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雷诺实验报告思考题答案 水力学实验报告思考题答案(全) 水力学实验报告思考题答案 （一）伯诺里方程实验（不可压缩流体恒定能量方程实验） 1、 测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？ 测压管水头线(P-P)沿程可升可降，线坡JP可正可负。而总水头线(E-E)沿程只降不升，线坡JP恒为正，即J0。这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。如图所示，测点5至测点7，管渐缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，JP0。，测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，JP0。而据能量方程E1=E2+hw1-2，hw1-2为损失能量，是不可逆的，即恒有hw1-20，故E2恒小于E1，（E-E）线不可能回升。（E-E）线下降的坡度越大，即J越大，表明单位流程上的水头损失越大，如图上的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。 2、 流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？ 1）流量增加，测压管水头线（P-P）总降落趋势更显著。这是因为测压管水头 Q2 ，任一断面起始的总水头E及管道过流断面面积A为定值时，QHp?Z??E?2?2gAp pv2增大，就增大，则Z?必减小。而且随流量的增加，阻力损失亦增大，管道任一过水?2g 断面上的总水头E相应减小，故Z?p ?的减小更加显著。 2）测压管水头线（P-P）的起落变化更为显著。因为对于两个不同直径的相应过水断2222??v12v2Q2A2?Q2A12Q2A2p?v2面有?HP??? ???Z?????2g??2g?2g2g?? 22??Q2A2A2???1???A2??2g 1?? 式中?为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时，?接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大，?H亦增大，?P?P?线的起落变化更为显著。 3、 测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？ 测点2、3位于均匀流断面，测点高差0.7cm，HP?Z?p ?均为37.1cm（偶有毛细影 响相差0.1mm），表明均匀流各断面上，其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断面上，测压管水头差为7.3cm，表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”，而在急变流断面上其质量力，除重力外，尚有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。在绘制总水头线时，测点10、11应舍弃。 ※4、试问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头（如抬高或降低水箱的水位）对喉管压强的影响情况。 下述几点措施有利于避免喉管（测点7）处真空的形成：（1）减小流量，（2）增大喉管管径，（3）降低相关管线的安装高程，（4）改变水箱中的液位高度。 显然（1）（2）（3）都有利于阻止喉管真空的出现，尤其（3）更具有工程实际意义。因为若管系落差不变，单单降低管线位置往往就可以避免真空。例如可在水箱出口接一下垂90度的弯管，后接水平段，将喉管高程将至基准高程0-0，比位能降至零，比压能p得以增大（Z），从而可能避免点7处的真空。至于措施（4）其增压效果是有条件的，现分析如下： 当作用水头增大?h时，测点7断面上Z?p ?值可用能量方程求得。 取基准面及计算断面1、2、3如图所示，计算点选在管轴线上（以下水拄单位均为cm）。于是由断面1、2的能量方程（取?2??3?1）有 2v2Z1??h?Z2???hw1?2 （1） ?2gp2 因hw1?2可表示成 hw1?222?l1.2?v3v3????d??e??s??2g??c1.22g 2?? 此处?c1.2是管段1-2总水头损失系数，式中?e、?s分别为进口和渐缩局部损失系数。 22?d3?v3v2???又由连续方程有 ??2g?d2?2g4 ??d?4?v2 3?故式（1）可变为 Z2??Z1??h?????c1.2?3（2） ???d2g????2??p2 2式中v3g可由断面1、3能量方程求得，即 22v3v3（3） Z1??h?Z3???c1.32g2g ?c1.3是管道阻力的总损失系数。 由此得v3g??Z1?Z3??h?/?1??c1.3?，代入式（2）有 2 4???Z?Z??h???d3p213?? Z2??Z1??h?????c1.2?????? （4） ?d1????c1.3???2??? ?Z2?p2?随?h递增还是递减，可由??Z2?p2?/???h?加以判别。因 ?dd???c1.2 （5） ??Z2?p2??1?32 ??h1??c1.34 若1??d3d2???c1.2/?1??c1.3??0，则断面2上的?Z?p4??