孔口(管嘴)出流、堰顶溢流和闸孔出流_水力学

第八章 孔口（管嘴）出流、堰顶溢流和闸孔出流

1、当 H =2 m ，δ=0.6 m ，如图所示的的建筑物为实用堰。 ( )

2、当水头及其它条件相同时，薄壁堰的流量大于实用堰的流量。 ( )

3、只要下游 水位超过宽顶堰堰顶，一定是淹没出流。 ( )

4、两个WES 型实用堰，堰高大于三倍水头，它们的设计水头不等，即d2d1H H ≠，但泄水时d11H H =，d22H H =，则它们的流量系数 m 1=m 2。 ( )

5、无侧收缩与收缩的实用堰，当水头、堰型及其它条件相同时，后者通过的流量比前者大。 ( )

6、锐缘平面闸门的垂向收综系数

'ε 随相对开度

H

e

的增大而 ( )

(1) 增大 (2) 减小 (3) 不变 (4) 不定

7、当实用堰水头 H 大于设计水头 H d 时，其流量系数 m 与设计流量系数 m d 的关系是 ( ) (1) m =m d (2) m > m d (3) m < m d (4) 不能确定

8、平底渠道中弧形闸门的闸孔出流，其闸下收缩断面水深 h c0 小于下游水跃的跃前水深 h 1，则下游水跃的型式为 ( )

(1) 远离式水跃 (2) 临界式水跃 (3) 淹没式水跃 (4)无法判断

9、有两个 WES 型实用堰(高堰)，它们的设计水头分别为 H 1=H d1，H 2=H d2，则它们的流量系数 m 1 与 m 2 之间的关系为 ( ) (1) m 1 > m 2 (2) m 1 < m 2 (3) m 1=m 2 (4)无法确定

10、WES 型实用堰 (高堰)，当水头等于设计水头 H d 时，其流量系数 m 等于 ( ) (1) 0.385 (2) 0.49 (3) 0.502 (4) 0.65

11、闸孔自由出流的流量公式为 ( ) (1) 2

30

v 2H g mnb q ε= (2) 2

3

v 2H g mnb q σε=

(3) )(20v e H g nbe q εμ'-= (4) )(20v e H g mnbe q ε'-=

12、宽顶堰的总水头 H 0=2 m ，下游水位超过堰高度 h a =1.0 m ，此种堰流为_______________出流。 13、图示 4 种管嘴出流中，出口流速最大的是________，流量系数最大的是_______。

14、影响宽顶堰流量系数 m 值的主要因素为_________________________和________________________。

15、当堰的溢流宽度与上游渠道宽度相等时，称为_______________的堰流，当堰的溢流宽度小于上游渠道宽度时，称为________________的堰流。

16、对于宽顶堰式闸孔出流，当下游水深 t < h c02时，发生________________水跃；当 t > h c02 时，发生____ ___________水跃；当 t =h c02 时，发生_________________水跃。 17、闸孔出流和堰流的水流特征的不同点是

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 18、在下图中绘出宽顶堰淹没出流时的水面曲线示意图。

19、薄壁堰的水流阻力小于实用堰的水流阻力，为何其流量系数却小于后者？

20、某溢流坝，共 4 孔，每孔宽度 b =8 m ，各部分高程如图所示。上游设计水位为 210.0 m ，下游水位为 168.0 m 。当闸门开启高度 e =5 m 时，求通过溢流坝的流量。 ( 968.18m 3/s )

21、某宽顶堰式水闸闸门全部开启时，上游水位为 0.6 m ，闸底坂高程为 0.4 m ，河底高程为 0，下游水位为 0.5 m ，流量系数 m =0.35。不计侧收缩影响。求水闸的单宽流量 q 。 ( 0.141m 3/sm )

22、某水库的溢洪道断面为 WES 实用剖面。溢洪道共五孔，每孔净宽 b =10 m 。堰顶高程为 343 m 。上游水位 为 358.7 m ，下游水位为 303.1 m 。流量系数 m =0.45，侧收缩系数 95.0=ε。忽略行近流速 v 0。求通过溢洪道 的流量 q v 。 ( 5886.9m 3/s )

23、在宽度 B =1 m 的矩形明渠中，前后各装设一矩形薄壁堰(堰高 a 1=1 m)和三角形薄壁堰(堰高 a 2=0.5 m)，如图所示。水流为恒定流时，测得矩形薄壁堰前水头 H 1=0.13 m ，下游水深 t =0.4 m 。试求：(1)通过明渠的流量 q v ；(2) 三角堰前水头 H 2。 ( 0.0861m 3/s; 0.328m )

24、有一溢流堰，堰顶厚度 δ=2 m ，堰上水头 H =2 m ，下游水位在堰顶以下，如图所示。如上、下游水位及堰高、堰宽均不变、堰宽均不变，当 δ 分别增大至 4 m 及 8 m 时，堰的过水能力有无变化？为什么？ 25、在堰上水头 H 相同的条件下，为何实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数？

26、图示的三个溢流坝，作用水头不同，而其其它条件完全相同，试比较其流系数 m 的大小，并说明理由。 27、简述堰流淹没和水跃淹没的概念，并说明堰流淹没系数σ 和水跃淹没系数σ'的物理意义。

28、某矩形断面渠道中，设一弧形闸门，如图所示。已知闸前水深 H =14 m ，闸门开度 e =1 m ，闸孔净宽与渠道宽度 b 相等，且 b =3 m ，闸孔垂向收缩系数='ε0.72。流量系数=μ0.732。通过设计流量时，渠中正常水深h 0=3 m 。不计闸前行近流速。要求：(1)计算闸孔的流量 q v ；(2)判别闸下游水流衔接形式；(3)定性绘出闸上、下的水面曲线，并标明曲线类型。 ( 36.38m 3/s; )

29、某 WES 剖面溢流坝位于宽顶矩形渠道中，如图所示。坝高 a =15 m ，坝顶水头 H =2.5 m ，流量系数 m =0.502。不计侧收缩影响。坝下游收缩水深 h c0=0.5 m ，下游渠道底坡 i =0.02，糙率 n =0.014，下游水深 t 为均匀流水深。要求：(1)计算溢流坝的单宽流量 q ；(2)分析坝下游是否发生水跃，说明其水流是缓流还是急流；(3)定性绘出坝下游水面曲线，标明曲线类型。 ( 8.79 m 3/sm; c c0h t h ??)

30、图示为矩形断面棱柱体渠道中设一平面闸门，已知闸门开度 e =0.3 m ，闸孔流量系数 m=0.98，垂向收缩系数='ε0.615，渠道宽度 b =4 m ，糙率 n =0.02，底坡 i 1=0，i 2=0.02，i 3=0.001。长度 l 1 很短，l 2、l 3充分长。临界水深 h c =0.6 m 。不计闸前行近流速。要求：(1)判别渠道底坡类型，定性绘出渠中的水面曲线，注明曲线类型；(2)计算闸前水深 H 。 ( m 45.3H =)

31、图示为一无侧收缩的薄壁堰，其水头为 H 其水舌下缘曲线最高点高出薄壁堰顶 0.112 H 。若有一实用堰其堰顶曲线与薄壁堰水下缘完全吻合。若不计行近流速的影响，试证明实用堰流量系数 m 1 与薄壁堰流量系数m 2 之间的关系为 m 1=1.195 m 2。

32、如下图，在矩形明槽中安装一与槽宽相同的矩形薄壁堰，为防止水舌下面形成局部真空，你认为应采取怎样的措施。

33、有一薄壁圆形孔口，其直径mm 10d =，水头m 2H =。现测得射流收缩断面的直径mm 8d c =，在32.8s 时间内，经孔口流出的水量为0.01m 3，试求该孔口的收缩系数ε、流量系数μ、流速系数?及孔口局部阻力系数0ζ。 (ε=0.64,μ=0.62,φ=0.97,ζ=0.0655 )

34、薄壁孔口出流如图所示，直径cm 2d =，水箱水位恒定m 2H =。试求：（1）孔口流量Q ；（2）此孔口外接圆柱形管嘴的流量c Q ；（3）管嘴收缩断面的真空度。 ((1)Q=1.22l/s,(2)Q=1.61l/s, (3)h v =1.5m) 35、水箱用隔板分A 、B 两室如图所示，隔板上开一孔口，其直径cm 4d 1=；在B 室底部装有圆柱形外管嘴，其直

径cm 3d 2=，已知m 5.0h ,m 3H 3==，水流恒定出流，试求：（1）21h ,h ；（2）流出水箱的流量Q 。

((1)h 1=1.07m, h 2=1.43m; (2)Q=4 l/s)

36、如管路的锐缘进口也发生水流收缩现象。如64.0~62.0=ε，水池至收缩断面的局部阻力系数06.0=ζ，试证明锐缘进口的局部阻力系数约为0.5。

37、有一平底空船（见图示），其水平面积2

m 8=Ω，船舷高m 5.0h =，船自重k N 8.9G =。现船底有一直径为10cm 的破孔，水自圆孔漏入船中，试问经过多少时间后船将沉没。 (T=393.6s=6.56min )

38、为了使水均匀地进入水平沉淀池，在沉淀池进口处设置穿孔墙如图所示，穿孔墙上开有边长为10cm 的方形孔14个，所通过的总流量为122（l/s ），试求穿孔墙前后的水位差（墙厚及孔间相互影响不计）。 (H=0.826m ) 39、沉淀池长m 10L =，宽m 4B =，孔口形心处水深m 8.2H =，孔口直径mm 300d =（见图示），试问放空（水面降至孔口顶）所需时间。提示：可按小孔口出流计算。 (T=8.83min=530.3s )

40、油槽车（见图示）的油槽长度为l ，直径为D 。油槽底部设有卸油孔，孔口面积为ω，流量系数为μ。试求该车

充满油后卸空所需的卸空时间。 (g

lD

T 2342

3μ=)

41、如图左面为恒定水位的大水池，问右面水池水位上升2m 需多长时间？已知83.0,250,5,3====μmm d m D m H 。 (T=213.35s=3.56min )

42、在混凝土坝中设置一泄水管如图所示，管长m 4l =，管轴处的水头m 6H =，现需通过流量s /m 10Q 3

=，若

流量系数82.0=μ，试确定所需管径d ，并求管中水流收缩断面处的真空度。 (d=1.2m,h v =4.5m ) 43、试用孔口出流的基本公式，推导堰流的基本公式。

44、已知顶角为直角的三角形薄壁堰顶的水头为m m H 30.0~1.0=，试绘制水头流量关系曲线。

45、已知矩形薄壁堰的水头m b m H 10.1,75.0~10.0==，堰高m P 95.0=，使用雷伯克公式绘制水头流量关系曲

线。

46、已知WES 堰的流量系数1.4)BH /(Q C 2/3d ==，式中Q 以s /ft 3

计，B 和H 以ft 计；试用量纲和谐原则，将d

C 换算为国际单位制时的数值，并求出流量系数m 的值。

47、已知矩形薄壁堰建在m 0.5B 0=的矩形水槽中，堰高m 95.0P =，堰宽m 45.1b =，堰顶水头m 45.0H =，下

游水深m 45.0h t =，求过堰的流量。 ( Q=0.76m 3

/s )

48、有一种建在岩石河床上的桩板坝，由埋入河床的钢筋混凝土桩柱和固定于两桩柱之间的松木面板构成，桩柱之

间跨度不超过3m ，每米坝宽通过流量不超过s /m 303

。已知上下游坝区河段两岸是直立的块石浆砌挡土墙，河床上

游宽m 40B 0=，坝宽m 30b =，通过流量s /m 150Q 3

=，坝高m 3P =，（1）当下游水深m 2h t =，试求坝上水

头H ；（2）若洪水期上下游水位差m 65.1z =，下游水深m 0.4h t =，求通过流量为若干？ ( (1)H=1.941m, m 0=0.418 ;(2)m 0=0.4256,Q=243.9m 3

/s )

49、WES 堰型高坝，坝高m 0.107P =，最大水头m 0.11H max =，设计水头取max d H 85.0H =，下游坝面直线段坡度75.0m t =。决定采用垂直的上游坝面。试绘制堰顶曲线及坝的全部剖面，并求出曲线长度c L 及直线段长度t L 。

50、采用上题中的有关数据，若通过的最大流量s /m 3100

Q 3m ax =，堰孔总净宽B 为多少？若每孔定为m 10b =，应设多少孔？已知闸门为弧形，闸墩和边墩头部都是圆形，墩厚m 0.2d =，上游引渠宽m 410B 0=。

(B=37.5m , 5孔)

51、卧虎山水闸溢洪道，采用低WES 堰。上下游堰高相同，m 0.3P P 1==，堰顶高程21.0m ，设计水头m 15H d =，在正常库水位时，采用宽m 14b =的弧形闸门控制泄洪，墩厚m 0.2d =，边墩和中墩的的头部都是圆形的，要求保

坝洪水流量s m Q /87703=时，库内非常洪水位不超过37.5m 。设溢洪道上游引水渠与溢洪道同样宽。溢洪道低WES

堰下游接矩形陡槽。问此闸应设几孔？ (B=63m , 5孔 )

52、已知堰高m 50P =，上游堰面垂直，设计水头m 0.8H d =，堰面下游直线段坡65.0m 1=，若最大工作水头为10m ，孔闸有12孔，每孔净宽m 15b =，闸墩和边墩的头部为尖圆形，堰上游的引水渠总宽m 220B 0=，闸墩厚

m 5.2d =，采用WES 堰型，求通过流量应为多少？ (Q=12606m 3/s )

53、水库的正常高水位为72.0m ，非常洪水位为75.6m ，溢洪道为无闸控制的宽顶堰进口，下接陡槽和消能池。宽顶

堰宽60m ，堰坎高m 2P =，坎顶高程70.6m ，坎顶进口修圆。若堰与上游的引水渠同宽，问上述两种水位时，通过

的流量为多少？ (Q 1=160.6m 3/s , Q 2=1110.7 m 3

/s )

54、水库的平底闸溢洪道，底板高程为122.0m ，要求在水库非常水位为130.4m 时下泄洪峰流量s /m 1150

Q 3

=。设溢洪道总宽与上游引水渠一样，每孔净宽b 不超过6.0m ，墩厚不超过1.5m ，边墩和闸墩头部为圆形，闸室后接一陡槽，问此闸应设几孔？ (n=5)

55、有一水库的平底溢洪道，有四孔，每孔宽m 0.13b =，墩厚m 0.3d =，边墩头为半径m 0.6r =的1/4圆弧，弧与下游引渠垂直挡土墙联接。中墩头为尖圆形，通过最大流量时，闸门全开，已知溢洪道底坎高程为272.0m ，溢洪道闸室末端接陡槽。问通过特大洪水流量s /m 6000

Q 3=时，库内洪水位将为多少？ (库内洪水位=287.8m ) 56、矩形宽顶堰底坎进口边缘为直角，堰壁厚m 5.6=δ，堰高m 5.1P =，堰宽m 0.4b =，上下游渠道渠底同高，

上游引渠宽m 0.8B 0=，下游水深m 4.2h t =。试求通过流量s /m 0.4Q 3

=时堰顶水头H 。 (H=0.956m )

57、平底闸闸底高程为8.5m ，闸前水位为32.5m ，闸门开度m 0.1e =时，闸下游渠水位为30.0m ，下游渠底与闸上

游渠底同高。闸宽m 5b =，流速系数95.0=?。求通过平板闸门的流量。 (Q=24.6 m 3

/s )

58、同上题，如闸门开度m 6.1e =，下游水位为31.5m ，其它条件不变，过闸流量应为多少？ (Q=29.9 m 3

/s )

59、弧形闸门四孔，每孔宽m 0.13b =，弧半径m 0.20R =，闸门转动轴高m 9.14C =。闸前水头m 14H =，闸门

开度m 0.6e =，弧形闸门的底坎为平底，底坎末端紧接跌坎，求通过的流量。 (Q=2925 m 3

/s )

60、弧形闸门位于有坎宽顶堰上，闸前水头m 60.4H =，闸门开度m 2.1e =时，为自由出流，闸门净宽m 3.18b =，

闸门弧面半径m 60.7R =，闸门转动轴位于堰顶以上，m 10.6C =，求通过的流量。 (Q=137.2 m 3

/s )

61、岳庄坝泄洪闸，共9孔，孔宽m 0.5b =，闸墩厚m 7.0d =，墩头圆形，上游引水渠宽约m 0.55B 0=，与边墩以m 0.40r =的圆弧相接，闸底板与上游渠底同高，高程为45.50m ，通过最大洪水流量时，闸前水位为50.59m ，闸

下游水位为48.79m ，下游渠底高程为44.40m 。试求最大洪水流量为多少？ (Q=1016.5 m 3

/s )

62、梯形渠道流量s /m 0.2Q 3

=，边坡5.1m =，正常水深m h i 2.1=，底宽m 6.1b c =，因要穿过公路底下，拟建

一矩形涵洞，洞底宽m 8.0b =，洞长m 7=δ，洞高为1.40m ，涵洞进口平顺，采用八字翼墙，求涵洞进口前渠道水深H 为多少？ (H=1.39 m )

63、泄洪闸采用低WES 堰，堰前河床高程26.5m ，堰顶高程29.0m ，堰下游河床高程27.0m ，宣泄最大洪水流量

s /m 4000Q 3=时，上游水位33.59m ，下游水位32.55m ，设计水头max d H 9.0H =，堰顶装有弧形闸门，每孔宽

m 0.12b =，闸墩头为圆形，墩厚m 60.1d =，闸前行进流速s /m 0.1v 0=，边墩7.0k =ξ。试确定闸孔总宽及孔

数。 (B=202.5 m, 取18孔 )

64、有一双孔平底闸，孔宽m 0.3b =，闸前水深m 20.2H =，下游水深m 80.1h t =，97.0=?，求闸前开启m 60.0e =时的流量。 (Q=7.41 m 3

/s )

65、有一3孔节制闸，闸前水深m 5.2H =，使用3孔一起开启。闸墩厚m 60.0d =，孔宽m 4.3b =，上游渠宽和

闸室同宽，上下游渠底高程和闸底同样，当通过流量s /m 6.19Q 3

=时，闸下游水深m 75.1h t =，流速系数95.0=?，

求闸门开启高度e 。 (e=0.6 m )

66、矩形平底渠道中有一闸门，闸前水头m 05.3H =，闸门开启高度m 22.1e =，假定95.0=?，问闸下游水深

m 28.2h t =，及1.98m 时，过闸单宽流量为若干第八章 孔口（管嘴）出流、堰顶溢流和闸孔出流

1、 (√)

2、 (×)

3、 (×)

4、 (√)

5、 (×)

6、 (√)

7、 (2)

8、 (1)

9、 (3) 10、 (3) 11、(3) 12、自由。 13、 (4)；(3)。14、堰的进口型式；堰高与水头之比 H

a

。15、无侧收缩；有侧收缩。 16、远离(驱)式；

淹没式；临界式。17、闸孔出流受闸门影响，水面在闸门处不连续；堰流不受闸门影响，水面连续。 18、

19、当上游水位相同时，由图可知薄壁堰的计算水头 H 1 大于实用堰的计算水头 H 2 ，故前者的流量系数小于后者。

20、 s /m 18.968q 3

v = ；21、m s m

141.0q 3

?=； 22、 s m

9.5886q 3

v =； 23、1、s

m

0861.0q 3

v =

2、m 328.0H 2=； 24、当δ=2 m 时，

122H ==δ，5.2H

67.0?δ

?，为实用堰。 当 δ=4m 时， 224H ==δ，5.2H 67.0?δ?，仍为实用堰，过水能力不变。当 δ=8 m 时，428H ==δ 10H

5.2?δ

? ，变为宽顶堰，过水能力减

小。 25、宽顶堰流线近似平行直线，堰顶断面压强近似静水压强分布。实用堰堰顶流线为上凸曲线，因受离心力作用，堰顶断面压强小于静水压强，过水能力也大，故流量系数比前者大。 26、设题目所给溢流坝均为高堰。

图(a)：H

H =d m m =d 。

图(b)： H H ?d ，溢流水舌下缘与堰面脱离，堰面产生负压，过水能力增大， m m ?d 。 图(c)：H H ?d ，溢流水舌下坠，压紧堰面，使堰面压强增大，过水能力减小m m ?d 。

27、堰流淹没是指下游水位抬高，使堰的过流能力减小。 水跃淹没是指下游水深 t 大于临界水跃的跃后水深 h c02 而形成淹没水跃。堰流淹没系数vz

vy q q =

σ； 水跃淹没系数 02

c '

h t =

σ 28、1、s

m

38.36q 3

v = 2、 因h h c c0?，

h h c 0?，从急流到缓流，发生水跃。又h h c02?0为远离式水跃，即为自由出流，原计算流量正确。

3、 因 h h i i 0??c c 、为缓坡，水面线如图：

29、1、m

s m 79.8q 3

?=； 2、因h t h c0c ??，从急流到急流，不发生水跃，为自由出流

3、因

h h i i 0??c c 、，为陡坡。水面曲线如图：

30、1、 c 2i i ?，为陡坡；c 3i i ?，为缓坡。c c0h 185.0e h ?=ε'=，闸孔出流为急流。因 1l 很短，只在渠段 1 发生 H 3 曲线。水面曲线如图： 2、m 45.3H = 31、在同一上游水位下，二者流量应相等，即 23

12

32)H 112.0H (g 2b m H g 2b m -=

可得 22

31m 195.1)

112.01(1m =-=

32、在水舌下面靠近下游堰壁安装一与外界相通的通过气孔，使水舌下面的压力与外界大气压相同。 8-1 ε=0.64,μ=0.62,φ=0.97,ζ=0.0655

8-2 (1)Q=1.22l/s,(2)Q=1.61l/s, (3)h v =1.5m 8-3 (1)h 1=1.07m, h 2=1.43m; (2)Q=4 l/s 8-5 T=393.6s=6.56min 8-6 H=0.826m

8-7 T=8.83min=530.3s

8-8 g

2lD 34T 2

3

μ=

8-9 T=213.35s=3.56min 8-10 d=1.2m,h v =4.5m

8-14〔C d 〕=〔L 1

T -1

〕,英制的C d =4.1 ft 1/s 国际单位制的C d =2.26m 1

/s 8-15 Q=0.76m 3

/s

8-16(1)H=1.941m, m 0=0.418 ;(2)m 0=0.4256,Q=243.9m 3

/s 8-18 B=37.5m , 5孔 8-19 B=63m , 5孔

8-20 Q=12606m 3

/s

8-21 Q 1=160.6m 3/s , Q 2=1110.7 m 3

/s 8-22 n=5

8-23 库内洪水位=287.8m 8-24 H=0.956m

8-25 Q=24.6 m 3

/s

8-26 Q=29.9 m 3

/s

8-27 Q=2925 m 3

/s

8-28 Q=137.2 m 3

/s

8-29 Q=1016.5 m 3

/s 8-30 H=1.39 m

8-31 B=202.5 m, 取18孔

8-32 Q=7.41 m 3

/s 8-33 e=0.6 m

8-34 (1)Q=3.98 m 3/s ,(2)Q=4.98 m 3

/s

？ ((1)Q=3.98 m 3/s ,(2)Q=4.98 m 3

/s )

堰流和闸孔出流能力计算

第七章 堰流和闸孔出流能力计算 一、选择题 1、作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量 （1）大 （2）小 （3）相同 （4）无法确定 。 2、堰流的流量与堰顶水头的（ ）成正比。 （1）1/2次 （2）3/2次方 （3）2次方 （4）1次方 3、闸孔出流的流量与闸前水头（ ）成正比 （1）1次方 （2）2次方 （3）0.5次方 4、对WES 曲线型实用堰来说，当实际水头小于设计水头时，实用堰的实际过水能力（ ）设计过水能力。 （1）大于 （2）小于 （3）等于 （4）不一定 5、发生水跃是水流由 （1）缓流过渡到急流 （2）临界流过渡到急流 （3）急流过渡到急流 （4）急流过渡到缓流 6、当堰厚为δ，堰上水头为H ，那么0.67

2、何谓堰流，堰流的类型有哪些？如何判别？ 3、下图中的溢流坝只是作用水头不同，其它条件完全相同，试问：流量系数哪个大？哪个小？为什么？ 四、计算题 1、如图所示曲线型实用堰上的单孔平板闸孔泄流，闸门底缘斜面朝向下游，当闸门开 度e=1m 时，其泄流量Q = 24.33m /s ，闸孔宽b= 4m ，试求：堰上水头H 。 2、一曲线型实用堰，堰顶设有弧型闸门，如下图所示。已知堰顶宽度b=10m ，堰顶水头H=6m ，闸门开度e=2m ，不计行近流速，闸下游为自由出流。试求闸孔泄流量Q 。 （流量系数H e 19.0685.0-=μ） 3、有一三角形薄壁堰，堰口夹角090=θ，夹角顶高程来0.6m,溢流时上游水位为0.82m, 下游水位为0.4m ，求流量。 4、为了灌溉需要，在某河修建拦河溢流坝一座，如图所示。溢流坝采用堰顶上游为三圆弧段的WES 型 实用堰剖面。（单孔边墩为圆弧形）坝的设计洪水流量为540s m /3 ,相应上、下游设计 洪水位分别为50.7m 和48.1m 。坝址处河床高为38.5m ，坝前河道过水断面面积为5242m .根据灌溉水位要求，已确定坝顶高程为48.0m ，求：坝的溢流宽度B 。

流力实验实验十一孔口与管嘴出流实验

实验十一孔口与管嘴出流实验 一、实验目的 1.量测孔口与管嘴出流的流速系数、流量系数、侧收缩系数局部阻力系数及圆柱形管嘴内的局部真空度。 2.分析圆柱形管嘴的进口形状（圆角和直角）对出流能力的影响及孔口与管嘴过流能力不同的原因。 二、实验装置

图二孔口、管嘴结构剖面图三、实验原理

在恒压水头下发生自由出流时孔口管嘴的有关公式为: 实验测得上游恒压水位及各孔口、管嘴的过流量，利用以上5个公式，从而得出不同形状断面的孔口、管嘴在恒压、自由出流状态下的各水力系数。 根据理论分析，直角进口圆柱形外管嘴收缩断面处的真空度为 hv = Pv/ρg = 0.75H 本实验装置可实测出直角进口圆柱形外管嘴收缩断面处的真空度，打开直角进口管嘴射流，即可观测到，测管处水柱迅速降低，hv = 0.6 ~ 0.7H。。说明直角进口管嘴在进口处产生较大真空。但与经验值0.75H。相比，真空度偏小，其原因主要是有机玻璃材料的直角进口锐缘难以达到象金属材料那样的强度。 观察孔口及各管嘴出流水柱的流股形态： 打开各孔口管嘴，使其出流，观察各孔口及管嘴水流的流股形态，因各种孔口、管嘴的形状不同，过流阻力也不同，从而导致了各孔口管嘴出流的流股形态也不同：圆角管嘴出流水柱为光滑圆柱，直角管嘴为圆柱形麻花状扭变，圆锥管嘴为光滑圆柱，孔口则为具有侧收缩的光滑圆柱； 圆锥管嘴虽亦属直角进口，但因进口直径渐小，不易产生分离，其侧收缩断面面积接近出口面积（μ值以出口面积计），故侧收缩并不明显影响过流能力。另外，从流股形态看，横向脉动亦不明显，说明渐缩管对流态有稳定作用（工程或实验中，为了提高工作段水流的稳定性，往往在工作段前加一渐缩段，正是利用渐缩的这一水力特性）。能量损失小，因此其μ

闸孔出流计算

第八章 堰流及闸孔出流 第一节 概 述 水利工程中为了宣泄洪水以及引水灌溉、发电、给水等目的，常需要修建堰闸等泄水建筑物，以控制水库或渠道中的水位和流量。堰、闸等泄水建筑物水力设计的主要任务是研究其水流状态和过流能力。 一.堰流及闸孔出流的概念 既能壅高上游水位，又能从自身溢水的建筑物称为堰。 水流由于受到堰坎或两侧边墙的束窄阻碍，上游水位壅高，水流经过溢流堰顶下泄，其溢流水面上缘不受任何约束，而成为光滑连续的自由降落水面，这种水流现象称为堰流。 水流受到闸门或胸墙的控制，闸前水位壅高，水流由闸门底缘与闸底板之间孔口流出，过水断面受闸门开启尺寸的限制，其水面是不连续的，这种水流现象称为闸孔出流。 二.堰流与闸孔出流的水流状态比较 堰流与闸孔出流是两种不同的水流现象：堰流时，水流不受闸门或胸墙控制，水面曲线是一条光滑连续的降落曲线。而闸孔出流时，水流要受到闸门的控制，闸孔上下游水面是不连续的。 对明渠中具有闸门控制的同一过流建筑物而言，在一定边界条件下，堰流与闸孔出流是可以相互转化的，即在某一条件下为堰流，而在另一条件下可能是闸 孔出流。堰流与闸孔出流两种流态相互转化的条件除与闸门相对开度H e 有关外，还与闸底坎形式或闸门（或胸墙）的形式有关，另外，还与上游来水是涨水还是落水有关。经过大量的试验研究，一般可采用如下关系式来判别堰流及闸孔出流。 闸底坎为平顶堰 65 .0≤H e 为闸孔出流， 65 .0>H e 为堰流。 闸底坎为曲线堰 75 .0≤H e 为闸孔出流， 75 .0>H e 为堰流。

式中，H为从堰顶或闸底坎算起的闸前水深，e为闸门开度。 堰流与闸孔出流又有许多共同点：①堰流及闸孔出流都是由于堰或闸壅高了上游水位，形成了一定的作用水头，即水流具有了一定的势能。泄水过程中，都是在重力作用下将势能转化为动能的过程。②堰和闸都是局部控制性建筑物，其控制水位和流量的作用。③堰流及闸孔出流都属于明渠急变流，在较短距离内流线发生急剧弯曲，离心惯性力对建筑物表面的动水压强分布及过流能力均有一定的影响；④流动过程中的水头损失也主要是局部水头损失。 第二节堰流的类型及水力计算公式 一、堰流的类型 常见的有薄壁堰、曲线型实用堰、折线型实用堰、宽顶堰等。堰的形式不同，其水流特征也不相同。在水力计算时，并不按堰的用途分类，而是按堰坎厚度δ与堰上水头H的比值大小来划分堰流类型，即按堰的相对厚度对堰流进行分类。 （1）薄壁堰流： 67 .0 < H δ 。此时越过堰顶的水舌形状不受堰坎厚度的影响，水 舌下缘与堰顶只呈线的接触，水面为单一的降落曲线。由于薄壁堰常将堰顶做成锐缘，故薄壁堰也称为锐缘堰。 （2）实用堰流： 5.2 67 .0< ≤ H δ 。水舌下缘与堰顶呈面的接触，水舌受到堰顶的 约束和顶托，但这种影响还不是很大，越过堰顶的水流主要还是在重力作用下的自由跌落。 （3）宽顶堰流： 10 5.2< ≤ H δ 。此时堰顶厚度对水流的顶托作用已经非常明显， 进入堰顶的水流受到堰顶垂直方向的约束，过水断面减小，流速增大，加之水流进入堰顶时存在局部水头损失，因此，在进口处形成了水面跌落。然后水面几乎与堰顶保持平行，当下游水位较低时，流出堰顶的水流又会产生第二次水面跌落。 当 10 > H δ 时，沿程水头损失已不能忽略，此时的水流特性不再属于堰流， 而应该按明渠水流处理。对同一个堰而言，堰坎厚度δ是一定的，但堰上水头H 却是随水流状况变化的。 堰流的类型虽然有以上几种，但其水流的运动却有着共同的规律。比如，水流在趋近堰顶时，由于流线收缩，流速增大，溢流自由水面均有明显的降落；从作用力方面来讲，重力作用是主要的；从水流的流线变化情况来看，堰流都属于明渠急变流，离心惯性力的影响比较显著，有时还存在表面张力的影响；从能量方面讲，都是势能转换为动能，而且水流运动过程中以局部水头损失为主。既然如此，堰流问题就可以用同一个公式来描述。

孔口与管嘴出流实验

孔口与管嘴出流实验 一、实验目的要求 １．掌握孔口与管嘴出流的流速系数、流量系数、侧收缩系数、局部阻力系数的量测技能； ２．通过对不同管嘴与孔口的流量系数测量分析，了解进口形状对出流能力的影响及相关水力要素对孔口出流能力的影响。 孔口管嘴实验装置简图 1. 自循环供水器 2. 实验台 3. 可控硅无级调速器 4. 恒压水箱 5. 溢流板 6. 稳水孔板 7. 孔口管嘴(1#喇叭进口管嘴2#直角进口管嘴3#锥形管嘴4#孔口) 8. 防溅旋板 9. 测量孔口射流收缩直径移动触头10. 上回水槽11. 标尺12. 测压管 二、实验原理

流量系数 收缩系数 流速系数 阻力系数 三、实验方法与步骤 １．记录实验常数，各孔口管嘴用橡皮塞塞紧。 ２．打开调速器开关，使恒压水箱充水，至溢流后，再打开1＃园角管嘴，待水面稳定后，测记水箱水面高程标尺读数Ｈ ，测定流量Ｑ（要求重复测量三次，时间尽量长些，以求准确）， 1 测量完毕，先旋转水箱内的旋板，将1＃管嘴进口盖好，再塞紧橡皮塞。 及流量Ｑ，观察和量测直角３．依照上法，打开2＃管嘴，测记水箱水面高程标尺读数Ｈ 1 管嘴出流时的真空情况。 及Ｑ。 ４．依次打开3＃园锥形管嘴，测定Ｈ 1 及Ｑ，并按下述7(2)的方法测记孔口收缩５．打开4＃孔口，观察孔口出流现象，测定Ｈ 1 断面的直径（重复测量三次）。然后改变孔口出流的作用水头（可减少进口流量），观察孔口收缩断面直径随水头变化的情况。 ６．关闭调速器开关，清理实验桌面及场地。 ７．注意事项： （１）实验次序先管嘴后孔口，每次塞橡皮塞前，先用旋板将进口盖掉，以免水花溅开； （２）量测收缩断面直径，可用孔口两边的移动触头。首先松动螺丝，先移动一边触头将其与水股切向接触，并旋紧螺丝，再移动另一边触头，使之切向接触，并旋紧螺丝，再将旋板开关顺时针方向关上孔口，用卡尺测量触头间距，即为射流直径。实验时将旋板置于不工作的孔口（或管嘴）上，尽量减少旋板对工作孔口、管嘴的干扰； （３）进行以上实验时，注意观察各出流的流股形态，并作好记录。

第十章明渠流和闸孔出流及堰流

第十章 明渠流和闸孔出流及堰流 10—1某梯形断面粉质粘土渠道中的均匀流动，如图所示。已知渠底宽度b =2.0m ，水深h 0=1.2m ，边坡系数m =1.0，渠道底坡度i =0.0008，粗糙系数n =0.025，试求渠中流量Q 和断面平均流速v ，并校核渠道是否会被冲刷或淤积. 解: A =222200(2 1.21 1.2m 3.84m )bh mh +=?+?= Q 1 22 3 53 i A n χ - = v = 3.46 m/s 0.90m/s 3.84 Q A == 校核:由表10-3查得粉质粘土最大允许流速为1m/s ，因h 0=1.2m>1.0m ，需乘以系数k =1.25，所以v m ax =1?1.25 m/s =1.25m/s ，最小允许流速v m in =0.4m/s ，满足v max >v >v min 条件。 10—2 设有半正方形和半圆形两种过流断面形状的渠道，具有相同的n =0.02，A =1.0m 2，i =0.001，试比较它们在均匀流时的流量Q 的大小。 解:设正方形渠道流量为Q 1，半圆形渠道流量为Q 2， Q 1 =152 21 3 31111 i AC A n χ-= 其中 A A A n n i i ====212121,,，2 12321 ()Q Q χχ= 由于 212A h = ，1h = 114h χ===又 22222π,π2r A r r χ===== 210.89χχ== ， 2232 193.0)89.0(Q Q Q == 10—3 某梯形断面渠道中的均匀流动，流量Q =20m 3/s ，渠道底宽b =5.0m ，水深h 0=2.5m ，边坡系数m =1.0，粗糙系数n =0.025，试求渠道底坡i 。 解：1522 233523 3 ()i Qn Q A i n A χχ--==由知 可保证正常的排水条件，且不必人工加固。 10—4为测定某梯形断面渠道的粗糙系数n 值，选取L =1500m 长的均匀流段进行测量。已知渠底宽度b =10m ，边坡系数m =1.5，水深h 0=3.0m 。两断面的水面高差z ?=0.3m ，流量Q =50m 3/s ，试计算n 值。 解：12f z z z h -=?=，0.30.00021500 f f h i J J L === == 由均匀流基本方程可得15 22 33i n A Q c -=，式中22 2(10 3.0 1.5 3.0)m 43.5m A =??

孔口(管嘴)出流、堰顶溢流和闸孔出流_水力学

第八章 孔口（管嘴）出流、堰顶溢流和闸孔出流 1、当 H =2 m ，δ=0.6 m ，如图所示的的建筑物为实用堰。 ( ) 2、当水头及其它条件相同时，薄壁堰的流量大于实用堰的流量。 ( ) 3、只要下游 水位超过宽顶堰堰顶，一定是淹没出流。 ( ) 4、两个WES 型实用堰，堰高大于三倍水头，它们的设计水头不等，即d2d1H H ≠，但泄水时d11H H =，d22H H =，则它们的流量系数 m 1=m 2。 ( ) 5、无侧收缩与收缩的实用堰，当水头、堰型及其它条件相同时，后者通过的流量比前者大。 ( ) 6、锐缘平面闸门的垂向收综系数 'ε 随相对开度 H e 的增大而 ( ) (1) 增大 (2) 减小 (3) 不变 (4) 不定 7、当实用堰水头 H 大于设计水头 H d 时，其流量系数 m 与设计流量系数 m d 的关系是 ( ) (1) m =m d (2) m > m d (3) m < m d (4) 不能确定 8、平底渠道中弧形闸门的闸孔出流，其闸下收缩断面水深 h c0 小于下游水跃的跃前水深 h 1，则下游水跃的型式为 ( ) (1) 远离式水跃 (2) 临界式水跃 (3) 淹没式水跃 (4)无法判断 9、有两个 WES 型实用堰(高堰)，它们的设计水头分别为 H 1=H d1，H 2=H d2，则它们的流量系数 m 1 与 m 2 之间的关系为 ( ) (1) m 1 > m 2 (2) m 1 < m 2 (3) m 1=m 2 (4)无法确定 10、WES 型实用堰 (高堰)，当水头等于设计水头 H d 时，其流量系数 m 等于 ( ) (1) 0.385 (2) 0.49 (3) 0.502 (4) 0.65 11、闸孔自由出流的流量公式为 ( ) (1) 2 30 v 2H g mnb q ε= (2) 2 3 v 2H g mnb q σε= (3) )(20v e H g nbe q εμ'-= (4) )(20v e H g mnbe q ε'-= 12、宽顶堰的总水头 H 0=2 m ，下游水位超过堰高度 h a =1.0 m ，此种堰流为_______________出流。 13、图示 4 种管嘴出流中，出口流速最大的是________，流量系数最大的是_______。 14、影响宽顶堰流量系数 m 值的主要因素为_________________________和________________________。 15、当堰的溢流宽度与上游渠道宽度相等时，称为_______________的堰流，当堰的溢流宽度小于上游渠道宽度时，称为________________的堰流。 16、对于宽顶堰式闸孔出流，当下游水深 t < h c02时，发生________________水跃；当 t > h c02 时，发生____ ___________水跃；当 t =h c02 时，发生_________________水跃。 17、闸孔出流和堰流的水流特征的不同点是 ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 18、在下图中绘出宽顶堰淹没出流时的水面曲线示意图。 19、薄壁堰的水流阻力小于实用堰的水流阻力，为何其流量系数却小于后者？ 20、某溢流坝，共 4 孔，每孔宽度 b =8 m ，各部分高程如图所示。上游设计水位为 210.0 m ，下游水位为 168.0 m 。当闸门开启高度 e =5 m 时，求通过溢流坝的流量。 ( 968.18m 3/s ) 21、某宽顶堰式水闸闸门全部开启时，上游水位为 0.6 m ，闸底坂高程为 0.4 m ，河底高程为 0，下游水位为 0.5 m ，流量系数 m =0.35。不计侧收缩影响。求水闸的单宽流量 q 。 ( 0.141m 3/sm ) 22、某水库的溢洪道断面为 WES 实用剖面。溢洪道共五孔，每孔净宽 b =10 m 。堰顶高程为 343 m 。上游水位 为 358.7 m ，下游水位为 303.1 m 。流量系数 m =0.45，侧收缩系数 95.0=ε。忽略行近流速 v 0。求通过溢洪道 的流量 q v 。 ( 5886.9m 3/s ) 23、在宽度 B =1 m 的矩形明渠中，前后各装设一矩形薄壁堰(堰高 a 1=1 m)和三角形薄壁堰(堰高 a 2=0.5 m)，如图所示。水流为恒定流时，测得矩形薄壁堰前水头 H 1=0.13 m ，下游水深 t =0.4 m 。试求：(1)通过明渠的流量 q v ；(2) 三角堰前水头 H 2。 ( 0.0861m 3/s; 0.328m ) 24、有一溢流堰，堰顶厚度 δ=2 m ，堰上水头 H =2 m ，下游水位在堰顶以下，如图所示。如上、下游水位及堰高、堰宽均不变、堰宽均不变，当 δ 分别增大至 4 m 及 8 m 时，堰的过水能力有无变化？为什么？ 25、在堰上水头 H 相同的条件下，为何实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数？ 26、图示的三个溢流坝，作用水头不同，而其其它条件完全相同，试比较其流系数 m 的大小，并说明理由。 27、简述堰流淹没和水跃淹没的概念，并说明堰流淹没系数σ 和水跃淹没系数σ'的物理意义。 28、某矩形断面渠道中，设一弧形闸门，如图所示。已知闸前水深 H =14 m ，闸门开度 e =1 m ，闸孔净宽与渠道宽度 b 相等，且 b =3 m ，闸孔垂向收缩系数='ε0.72。流量系数=μ0.732。通过设计流量时，渠中正常水深h 0=3 m 。不计闸前行近流速。要求：(1)计算闸孔的流量 q v ；(2)判别闸下游水流衔接形式；(3)定性绘出闸上、下的水面曲线，并标明曲线类型。 ( 36.38m 3/s; )

孔口与管嘴出流实验

实验八孔口与管嘴出流实验 一、实验目的 1、掌握测定薄壁孔口与管嘴出流的断面收缩系数ε、流量系数μ、流速系数φ、 局部阻力系数ξ的测量方法； 2、观察各种典型孔口及管嘴自由出流的水力现象，并通过对不同管嘴与孔口的流量系数测量分析，了解进口形状对过流能力的影响，及相关水力要素对孔口出流能力的影响。 二、实验原理 在盛有液体的容器侧壁上开一小孔，液体质点在一定水头作用下，从各个方向流向孔口，并 以射流状态流出，由于水流惯性作用，在流经孔口后，断面发生收缩现象，在离孔口1/2直径的地方达到最小值，形成收缩断面。 若在孔口上装一段L=(3-4)d的短管，此时水流的出流现象便为典型的管嘴出流。当液流经过 管嘴时，在管嘴进口处，液流仍有收缩现象，使收缩断面的流速大于出口流速。因此管嘴收缩断面处的动水压强必小于大气压强，在管嘴内形成真空，其真空度约为h v=0.75H0，真空度的存在相当于提高了管嘴的作用水头。因此，管嘴的过水能力比相同尺寸和作用水头 的孔口大32%。 在恒定流条件下，应用能量方程可得孔口与管嘴自由出流方程： Q=φεA(2gH0)1/2 =μA(2gH0)1/2 流量系数μ=Q/[A(2gH0)1/2] 收缩系数ε=A c/A=d2c/d2 流速系数φ=V c/(2gH0)1/2=μ/ε=1/(1+ξ)1/2 阻力系数ξ=1/φ2-1 三、实验设备 图8-1 孔口与管嘴实验装置图 1、自循环供水器； 2、实验台； 3、可控硅无级调速器； 4、恒压水箱； 5、供水管； 6、回水管； 7、孔口管嘴： (A-A图内小字标号1#为喇叭进口管嘴，2#为直角进口管嘴，3#为锥形管嘴，4#为孔口)；8、防溅旋板； 9、测量孔口射流收缩直径的移动触头；10、回水槽；11、标尺；12、测压管。

流体力学孔口管嘴出流实验报告

《流体力学》实验报告 开课实验室: 2013年5月17日

三、使用仪器、材料 实验仪器：孔口与管嘴出流实验仪 仪器元件：自循环供水器、实验台、无级调速器、水箱、溢流板、稳水孔板、孔口、管嘴、挡水旋板、移动触头、上回水槽、标尺、测压管、接水盒、回水管等。 流体介质：水、气，实验装置如图： T汞厦 1! ! ! ! 1 n b a ■ 四、实验步骤 1、记录参数d1=1.20cm,d2=1.20cm,d3=1.20cm,d4=1.20cm;z仁z2=19cm,z3=z4=12cm 。 2、通电充水逐一打开1-4#孔口管嘴，待液面稳定后分别测记H Q 3 、用游标卡尺测读孔口收缩断面处直径d。 4、关闭电源，将仪器恢复到实验前状态。 五、实验过程原始记录（数据、图表、计算 1. 记录计算有关参数 圆角形管嘴d仁1.20cm，直角形嘴d2=1.20cm，圆锥形嘴d3=1.20cm ； 出口高程读数Z1=Z2=19cm，出口高程读数Z3=Z4=12cm， 孔口d4=1.20cm。 分类项目1圆角形管嘴2直角形管嘴3圆锥形管嘴4孔口水面读数H1/cm 42.10 42.45 42.39 42.10 体积V/cm3 2880 2940 3166 3114 2946 3046 2832 2742 时间t/s 12.95 13.00 15.60 15.00 11.30 11.20 16.70 15.8C 流量Q/（cm3s）222.39 226.15 202.95 207.60 260.71 217.96 169.58 173.5 平均流量Q /（cmSs）224.27 205.28 266.34 171.56 作用水头H o/cm 23.10 23.45 30.39 30.10 面积A/ cm2 1.13 1.13 1.13 1.13 流量系数u 0.933 0.847 0.966 0.625

水力学(堰流及闸孔出流)-试卷1

水力学（堰流及闸孔出流）-试卷1 (总分：94.00，做题时间：90分钟) 一、单项选择题(总题数：6，分数：12.00) 1.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。（分数： 2.00） __________________________________________________________________________________________ 解析： 2.两个WES型实用堰，都属于高堰，它们的设计水头H d1＞H d2，但堰顶水头H 1 =H d1，H 2 =H d2，两者的流量系数关系是_____。 ( ) （分数：2.00） A.m 1 =m 2√ B.m 1＞m 2 C.m 1＜m 2 D.不能确定 解析： 3.锐缘平面闸门的垂向收综系数ε’随相对开度e／H的增大而_______。 ( ) （分数：2.00） A.增大√ B.减小 C.不变 D.不能确定 解析： 4.当实用堰堰顶水头大于设计水头时，其流量系数m与设计水头的流量系数m d的关系是____。 ( ) （分数：2.00） A.m=m d B.m＞m d√ C.m＜m d D.不能确定 解析： 5.平底渠道中弧形闸门的闸孔出流，其闸下收缩断面水深h c小于下游水深对应的水跃跃前水深，则下游水跃的型式为_______。 ( ) （分数：2.00） A.远离式水跃√ B.临界式水跃 C.淹没式水跃 D.无法判断 解析： 6.当水头等于设计水头H d时，WES型实用堰(高堰)的流量系数m等于______。 ( ) （分数：2.00） A.0．385 B.0．36 C.0．502 √ D.0．32 解析： 二、填空题(总题数：6，分数：12.00) 7.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。（分数：2.00） __________________________________________________________________________________________

新版流体力学孔口管嘴出流实验报告-新版.pdf

《流体力学》实验报告 开课实验室：2013年5 月17日学院城环学院年级、专业、班11环工2班姓名成绩 课程名称流体力学实验 实验项目 名称 孔口管嘴出流实验指导教师 教师 评语教师签名： 年月日 一、实验目的 1.理解射流与孔口出流的特点。 2.掌握管嘴出流的水力现象。 3.灵活应用静力学的基本知识，由测压管读数推求作用水头。 4.掌握孔口、管嘴出流的流量计算公式与流量系数的大小。 二、实验原理

三、使用仪器、材料 实验仪器：孔口与管嘴出流实验仪 仪器元件：自循环供水器、实验台、无级调速器、水箱、溢流板、稳水孔板、孔口、管嘴、挡水旋板、移动触头、上回水槽、标尺、测压管、接水盒、回水管等。 流体介质：水、气，实验装置如图： 四、实验步骤 1、记录参数d1=1.20cm,d2=1.20cm,d3=1.20cm,d4=1.20cm;z1=z2=19cm,z3=z4=12cm。 2、通电充水逐一打开1-4#孔口管嘴，待液面稳定后分别测记H、Q。 3、用游标卡尺测读孔口收缩断面处直径d。 4、关闭电源，将仪器恢复到实验前状态。

五、实验过程原始记录(数据、图表、计算 1.记录计算有关参数 圆角形管嘴d1=1.20cm，直角形嘴d2=1.20cm，圆锥形嘴d3=1.20cm； 出口高程读数Z1=Z2=19cm，出口高程读数Z3=Z4=12cm， 孔口d4=1.20cm。 2.实验记录与计算 分类项目1圆角形管嘴2直角形管嘴3圆锥形管嘴4孔口水面读数H1/cm 42.10 42.45 42.39 42.10 体积V/cm32880 2940 3166 3114 2946 3046 2832 2742 时间t/s 12.95 13.00 15.60 15.00 11.30 11.20 16.70 15.80 流量Q/（cm3/s）222.39 226.15 202.95 207.60 260.71 217.96 169.58 173.54 平均流量Q‘/（cm3/s）224.27 205.28 266.34 171.56 作用水头H o/cm 23.10 23.45 30.39 30.10 面积A/ cm2 1.13 1.13 1.13 1.13 流量系数u 0.933 0.847 0.966 0.625 测管读数H2/cm ／ 1.82 ／／ 真空度H v/cm ／17.18 ／／ 收缩直径d c/cm ／／／0.972 收缩断面A c/cm2／／／0.742 收缩系数 1.0 1.0 1.0 0.66 流速系数0.93 0.85 0.97 0.95 阻力系数0.16 0.38 0.06 0.11 流股形态光滑水柱、无收 缩不光滑、紊乱水 柱 光滑水柱扭变光滑水柱、 侧收缩

孔口与管嘴出流实验

孔口与管嘴出流实验 Revised as of 23 November 2020

孔口与管嘴出流实验 一、实验目的要求 １．掌握孔口与管嘴出流的流速系数、流量系数、侧收缩系数、局部阻力系数的量测技能； ２．通过对不同管嘴与孔口的流量系数测量分析，了解进口形状对出流能力的影响及相关 水力要素对孔口出流能力的影响。 孔口管嘴实验装置简图

1. 自循环供水器 2. 实验台 3. 可控硅无级调速器 4. 恒压水箱 5. 溢流板 6. 稳水孔板 7. 孔口管嘴(1#喇叭进口管嘴 2#直角进口管嘴 3#锥形管嘴 4#孔口) 8. 防溅旋板 9. 测量孔口射流收缩直径移动触头 10. 上回水槽 11. 标尺 12. 测压管 二、 流量系数 收缩系数 流速系数

阻力系数 三、实验方法与步骤 １．记录实验常数，各孔口管嘴用橡皮塞塞紧。 ２．打开调速器开关，使恒压水箱充水，至溢流后，再打开1＃园角管嘴，待水面稳定 ，测定流量Ｑ（要求重复测量三次，时间尽量长些，以求后，测记水箱水面高程标尺读数Ｈ 1 准确），测量完毕，先旋转水箱内的旋板，将1＃管嘴进口盖好，再塞紧橡皮塞。 及流量Ｑ，观察和量测直角３．依照上法，打开2＃管嘴，测记水箱水面高程标尺读数Ｈ 1 管嘴出流时的真空情况。 及Ｑ。 ４．依次打开3＃园锥形管嘴，测定Ｈ 1 及Ｑ，并按下述7(2)的方法测记孔口收缩５．打开4＃孔口，观察孔口出流现象，测定Ｈ 1 断面的直径（重复测量三次）。然后改变孔口出流的作用水头（可减少进口流量），观察孔口收缩断面直径随水头变化的情况。 ６．关闭调速器开关，清理实验桌面及场地。 ７．注意事项： （１）实验次序先管嘴后孔口，每次塞橡皮塞前，先用旋板将进口盖掉，以免水花溅开； （２）量测收缩断面直径，可用孔口两边的移动触头。首先松动螺丝，先移动一边触头将其与水股切向接触，并旋紧螺丝，再移动另一边触头，使之切向接触，并旋紧螺丝，再将旋板开关顺时针方向关上孔口，用卡尺测量触头间距，即为射流直径。实验时将旋板置于不工作的孔口（或管嘴）上，尽量减少旋板对工作孔口、管嘴的干扰； （３）进行以上实验时，注意观察各出流的流股形态，并作好记录。 四、 .结合观测不同类型管嘴与孔口出流的流股特征，分析流量系数不同的原因及增大过流能力的途径。 参考答案: 据实验报告解答的实际实验结果可知，流股形态及流量系数如下： 园角管嘴出流的流股呈光滑园柱形，u = 0. 935；

【精品】流力实验实验十一孔口与管嘴出流实验

实验十一孔口与管嘴出流实验 实验目的 1.量测孔口与管嘴出流的流速系数、流量系数、侧收缩系数局部阻力系数及圆柱形管嘴内的局部真空度。 二、2.分析圆柱形管嘴的进口形状(圆角和直角）对出流能力的影响及孔口与管嘴过流能力不同的原因。 三、实验装置

三、图二孔口、管嘴结构剖面图 四、实验原理 在恒压水头下发生自由出流时孔口管嘴的有关公式为： 实验测得上游恒压水位及各孔口、管嘴的过流量，利用以上5个公式，从而得出不同形状断面的孔口、管嘴在恒压、自由出流状态下的各水力系数。 根据理论分析，直角进口圆柱形外管嘴收缩断面处的真空度为 hv=Pv/ρg=0。75H 本实验装置可实测出直角进口圆柱形外管嘴收缩断面处的真空度，打开直角进口管嘴射流，即可观测到,测管处水柱迅速降低，hv=0。6~0.7H。。说明直角进口管嘴在进口处产生较大真空.但与经验值0。75H。相比，真空度偏小，其原因主要是有机玻璃材料的直角进口锐缘难以达到象金属材料那样的强度。

观察孔口及各管嘴出流水柱的流股形态： 打开各孔口管嘴，使其出流，观察各孔口及管嘴水流的流股形态,因各种孔口、管嘴的形状不同，过流阻力也不同,从而导致了各孔口管嘴出流的流股形态也不同：圆角管嘴出流水柱为光滑圆柱，直角管嘴为圆柱形麻花状扭变，圆锥管嘴为光滑圆柱,孔口则为具有侧收缩的光滑圆柱； 圆锥管嘴虽亦属直角进口，但因进口直径渐小，不易产生分离，其侧收缩断面 面积接近出口面积（μ值以出口面积计），故侧收缩并不明显影响过流能力。 另外，从流股形态看，横向脉动亦不明显,说明渐缩管对流态有稳定作用(工程 或实验中，为了提高工作段水流的稳定性，往往在工作段前加一渐缩段，正是 利用渐缩的这一水力特性）。能量损失小，因此其μ值与圆角管嘴相近. 观察孔口出流在d/H〉0.1时与在d/H〈0。1时侧收缩情况： 开大流量，使上游水位升高,使d/H〈0。1,测量相应状况下收缩断面直径dc； 再关小流量，上游水头降低，使d/H〉0。1，测量此时的收缩断面直径d c’的值，可发现当d/H〉0。1时d c’增大，并接近于孔径d,这叫作不完全收缩，此 时由实验测知，μ也增大，可达0。7左右. 四、实验步骤与方法 1.记录实验常数，各孔口管嘴用橡皮塞塞紧。 2.打开水泵开关，使恒压水箱充水,至溢流后，再打开圆柱形管嘴（先旋转旋板挡住管嘴，然后拔掉橡皮塞，最后旋开旋板)，待水面稳定后，测定水箱水面高程标尺读数，用体积 法或数显流量计（两种方法皆可）测定流量，测量完毕，先旋转水箱内的旋板，将管嘴进 口盖好，再塞紧橡皮塞。 3。打开圆锥形管嘴，测记恒压水箱水面高程标尺读数及流量,观察和量测圆柱形管嘴出流 时的真空情况。 4。打开孔口，观察孔口出流现象，测量水面高程标尺读数及孔口出流流量，测记孔口收 缩断面的直径（重复测量3次）。改变孔口出流的作用水头（可减少进口流量），观察孔 口收缩断面的直径随水头变化的情况.

孔口管嘴出流试验

实验八 孔口与管嘴出流实验 一、 实验目的 1、掌握测定薄壁孔口与管嘴出流的断面收缩系数ε、流量系数μ、流速系数φ、局部阻力系数ξ的测量方法； 2、观察各种典型孔口及管嘴自由出流的水力现象，并通过对不同管嘴与孔口的流量系数测量分析，了解进口形状对过流能力的影响，及相关水力要素对孔口出流能力的影响。 二、实验设备 图8-1 孔口与管嘴实验装置图 1、 自循环供水器； 2、实验台； 3、可控硅无级调速器； 4、恒压水箱； 5、供水管； 6、回水管； 7、孔口管嘴： 8、防溅旋板； 9、测量孔口射流收缩直径的移动触头； 10、回水槽；11、标尺；12、测压管。 (A-A 图内小字标号1#为喇叭进口管嘴，2#为直角进口管嘴，3#为锥形管嘴，4#为孔口)； 三、实验原理 在盛有液体的容器侧壁上开一小孔，液体质点在一定水头作用下，从各个方向流向孔口，并以射流状态流出，由于水流惯性作用，在流经孔口后，断面发生收缩现象，在离孔口1/2直径的地方达到最小值，形成收缩断面。 若在孔口上装一段L=(3-4)d 的短管，此时水流的出流现象便为典型的管嘴出流。当液流经过 管嘴时，在管嘴进口处，液流仍有收缩现象，使收缩断面的流速大于出口流速。因此管嘴收缩断面处的动水压强必小于大气压强，在管嘴内形成真空，其真空度约为h v =0.75H 0，真空度的存在相当于提高了管嘴的作用水头。因此，管嘴的过水能力比相同尺寸和作用水头 的孔口大32%。 在恒定流条件下，应用能量方程可得孔口与管嘴自由出流方程： 0022gH A gH A Q μ?ε==

流量系数 02gH A Q =μ 收缩系数 22d d A A c c ==ε 流速系数 ξεμ?+===1120 gH V c 阻力系数 112-=? ξ 四、实验步骤 1、记录实验常数，各孔口管嘴用橡皮塞塞紧。 2、打开调速器开关，使恒压水箱充水，至溢流后，再打开1#圆角管嘴，待水面稳定后，测定水箱水面高程标尺读数H1，用体积法(或重量法)测定流量Q(要求重复测量三次，时间尽量长些，要在15秒以上，以求准确)，测量完毕，先旋转水箱内的旋板，将1#管嘴进口 盖好，再塞紧橡皮塞。 3、依照上法，打开2#管嘴，测记水箱水面高程标尺读数H1及流量Q ，观察和量测直角管嘴出流时的真空情况。 4、依次打开3#圆锥形管嘴，测量H1及Q 。 5、打开4#孔口。观察孔口出流现象，测量H1及Q ，并按下述注意事项b 的方法测记孔口收缩断面的直径(重复测量三次)。然后改变孔口出流的作用水头(可减少进口流量)，观察孔口收缩断面直径随水头变化的情况。 6、关闭开关3，清理实验桌面及场地。 五、注意事项 1、实验次序先管嘴后孔口，每次塞橡皮塞前，先用旋板将进口盖掉，以免水花溅开。 2、量测收缩断面直径：可用孔口两边的移动触头。首先松动螺丝，先移动一边触头将 其与水股切向接触，并旋紧螺丝，再移动另一边触头，使之切向接触，并旋紧螺丝，再将旋板开关顺时针方向关上孔口，用卡尺测量触头间距，即为射流直径。实验时将旋板置于不工作的孔口(或管嘴)上，尽量减少旋板对工作孔口、管嘴的干扰。 3、以上实验时，注意观察各出流的流股形态，并作好记录。 六、实验成果及要求 1.有关常数： 直角管嘴d1= cm, 喇叭进口管嘴d2= cm,出口高程读数Z1=Z2= cm ； 锥形管嘴d3= cm ， 孔口d4= cm,出口高程读数Z3=Z4= cm 。 2.整理记录及计算表格（附表）。 七、思考题 1、结合观测不同类型管嘴与孔口出流的流股特征，分析流量系数不同的原因及增大过流能力的途径。 2、观察d/H ＞0.1时，孔口出流的侧收缩率较d/H ＜0.1时有何不同? 3、为什么要求圆柱形外管嘴长度L=(3～4)d ，当圆柱形外管嘴长度大于或小于(3～4)d 时将会出现什么情况?

第九章堰流与闸孔出流

第九章 堰流与闸孔出流 9.1堰流的类型有哪些？它们有哪些特点？ 答：堰流分作薄壁堰流、实用堰流、宽顶堰流三种类型。 薄壁堰流的特点：当水流趋向堰壁时，堰顶下泄的水流形如舌状，不受堰顶厚度的影响，水舌下缘与堰顶只有线接触，水面呈单一的降落曲线。 实用堰流的特点：由于堰顶加厚，水舌下缘与堰顶呈面接触，水舌受到堰顶的约束和顶托，越过堰顶的水流主要还是在重力作用下自由跌落。 宽顶堰流的特点：堰顶厚度对水流的顶托作用已经非常明显。进入堰顶的水流，受到堰顶垂直方向的约束，过流断面逐渐减小，流速增大，在进口处形成水面跌落。此后，由于堰顶对水流的顶托作用，有一段水面与堰顶几乎平行。 9.2堰流计算的基本公式及适用条件？影响流量系数的主要因素有哪些？ 答：堰流计算的基本公式为23 s H g 2mb Q εσ=，适用于矩形薄壁堰流、实用堰流和宽顶堰流。影响流量系数m 的主要因素有局部水头损失、堰顶水流垂向收缩的程度、堰顶断面的平均测压管水头与堰上总水头之间的比例关系。 9.3 用矩形薄壁堰测量过堰流量，如何保证较高的测量精度？ 答：（1）上游渠宽与堰宽相同，下游水位低于堰顶； （2）堰顶水头不宜过小，一般应使H>2.5m ，否则溢流水舌受表面张力作用，使得出流不稳定； （3）水舌下面的空气应与大气相通，否则溢流水舌把空气带走，压强降低，水舌下面形成局部真空，会导致出流不稳。 9.4 基本的衔接与消能措施有哪几种？各自的特点是什么？ 答：基本的衔接与消能措施有底流消能，挑流消能，面流消能。 底流消能：底流消能就是在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水跃的发生位置，通过水跃产生的表面旋滚的强烈紊动以达到消能的目的。 挑流消能：在泄水建筑物末端设置挑流坎，因势利导将水股挑射入空气中，使水流扩散并与空气摩擦，消耗部分动能，然后当水股落入水中时，又在下游水垫中冲击、扩散，进一步消耗能量。 面流消能：当下游水深较大而且比较稳定时，可将下泄的高速水流导向下游水流的表层，主

孔口与管嘴出流实验

孔口与管嘴出流实验 摘要： 本实验通过通过对不同管嘴与孔口的流量系数测量分析，了解进口形状对出流能力的影响及相关水力要素对孔口出流能力的影响，并且掌握孔口与管嘴出流的流速系数?、流量系数μ、侧收缩系数ε、局部阻力系数ζ的量测技能。 前言： 管嘴和孔口的出流流体的形态,一直引起有关研究者的兴趣,文献[1～5]综述了这方面的工作。早在17世纪就有人开始研究,包括Bernouli,Reynolds,Barres等等许多人均在此领域有所建树,涉及流体形态特征、孔口与出流形态的影响,出流形态的显示方法等。到本世纪90年代,李文平等人[6]考察了垂直矩形薄壁孔射流轮廓的变化,指出射流的断面形状在流体的不同位置呈现不同的形态。射流轮廓由孔口处的规则矩形,随出流距离的增加发生有规律的收缩,到一定程度转换为一个近似的十字架形态,其长短轴分别为垂直取向和水平取向。在研究范围内,除了非完全收缩区外其它水面线均与孔口宽高比、模型尺寸无关。Hager[1]用摄像法记录扁矩形孔射流的出流形态,发现矩形长边垂直设置的孔口出流,流体上缘首先收缩,向侧面扩展,最后包覆流体的下部,呈现美丽的伞形;而水平设置的孔口出流的边缘,随出流距离的增加,持续发生横向收缩,其边缘增厚。槐文信等人[7]研究了双孔平面射流的吸附现象。根据两股流体间存在的相互吸附效应(Coanda效应),两股流体之间被卷吸的流体得不到补充或补充不足,则相互吸引汇成一股射流。研究指出,在两孔平面射流之间的补充流体小于其卷吸量,其内缘因此效应发生相互吸附,从而汇成一股射流。 实验装置 本实验装置如图9.1所示。 图9—1孔口管嘴实验装置图 1.自循环供水器； 2.实验台； 3.可控硅无级调速器；4恒压水箱；5. 溢流板；6.稳水孔板；7.孔口管嘴；8.防溅旋板；9.测量孔口射流收缩直 径的移动触头；10.上回水槽；11.标尺；12.测压管；

9-孔口与管嘴出流实验

9-孔口与管嘴出流实验

孔口与管嘴出流实验 一、实验目的要求 １．掌握孔口与管嘴出流的流速系数、流量系数、侧收缩系数、局部阻力系数的量测技能； ２．通过对不同管嘴与孔口的流量系数测量分析，了解进口形状对出流能力的影响及相关水力要素对孔口出流能力的影响。 孔口管嘴实验装置简图

1. 自循环供水器 2. 实验台 3. 可控硅无级调速器 4. 恒压水箱 5. 溢流板 6. 稳水孔板 7. 孔口管嘴(1#喇叭进口管嘴2#直角进口管嘴3#锥形管嘴4#孔口) 8. 防溅旋板 9. 测量孔口射流收缩直径移动触头10. 上回水槽11. 标尺12. 测压管二、实验原理 流量系数

收缩系数 流速系数 阻力系数 三、实验方法与步骤 １．记录实验常数，各孔口管嘴用橡皮塞塞紧。 ２．打开调速器开关，使恒压水箱充水，至溢流后，再打开1＃园角管嘴，待水面稳定后，测 ，测定流量Ｑ（要求记水箱水面高程标尺读数Ｈ 1 重复测量三次，时间尽量长些，以求准确），测量完毕，先旋转水箱内的旋板，将1＃管嘴进口盖好，再塞紧橡皮塞。 ３．依照上法，打开2＃管嘴，测记水箱水面 及流量Ｑ，观察和量测直角管嘴高程标尺读数Ｈ 1 出流时的真空情况。 ４．依次打开3＃园锥形管嘴，测定Ｈ1及Ｑ。 ５．打开4＃孔口，观察孔口出流现象，测定及Ｑ，并按下述7(2)的方法测记孔口收缩断面的Ｈ 1

直径（重复测量三次）。然后改变孔口出流的作用水头（可减少进口流量），观察孔口收缩断面直径随水头变化的情况。 ６．关闭调速器开关，清理实验桌面及场地。 ７．注意事项： （１）实验次序先管嘴后孔口，每次塞橡皮塞前，先用旋板将进口盖掉，以免水花溅开； （２）量测收缩断面直径，可用孔口两边的移动触头。首先松动螺丝，先移动一边触头将其与水股切向接触，并旋紧螺丝，再移动另一边触头，使之切向接触，并旋紧螺丝，再将旋板开关顺时针方向关上孔口，用卡尺测量触头间距，即为射流直径。实验时将旋板置于不工作的孔口（或管嘴）上，尽量减少旋板对工作孔口、管嘴的干扰； （３）进行以上实验时，注意观察各出流的流股形态，并作好记录。 四、实验分析与讨论 问题一.结合观测不同类型管嘴与孔口出流的流股特征，分析流量系数不同的原因及增大过流