析
實驗有關常數
堰閘實驗儀堰高p(cm)寬頂堰厚度δ(cm)槽寬b(cm)三角堰零點讀數(cm)8401520.76
由三角堰流計算關係式，即q=c0*h5/2,c0=1.4,求得各實驗流量q
三角堰零點讀數(cm)三角堰堰前讀數(cm)堰前水深(cm)流量q(cm3)20.7629.58.74316.16 20.7627.186.42146.21 20.7625.464.767.05 20.7627.456.69162.07 20.7629.078.31278.70
用測針細緻量測寬頂堰堰頂高程和堰上游水面讀數，從而計算堰上水頭h
寬頂堰零點讀數(cm)寬頂堰堰前讀數(cm)堰前水深(cm)22.327.785.4822.325.63.322.324.291.9922.325.963.662
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二 實驗操作部分 實驗操作過程 可用圖表示 實驗資料 及資料處理 結論1.實驗步驟 放水之前，用活動測針測出堰前槽底高程 低和堰頂高程 堰頂，堰高p堰頂 底關閉首部的洩水閥，開啟進水閥和尾門，保持堰流為自由出流，待水流穩定後測讀三 角堰上游水面測針讀數 三角堰水頭 h 根據 q h 曲線圖查 q值 ...
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