本科教学实验指导书水力学实验
易文敏
编写
李克锋
四川大学水利水电学院
水力学与山区河流开发保护国家重点实验室
水力学实验课的基本任务是：观察分析水流现象，验证所学理论，学会和掌握科学实验的方法和操作技能，培养整理实验资料和编写实验报告的能力。
在进行实验的过程中，要注意培养自己的动手能力和独立工作的能力。使每个实验者有观察现象，进行操作和组织实验的机会，并能独立进行整理分析实验成果，受到实验技能的基本训练。
各项实验分别介绍了每个实验的目的、原理、实验设备、步骤、注意事项，以及可供实验者编写实验报告时参考的表格。要求做好实验后，实验者要独立认真完成一份实验报告，按时交指导教师批阅。
为了使实验者能深入地掌握和巩固有关实验内容，每个实验项目的结尾都列有一定数量的思考题，供实验者进一步深入思考，并要求在实验报告中作出书面回答，随实验报告交指导教师审阅批改。
实验一静水压强
一、 实验目的：
1. 实测容器中的静水压强；
2. 测定X 液体的容重；
3.
通过实验，掌握静水压强的基本方法和了解测压计的应用。
二、 实验设备：
如图所示，1管和2管、3管和4管、5管和6管组成三支U 型管，其中5管和6管组 成的U 型管装X 液体，其余U 型管装水。1管、3管和5管与大气连通，2管、4管和6管 与水箱顶部连通。3管和4管组成的U 型管的底部与水箱的 A 点连通，1管和2管组成的U 型管的底部与水箱的 B 点连通。水箱底部与调压筒连通。 三、实验原理：
利用调压筒的升降来调节水箱内液体表面压强和液体内各点的压强。
1.
根据静水压强基本公式：
p=p o + pgh 可得
PA= pg 水(▽ 3- ▽ A ) PB = pg 水(▽ 1
-▽ B )
2. 由于2、4、6管与水箱顶部连通，所以 2、4、6管液面压强与水箱液面压强相同，于是 可得：
p o = pg 水（▽ 1 -▽ 2）= pg 水（▽ 3八4） = pg X （▽ 5-^6）
-
三
压
调 压 筒
pg x= pg水或p g x= pg水
3. 若水箱内气体压强P O M p a则p i工p2、p3M p4、p5M p6。
当P o
用水柱咼来表示为：h k=^ 2- ▽ 1
四、实验步骤：
1. 认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。
2. 熟悉仪器，记录常数。
3. 第一种状态，
将调压筒放到最底位置，放开水箱顶部的弹簧夹，使水箱内部气压等于大气压，然后夹上弹簧夹，使水箱内部气体与外界大气隔断。
分三次调高调压筒。每次调高后，等到水位稳定后，记录各测压管水位读数。
4. 第二种状况，
将调压筒放到最高位置，放开水箱顶部的弹簧夹，使水箱内部气压等于大气压，然后夹上弹簧夹，使水箱内部气体与外界大气隔断。
分三次调低调压筒。每次调低后，等到水位稳定后，记录各测压管水位读数。记录表格（仅供参考）
计算结果表：（仅供参考）
2. 测读测压管水面高程时应迅速、准确，并一律以自由液面的凹面中心点位置为准。时，要保持眼睛、
观测凹面中心点及刻度尺的刻度三者在同一水平面上，以排除读数误差。
六、思考题：
1. 简述如何测定容器内液体任意点的静水压强。
2. 在什么状态下，U 型管两边的液面在同一水平面上。
3. 在实验中，调压筒的作用是什么？
实验二
能量方程验证实验
一、实验目的：
1.
实测有压输水管路中的数据，绘制管路的测压管水头线和总水头线，
以验证能量方程并
观察测压管水头线沿程随管径变化的情况。
2. 掌握“体积法”测流量的方法。
3. 观察弯道水流压强分布规律。
二、实验设备：
实验装置由实验桌、供水系统、回水系统、量测装置、实验管道等组成。其中实验管道 由直管、手收缩渐变管、扩散渐变管、弯管组成，在管道内安装有微型比托管，并有连通管 与测压管相连接，实验管道壁上开有测压孔，同样有连通管与测压管相连接。 三、实验原理：
1. 在直管、渐变管壁上开的测压孔所测的数值即是测压孔所在位置
断面的测压管水头，即z+卫。将各断面的测压管水头水位沿流向
g
连接起来，即是测压管水头线。
2. 用体积法可测出管道通过的流量，利用连续性方程可计算出各断 面的平均流
速和流速水，将各断面的测压管水头与该断面流速水 头相加，即可得到该断面的总水头。各断面的总水头的连线，即 为总水头线。
3. 微型比托管所测的水头为比托管管嘴所在位置的总水头
量测 水箱
:=_
回水管
水箱
抽水机
水箱
溢流管
供水管
四、实验步骤:
1. 熟悉实验设备后，打开尾阀，接通电源，启动供水系统。
2. 等到供水稳定后，用吸耳球排除测压管中的气体。 关闭尾阀，观察测压管中的水位是否
在
同
一
水
平
面
上
，
判
断
是
否
排
完
气
体
。
水头数据记录表：(仅供参考) 流量测定记录：(仅供参考)
有关常数：量测水箱水平面积
A=145cm 2
计算结果表：(仅供参考)
1.流量不要太大，以免有些测压管水位过低，影响读数，甚至引起管道吸进空气，影响实
2.
验。
一定要在水流恒定后才能量测。