调压室水力实验

水电站课程设计调压室设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解调压室在水电站中的作用和重要性。

2. 学生能够掌握调压室的基本结构和工作原理。

3. 学生能够描述调压室设计的主要参数和影响因素。

技能目标：1. 学生能够运用流体力学原理，分析调压室的水力特性。

2. 学生能够通过实际案例，学会调压室设计的步骤和方法。

3. 学生能够运用相关软件或工具，进行调压室设计的模拟和优化。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对水利工程建设的兴趣，增强环保意识。

2. 培养学生严谨的科学态度和团队协作精神。

3. 增强学生对我国水电工程发展的自豪感，激发创新意识。

课程性质：本课程为工程专业课程，结合流体力学和水电工程设计原理，注重实践性和应用性。

学生特点：学生具备一定的流体力学基础，对水电工程有一定了解，具有较强的学习能力和实践能力。

教学要求：通过本课程的学习，使学生能够将理论知识与实际工程相结合，培养解决实际问题的能力。

教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动探究和解决问题，提高学生的综合素质。

1. 调压室作用及重要性- 介绍调压室在水电站中的作用，如稳定水头、减少水击等。

- 引导学生了解调压室在水电工程中的地位和影响。

2. 调压室结构及工作原理- 分析调压室的基本结构，如屋顶、侧墙、底板等。

- 阐述调压室工作原理，结合流体力学知识进行讲解。

3. 调压室设计参数及影响因素- 介绍调压室设计的主要参数，如容积、尺寸、形状等。

- 分析影响调压室设计的因素，如地形、地质、水头等。

4. 调压室设计方法及步骤- 讲解调压室设计的基本方法和步骤，如确定设计参数、选择合适模型等。

- 结合实际案例，阐述设计过程中的注意事项和技巧。

5. 调压室设计软件应用- 介绍常用的调压室设计软件及其功能。

- 指导学生运用软件进行调压室设计的模拟和优化。

6. 教学大纲安排- 课程分为理论教学和实践操作两部分，共计8学时。

- 理论教学：第1-4学时，讲解调压室相关知识。

实验一 静水压强演示实验一、目的要求1、量测静水中任一点的压强；2、观察封闭容器内静止液体表面压力。

3、掌握U 形管和测压管的测压原理及运用等压面概念分析问题的能力。

二、实验设备实验设备见实验室水静压强仪。

三、实验步骤及原理1、打开排气阀，使密封水箱与大气相通，则密封箱中表面压强0p 等于大气压强a p 。

那么开口筒水面、密封箱水面及连通管水面均应齐平。

2、关闭排气阀，用加压器缓慢加压，密封箱中空气的压强缓慢增大。

U 形管和测压管出现压差△h 。

待稳定后，开口筒与密封箱两液面的高差即为压强差h p p a γ=-01。

3、打开排气阀，使液面恢复到同一水平面上，关闭排气阀，找开密闭容器底部的水门，放出一部分水，造成密闭容器的体积增大而压强减小。

此时a p p <0，待稳定后，其压强差称为真空，以水柱高度表示即为真空度：32120∇-∇=∇-∇=-γp p a =h 24、按照以上原理，可以求得密封箱液体中任一点A 的绝对压强A p '。

设A 点在密封箱水面以下的深度为A h 0，1号管和2号管水面以下的深度为A h 1和h 2A ，则：A p 'A a h h p p 02100)(γγ+∇-∇+='A a A a h p h p 21γγ+=+=四、注意事项检查密封箱是否漏气。

五、量测与计算静水压强仪编号 01 ； 实测数据与计算（表1、表2）。

表1 观测数据表2 计算设A点在水箱水面下的深度h0A为10 厘米。

实验二流线演示实验一、演示目的1、通过演示进一步了解流线的基本特征。

2、观察液体流经不同固体边界时的流动现象。

二、演示原理流场中液体质点的运动状态，可以用迹线或流线来描述，在恒定流中，流线和迹线互相重合。

在流线仪中，用显示液通过分格栅组成流场，整个流场内的“流线谱”可形象地描绘液流的流动趋势，当这些有色线经过各种形状的固体边界时，可以清晰地反映出流线的特征及性质。

浅谈水力发电厂调压室作用及类型水力发电厂的调压室（或称调压井）对于减少水力脉动，确保机组安全稳定运行起到至关重要的作用，此为电站不可缺少的一部分。

笔者对于调压室的作用、基本要求、设置条件、基本布置方式、基本类型等进行阐述。

标签：调压室、水力发电厂、调压井设置条件、；1 调压室的作用在较长的压力引水系统中，为了降低高压管道的水击压力，满足机组调节保证计算的要求，常在压力引水道与压力管道衔接处建造调压室。

调压室将有压引水系统分成两段：上游段为压力引水道，下游段为压力管道。

调压室的作用：（1）反射水击波。

避免压力管道传来水击波进入压力引水道。

（2）减小水击压力。

缩短压力管道长度。

（3）改善机组在负荷变化时运行条件。

2 调压室的基本要求根据其作用，调压室应满足基本要求：（1）调压室尽量靠近厂房，以缩短压力管道的长度。

（2）调压室应有自由水表面和足够的底面积，以保证水击波的充分反射。

（3）調压室的工作必须是稳定的。

在负荷变化时，引水道及调压室水体的波动应该迅速衰减，达到新的稳定状态。

（4）正常运行时，水流经过调压室底部造成的水头损失要小。

为此调压室底部和压力管道连接处应具有较小的断面积。

3 调压室的设置条件调压室是改善有压引水系统、水电站运行条件的一种可靠措施。

但调压室一般尺寸较大，投资较大，因此是否设置调压室，应在机组过流系统调节保证计算和机组运行条件分析的基础上，考虑水电站在电力系统中的作用、地形及地质条件、压力管道的布置等因素，进行技术经济比较后加以确定。

3.1上游调压室的设置条件初步分析时，可用水流加速时间（也可称为压力引水道的时间常数）Tw来判断，设置上游调压室的条件：T w的物理意义是在水头Hp作用下，不计水头损失时，管道内水流速度从0增大到V所需的时间。

显然，T w越大，水击压力的相对值也越大，对机组调节过程的影响也越大。

[Tw ]——T w的允许值，一般取2～4s。

[T w]的取值与电站出力在电力系统中占的比重有关。

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前言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 0+ρg h 可得p A =ρg 水(▽3-▽A ) p B =ρg 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 0=ρg 水(▽1-▽2)= ρg 水（▽3-▽4）=ρg X （▽5-▽6）ρg X =6543∇-∇∇-∇ρg 水 或ρg X =6521∇-∇∇-∇ρg 水3. 若水箱内气体压强p 0≠p a ,则p 1≠p 2、p 3≠p 4、p 5≠p 6。

水电站课程教学实验之(一)水 击 实 验前修课程：水力学、水工建筑物、水电站。

开课对象：水利水电工程专业学生。

一、实验目的1.通过实验，增加对“水锤”的感性知识，巩固和加深课堂上所学过的水锤基本理论。

2.了解引水系统中有无调压室和不同关闭时间（'s T ）对水锤值的影响。

3.通过比较了解调压室对水电站水锤的影响，认识其作用。

4.熟悉水锤压力值的测量仪器和量测方法。

5.了解模拟机组导叶关闭的液压系统。

二、实验要求1.实验前预习教材中有关部分内容和实验大纲，了解实验的目的，要求和具体实验方法。

2.实验时，要按照实验大纲规定的实验情况，步骤和操作方法进行。

3.实验时要服从分工，各分工岗位要互相配合，协调一致，服从指挥。

4.遵守实验室有关规章制度，爱护公物，爱护实验设备。

5. 按照规定的时间和要求，每人递交实验报告一份。

三、实验工况（一）机组流量0Q ，有调压室情况 1.导叶关闭时间1s T 1）突然丢弃负荷00→Q 2）突然增加负荷00Q →2.导叶关闭时间2s T 1）突然丢弃负荷00→Q 2）突然增加负荷00Q →（二）机组流量0Q ，无调压室情况 1.导叶关闭时间1s T 1） 突然丢弃负荷00→Q 2） 突然增加负荷00Q → 2.导叶关闭时间2s T溢流式调压室实验装置纵剖面示意图1）突然丢弃负荷00→Q 2）突然增加负荷00Q → 四、实验步骤1.对照实验装置图熟悉实验现场和实验设备。

2.熟悉模拟水电站机组导叶开关的液压系统。

3.熟悉水锤压力值动态量测的电测仪器和方法。

4.操作和观察分工：1）机组控制操作2人2）计算机数据采集系统操作2人3）测读量水堰流量1人4）量测水库水位及水电站水头1人5）总记录1人5.在机组阀门打开之前，从调压室中读出水库水位。

由机组控制操作人员打开液压针阀。

并调节机组流量到Q，并读出下游水位和量水堰测针值。

6.由机组控制操作人员调节液压调速阀；调整机组关闭时间到T。

水力学实验实验一流线演示实验一、演示目的1、通过演示进一步了解流线的基本特征。

2、观察液体流经不同固体边界时的流动现象。

二、演示原理流场中液体质点的运动状态，可以用迹线或流线来描述，迹线是一个液体质点在流动空间所走过的轨迹。

流线是流场内反映瞬时流速方向的曲线，在同一时刻，处在流线上所有各点的液体质点的流速方向与该点的切线方向相重合，在恒定流中，流线和迹线互相重合。

在流线仪中，用显示液（自来水、红墨水），通过狭缝式流道组成流场，来显示液体质点的运动状态。

整个流场内的“流线谱”可形象地描绘液流的流动趋势，当这些有色线经过各种形状的固体边界时，可以清晰地反映出流线的特征及性质。

三、演示设备演示设备如图所示，它们分别显示二种特定边界条件下的流动图象。

（a）可显示机翼绕流流场中流体的流动形态。

（b）可显示实用堰溢流的流动形态。

演示仪均由有机片制成狭缝式流道，其间夹有不同形状的固体边界。

在演示仪的左上方有两个盛水盒，一个装自来水，一个装红色水，两盒的内壁各自交错开有等间距的小孔通往狭缝流道，流道尾部装有调节阀。

流线仪简图1、盛水盒2、机翼3、弯道4、机翼角度调节开关5、狭缝流道6、泄水调节阀7、实用堰四、演示方法1、首先打开演示仪的排气夹和尾部的调节夹进行排气，待气排净后拧紧调节夹，并将上方的两个盛水盒装满自来水；2、将装有自来水的两个盛水盒其中的任一个滴少许红墨水搅拌均匀；3、调节尾部控制夹，可使显示液达到最佳的显示效果；4、待整个流场的有色线（即流线）显示后，观察分析其流动情况及特征；5、演示结束后，倒掉演示液，并将仪器冲洗干净待用。

五、思考题1、流线的形状与边界有否关系？2、流线的曲、直和疏、密各反映了什么？实验二静水压强量测实验一、目的要求1、量测静水中任一点的压强；2、测定另一种液体的密度；3、要求掌握U形管和连通管的测压原理以及运用等压面概念分析问题的能力。

二、实验设备图１－11与2测压管注入油，3与4注入水，二者的液体不能混三、实验步骤及原理1、打开通气孔，使密封水箱与大气相通，则密封箱中表面压强p0等于大气压强p a。

《水力学实验》静水压强实验报告指导老师：何建京参加者：静水压强试验仪型号：H0-02实验仪器编号：试验台：水力学实验室13桌水电院08级水工一班一．实验概述1. 实验目的①掌握解析法及压力图法，测定矩形平面上的静水总压力。

②验证平面静水总压力理论。

2. 实验原理作用在任意形状平面上的静水总压力P等于该平面形心处的压强pc与平面面积A的乘积：P=PcA方向垂直指向受压面。

对于上下边与水面平行的矩形平面上的矩形平面上的静水总压力及其作用点的位置，可采用压力图法：静水总压力P的大小等于压强分布图的面积Ω和以宽度b所构成的压强分布体的体积。

P=Ωb若压强分布图为三角形分布，如图，则P=1/2ρgH2be=1/3H式中:e-为三角形压强分布图的形心距底部的距离.若压强分布图为梯形分布,如图,则P=1/2ρg(H1+H2)abe=a/3·(2H1+H2)/ (H1+H2)式中:e-为梯形压强分布图的形心距梯形底边的距离3. 实验步骤1熟悉仪器,测记有关常数.2用底脚螺丝调平,使水泡居中.3调整平衡锤使平衡杆处于水平状态.4打开进水阀门K1,待水流上升到一定高度后关闭.5在天平盘上放置适量砝码.若平衡杆仍无法达到水平状态,可通过进水开关进水或放水开关放水来调节进放水量直至平衡.6测记砝码质量及水位的刻度数.7重复步骤4～6,水位读数在100mm以下做4次,以上4次.,将水排净,并将砝码放入盒中.实验结束.8打开放水阀门K24. 注意事项1 在调整平衡杆时,进水或放水速度要慢.2 测度数据时,一定要等平衡杆稳定后再读.二．实验装置及实验数据1.有关常数：（1）天平臂距离L0=27.5cm（2）扇形体垂直距离L=20cm （3）扇形体宽度b=7.5cm 2.量测记录表格三．实验成果分析：对于平面静水总压力，用一般的方法很难测出。

现在使用杠杆原理来间接求出作用在物体表面上的压力。

这个实验装置的设计十分精巧，其中前壁与后壁由于对称所以产生的静水总压力可以抵消，在左侧弧形的部分由于其静水压力作用方向经过杠杆转动轴心，所以其产生的力矩为0。