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实验一弯道水流实验1. 实验目的要求弯道是平原河流中最常见的局部河段。
弯曲性河流就是由一个个反向河湾与直段连接而成，分汊河流的个别汊道也常常发展为弯道，甚至顺直型河流在枯水季节的河槽也具有弯曲的形状，弯道水流的特征与相应的泥沙运动、河床演变等密切相关。
（1）观察弯道上的水流情况，增加对弯道环流的认识；（2）了解弯道水流的纵、横向流速分布规律（3）弯道水面纵、横向比降及凹岸水面超高值的沿程变化规律2. 实验仪器设备。
（1）360度道水槽（R=1米）。
（2）流速仪，带刻度可测流向的活动测针架，水位测针，钢卷尺。
（3）模型沙、高锰酸钾，木屑等示综剂。
3.实验准备（1）启动供水系统，调节进水流量及弯道水槽尾门水位，使实验段水流平稳，水深控制在15—20cm之间；（2）布置测量断面及测点位置：在弯道内布设0°、60°、120°、180°、240°、300°、360°等七个测量断面，在弯道槽上、下游直段上分别布设一个测量断面。
（3）放好测架，安装好流速仪及水位测针。
4. 实验步骤（1）在各个测量断面上两侧（测点距槽壁各5cm）和中轴线上用活动测针测量水面高程。
（2）使用流速仪以三点法测量弯道0°、60°、120°、180°、240°、300°、360°等七个测量断面的流速与流向。
测量垂线的布置与测量水面高程时相同。
（3）在水面施放木屑及高锰酸钾等示踪剂、床面施放模型沙，观察弯道水流水面、水流内部水质点运动轨迹以及弯道床面推移质泥沙的运动情况。
5. 实验注意事项（1）弯道水流是典型的三维水流，实验室应注意观察水流及示踪剂、模型沙的运动情况。
（2）测弯道不同断面流速时要及时调整，保持流速仪测桨轴向与测点水流流向一致。
（3）若采用沿流程安装的固定水位测针测量水面高程时，应先按统一的基准面确定各测针零点高程。
弯管流量计水流特性的数值模拟及流量系数的试验研究的
开题报告
一、课题研究背景及意义
弯管流量计是一种常见的流量测量仪器，被广泛应用于石油、化工、电力等工业领域。
通过测量弯管内流体的压差，利用伯努利方程计算流量。
然而，不同工况下弯
管流量计的流量系数往往存在较大的偏差，影响测量精度。
为了更准确地预测弯管流量计的水流特性，本课题计划进行数值模拟，探究弯管内流体流动的各项参数对流量测量的影响，并与实验结果进行对比，验证数值模拟的
可靠性，为实现弯管流量计的快速准确测量提供理论指导。
二、研究内容及技术路线
1. 数值模拟部分
（1）建立弯管流量计的三维数值模型；
（2）基于ANSYS Fluent软件，采用k-ε湍流模型对弯管流量计的水流特性进行
数值模拟；
（3）对流场中的压力、速度、流线、涡旋及湍流强度等参数进行分析，探究其
对流量测量的影响。
2. 实验部分
（1）搭建实验装置，同时测量弯管流量计的入口、出口压力差和流量；
（2）通过实验数据计算弯管流量计的实际流量系数；
（3）与数值模拟结果进行对比，验证数值模拟的可靠性。
三、预期成果
本课题的预期成果包括：
（1）建立弯管流量计的三维数值模型，并基于ANSYS Fluent软件开展数值模拟；
（2）探究弯管流量计内部流体流动的各项参数对流量测量的影响，发现并分析
影响流量系数的主要因素；
（3）通过实验数据计算弯管流量计的实际流量系数，与数值模拟结果进行对比，验证数值模拟的可靠性；
（4）提供弯管流量计的水流特性分析及快速准确测量的理论指导。
弯曲的水流实验现象弯曲的水流实验现象【引言】水是人类生活中不可或缺的资源，其性质和行为一直以来都备受科学家们的关注。
在研究水流时，人们发现了一种有趣的现象，即水流在通过一定形状的通道时会弯曲。
这一现象引起了科学家们的浓厚兴趣，并进行了一系列的实验来解释其原理。
本文将一步一步回答有关弯曲的水流实验现象的问题，并对实验结果进行解读。
【实验设备】1. 水源：提供水流用的水源，可使用自来水或水箱中的水。
2. 通道：可使用透明的塑料管、玻璃管等材料制作，其形状可以是直线、曲线或其他特殊形状。
3. 流速计：用于测量水流通过通道的速度。
4. 尺子或标尺：用于测量通道的长度。
5. 滴管：用于调整水流的流量。
6. 支架，夹子等：用于固定通道和其他实验设备。
【实验步骤】1. 准备工作：将实验设备进行清洁，并放置于合适的位置，确保通道不会晃动或倾斜。
2. 设置通道：选择一个合适的通道形状，并将其固定在实验台上。
可以根据实际需要设置直线、曲线或其他特殊形状的通道。
3. 测量通道长度：使用尺子或标尺精确测量通道的长度，并记录下来。
这个数据将在后续的实验数据分析中使用。
4. 调节水流流量：使用滴管来控制水流的流量，使其保持恒定。
可以逐渐调节滴管的开口大小，直至满足实验要求为止。
5. 测量水流速度：将流速计放置在通道的出口处，并记录下水流通过通道的时间。
根据通道的长度和时间，可以计算出水流的平均速度。
6. 实验记录：将实验数据进行记录，并进行实验的重复。
可以在不同的水流流量和通道形状下进行多次实验，以获得更准确的数据。
7. 数据分析：根据实验数据进行分析，比较不同条件下的实验结果。
可以观察到水流在通道中的弯曲程度和速度的关系，并进行推理和解释。
【实验结果】经过实验，我们可以得出以下结论：1. 水流在直线通道中保持直线运动，速度基本保持恒定。
2. 水流在曲线通道中会发生弯曲，且弯曲的程度随着通道曲率的增加而增加。
3. 弯曲的水流在曲线的内侧速度较快，曲线的外侧速度较慢。
毕业论文题目:弯性水流的特性学院(直属系):年级、专业:学生姓名:学号:指导教师:完成时间:目录摘要 (3)1前言 (4)2概述 (5)3.水流概念 (6)4缓流弯道水流的特性 (6)4.1弯道水面横比降及超高 (6)4.1.2水面横比降公式比较 (7)4.2断面环流 (10)4.2.1断面环流成因 (10)4.2.2弯道环流的公式推导 (11)4.2.3环流强度及其分布 (15)4.3弯道中纵向流速的分布 (15)5.急流弯道水流的特性 (17)5.1急流冲击波 (17)5.2急流弯道超高大小和超高位置的研究 (20)6.本人对弯道水流特性的总结及公式推导 (22)6.1缓流弯道公式 (22)6.2急流弯道公式 (24)7 弯道对工程的影响 (25)7.1缓流弯道对工程的影响 (25)7.2急流弯道对工程的影响 (25)8 结论 (26)总结与体会 (27)谢辞 (28)摘要天然河道中，并非每一条河流都呈直线，而是曲曲折折，存在着许多弯道,水在流动的时候受边界条件影响很大，弯道水流是工程实际中经常碰到的一种水流形式。
由于弯道特有的几何特征和几何条件，其水流特性与顺直河道有显著的不同。
弯道中水流流态比较复杂，按其流态可以分为弯道缓流运动和弯道急流运动．本文主要研究了弯道缓流的水流横向比降，断面环流，水流流速分布，水流水面线等，研究了弯道急流的冲击波，超高等。
弯道水流的特性研究对江河治理、航运等方面的科学研究与设计有重要意义，因此，我们应对其进行充分研究，为实际工程提供强有力的科学依据。
关键词：弯道；横向比降；断面环流；流速；冲击波；超高；前言弯道水流是渠道和河道中常见的一种水流运动现象，弯道水流的运动机理和研究成果已在水利枢纽布置，河道、航道整治，取、排水口选址以及码头、港口建设等领域得到了广泛的应用，因此，无论从除害还是兴利的角度，都需要对弯道水流的特性进行充分研究。
本文分别对弯道缓流和弯道急流进行了阐述，较为系统地归纳了弯道水流的特性。
丁坝对弯道水流特性影响的水槽试验和数值模拟研究本文采用物理模型试验与数值模拟计算相结合的方法,研究了丁坝附近水流特性及其对弯道水流的影响。
在物理模型试验部分,通过自动水位测量系统和流速测量系统对丁坝附近及弯道的水位、流速进行了测量,并利用测量结果对沿程水位变化、流速分布、回流区长度及紊动能变化等规律进行了研究;在数值模拟计算部分,通过Mike21软件建立了与物理模型相同尺寸的二维水流数值模型,用实验结果对模型进行了验证,并利用此模型对丁坝附近的水位变化、流速分布及回流区长度变化等规律作了进一步的分析。
物理模型试验结果表明:(1)各种工况下的丁坝侧沿程水位均高于丁坝对岸侧沿程水位,且水流经过弯道后,两侧水位才开始恢复至正常水位。
(2)丁坝与弯道进口距离一定,流量不同时:(1)流量越大,同侧沿程最高水位越大,沿程最大横比降越大;丁坝距弯道45cm时,纵比降随进口流量的增大而减小,丁坝距弯道55cm时,纵比降随进口流量的增大而增大。
(2)丁坝与弯道距离较近时,相对回流区长度随流量的增加呈先减小后增大趋势;丁坝与弯道距离较远时,相对回流区长度随流量的增加呈先增大后减小趋势。
(3)丁坝坝头、下游及水槽中间区域的紊动能最大值分布区域均随着流量的增大而增大。
(3)流量一定,丁坝与弯道进口距离不同时:(1)丁坝距弯道越近,同侧沿程最高水位越大,沿程最大横比降越小;丁坝距弯道45cm时,丁坝侧最大纵比降低于丁坝对岸侧最大纵比降,丁坝距弯道55cm时,丁坝侧最大纵比降高于丁坝对岸侧最大纵比降。
(2)随着丁坝与弯道进口距离的变化,在直道中,距丁坝侧边壁较近的纵向流速变化规律均是先减小后增大,距丁坝侧边壁较远的纵向流速变化规律均是先增大后减小再趋于平缓。
(3)当流量较小时,丁坝与弯道进口距离越近,相对回流区长度越长。
(4)随着丁坝与弯道进口距离的增加,紊动能最大值的分布区域有所减小。
数学模型计算结果表明:(1)当丁坝与弯道进口距离一定时,随着流量的增大:(1)丁坝近区水位沿程逐渐上升,坝前的壅水高度与坝后的跌水深度均有所增加,且跌水深度大于壅水高度;丁坝近区沿程各断面横比降呈递增趋势。
变弯的水流实验方法我折腾了好久变弯的水流实验，总算找到点门道。
我刚开始就想啊，水都是直流的，怎么能让它变弯呢。
我最先想到的是用东西去挡着水流，就像在路上设个障碍物一样。
我找了个小木板，放在水龙头下面，打开水龙头，水倒是被挡了一下，但那根本不是变弯，而是四处飞溅，搞得一地水，这可真是个失败的尝试。
后来我突然想到摩擦这个事儿。
在生活里，你想改变东西的运动方向，摩擦有时候就能起作用对吧。
我就找了个表面挺粗糙的东西，想着让水顺着这个粗糙面流，说不定就能弯呢。
我找了块砂纸，斜着放在水龙头下，砂纸摩擦力是大，可水一流下就是断断断续续的，根本不能形成那种优美弯曲的水流。
再后来啊，我想到了借助吸引力。
我记得物理课上说过物体之间有重力和吸引力之类的。
我就找了个塑料梳子，在头发上快速摩擦几下，梳子就带上静电了，我想电会吸引轻小的物体，水这么小的分子应该也能被吸引吧。
当我把带电的梳子靠近水流的时候，哎呀，真的看到水流有一点弯曲了，那时候感觉像发现新大陆一样，真是恍然大悟。
不过这弯曲效果不是很明显。
然后我就想能不能让水流受一种持续又稳定的力呢。
然后我又试了用个弯成弧形的吸管。
吸管就像一个特制的通道。
把一端靠近水龙头，水从吸管里流出来的时候，嘿，水流真的按照吸管的弧形变弯了。
这个办法不错，不过要把吸管固定好呢，我就用胶带粘着吸管，这样水流就比较稳定地变弯了。
我感觉这个方法比较靠谱，要是想让水流弯得幅度更大，就把吸管弯得更厉害一点就像给水流设计更弯曲的道路一样。
但是这个过程也有困难，要调整好吸管和水龙头的衔接，不然水会从旁边漏出来或者不能按照想要的弯弯地流出来。
反正，这个变弯的水流实验我是不断地试错之后，才有这些成果的。
不过我还不确定是不是还有更简单或者效果更好的办法呢。
弯道环流实验报告总结摘要弯道环流实验是一种常用的实验方法，用于研究在弯曲管道中的流体流动。
本实验采用了弯曲的管道模型以及流体流速和压力的测量仪器，通过对实验数据的采集和分析，得出了关于弯道环流的一些重要结论。
引言弯道环流是一种常见的流体现象，广泛存在于管道输送、空调系统以及工业加工过程等领域。
研究弯道环流的特性对于优化流体输送系统的设计和运行有着重要意义。
本实验旨在通过构建弯曲管道模型，测量不同流速下流体在管道中的压力分布，进一步探究弯道环流的特性。
实验方法及步骤实验设备1. 流体输送系统实验设备中的流体输送系统包括一个压力泵、一个弯道管道模型、一个压力传感器以及一个流速计。
其中，压力泵提供了实验所需的流体动力；弯道管道模型是实验中的主要对象，用于产生弯道环流；压力传感器用于测量管道内的压力变化；流速计用于测量流体在管道中的流速。
2. 数据采集系统为了方便对实验数据进行记录和分析，我们配备了一套数据采集系统，主要包括一个实验控制器和一个计算机。
实验控制器用于控制实验设备的运行，并进行数据的实时采集；计算机用于存储和处理实验数据，生成结果图表。
实验步骤1. 连接实验设备：将压力泵、弯道管道模型、压力传感器和流速计按照指示正确连接并固定好。
2. 实验参数设定：通过实验控制器对实验参数进行设定，如流速、流量和实验时间等。
3. 实验运行：启动实验控制器，开始实验运行。
实验过程中，实验控制器会自动采集数据，并将其传输至计算机端的数据采集系统。
4. 数据记录和分析：通过数据采集系统，记录实验数据，并进行分析。
在实验过程中，定期检查和记录压力传感器和流速计的读数。
5. 结果对比与讨论：根据分析所得的实验数据，对不同流速下弯道环流的特性进行对比与讨论，并得出相应的结论。
结果与讨论在实验中，我们测量了不同流速下流体在弯曲管道中的压力分布。
通过对实验数据的分析，我们得出了以下结论：1. 弯道环流的存在：当流体通过弯曲管道时，会形成环状流动现象。
弯道水流的水流运动特点
弯道水流的水流运动特点是在弯道处，水流的速度会减慢，水流的压力会增大，水流的流线会弯曲。
这是因为在弯道处，水流受到了离心力的作用，使得水流向外偏离，从而形成了一个向心力。
这个向心力会使得水流的速度减慢，压力增大，从而形成了一个弯曲的流线。
在弯道水流中，由于水流速度的减慢和压力的增大，会使得水流的能量损失，从而形成了水流的阻力。
这个阻力会使得水流的流量减小，从而影响水流的输送能力。
因此，在设计水力工程时，需要考虑弯道水流的特点，采取相应的措施来减小水流的阻力，提高水流的输送能力。
为了减小弯道水流的阻力，可以采取以下措施：一是采用合理的弯道半径，使得水流的向心力不会过大；二是采用合理的弯道形状，使得水流的流线尽可能接近直线，减小水流的能量损失；三是采用合理的水流引导措施，使得水流在弯道处能够顺畅地流动，减小水流的阻力。
通过这些措施，可以有效地减小弯道水流的阻力，提高水流的输送能力。
小班科学教案会弯曲的水流引言：在小班科学教案中，有许多有趣的实验可以让孩子们亲自动手体验科学的奥秘。
其中一项实验涉及到水流的弯曲现象，让孩子们能够通过实验观察和探索水流受力的特点。
通过这个实验，孩子们可以了解到水流的物理属性和行为，激发他们对科学的兴趣。
一、实验材料和背景知识介绍1. 实验材料：- 一根直径较小的塑料管- 水龙头或水源- 测量杯- 透明容器（如玻璃或塑料杯）- 彩色食用色素（可选）2. 背景知识介绍：在进行实验前，我们先来了解一下水流受力的特点。
水是一种流体，具有自己的物理特性。
当水流经过不同形状和物体时，会受到一定的力的影响。
当流体流过某个物体或穿过一个狭缝时，会产生一个分离区域，这个区域被称为“流动分离区”。
流动分离区内，水流速度较慢，而流过物体或狭缝的其他部分则速度较快。
二、实验步骤1. 准备工作：- 使用直径较小的塑料管，尽量保持管子的直度。
- 准备透明容器，用于装水并观察水流。
- 如果想要观察染色水流，可以加入少量彩色食用色素。
2. 进行实验：- 将塑料管的一端放入水源（水龙头或水杯）中，并确保水流畅通。
- 将水流通过塑料管的另一端引入透明容器中，观察水流的形状和行为。
- 如果使用了彩色食用色素，观察水流的颜色变化。
三、实验结果及讨论通过进行上述实验，我们可以观察到以下现象和结果：1. 水流在经过塑料管时会出现明显的弯曲。
2. 水流进入透明容器后，会产生一种螺旋形的流动形态。
3. 如果加入彩色食用色素，可以看到彩色的水流螺旋。
接下来，让我们来分析一下这些现象产生的原因：1. 弯曲现象：当水流经过塑料管时，由于管道的弯曲，水流会受到管道壁面的阻力。
阻力的存在使得水流的方向产生偏转，从而呈现出明显的弯曲形状。
2. 螺旋形态：水流进入透明容器后，会因为容器的形状和流体力学的原理而产生螺旋形的流动。
螺旋形态是由于水流分离区的存在导致的。
水流在经过瓶口处会发生分离，分离区内的流速较慢，形成一个旋涡，而其他部分则是较快的流动。
弯曲河道水力特性对枢纽运行的影响及改善措施的试验研究王珍;邱静;王丽雯;刘达【摘要】枢纽从凸岸到凹岸依次布置电站、泄水闸、船闸.由于弯道环流的影响,水闸泄流能力不足,壅水超高;电站进水口前有较大范围回流,泥沙淤积问题突出;船闸口门区岸坡流速较大,威胁通航安全.对此展开物理模型试验研究,通过改变凸岸岸线、设置拦漂桥、凹岸护坡等工程措施改变枢纽处水流的水力特性,使水闸泄流能力提高到规范要求,降低壅水,电站引水防沙及通航安全得到保障.以上工程措施对其他弯道上的枢纽工程同样具有借鉴意义.【期刊名称】《广东水利电力职业技术学院学报》【年(卷),期】2010(008)002【总页数】5页(P1-5)【关键词】弯道水流;水力特性;试验研究;水闸泄流能力;电站引水防沙;船闸通航【作者】王珍;邱静;王丽雯;刘达【作者单位】广东省水利水电科学研究院,广东,广州,510610;广东省水利水电科学研究院,广东,广州,510610;广东省水利水电科学研究院,广东,广州,510610;广东省水利水电科学研究院,广东,广州,510610【正文语种】中文【中图分类】TV732弯曲河道的弯顶稍下位置作为枢纽的坝址，受弯道环流的影响具有其“先天不足”：一方面在弯道环流的作用下，水面是凹岸高凸岸低，整个水面为一个扭曲面[1][2][3][4]，弯道凹岸由于离心力作用，其相应点受到的水压力大于静水压力，并与流速的平方成正比[2][3][4][5]；另一方面环流使得含沙量高的水体和较粗的泥沙集中靠近凸岸，并在凸岸沉积下来。
而凹岸的水相对较清，一般表现为清水冲刷。
在弯道凹岸冲刷的泥沙，其中以弯顶稍下游冲刷最甚，这部分泥沙由底层水体带向弯道凸岸，并在凸岸淤积，形成浅滩[3][4][6][7][8]。
枢纽从凸岸到凹岸依次布置电站、泄水闸、船闸，根据以往经验，本枢纽的电站、水闸、船闸运行安全可能受到威胁。
因此，本文展开试验，通过模拟弯道水流，研究其对枢纽运行的影响，并提出相应工程改善措施。
U形弯道水流实验及其数值模拟探究作者：管悦任宏宇王瑞库来源：《科技资讯》 2013年第24期管悦任宏宇王瑞库(吉林省水利水电勘测设计研究院吉林长春 130000)摘要:在现阶段的发展中，我国对道路的研究进入到了一个新的阶段，原本很多不被重视的道路得到了充分的重视，尤其是U形弯道。
对于U形弯道而言，水流对其具有很大的影响，我们需要对U形弯道水流进行一定的实验，将实验的结果进行系统的分析，这样就可以在道路建设的过程中，有效的避免一些问题的发生，同时可以让U形弯道更好的为广大的居民服务，成为社会发展的动力。
对于U形弯道而言，水流实验是最有效果的。
关键词：弯道水流数值中图分类号：TV143文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2013)08(c)-0030-011 试验概况及数值模拟方法对于U形弯道水流实验及其数值模拟探究来说，需要采取一定的方式方法，才能得到理想的结果，在U形弯道水流试验方面，主要情况如下：U形平底弯道水槽由有机玻璃制作,宽0.30m,深0.50m,试验段由2个1.50m的顺直段和1个内径为0.50m、外径为0.80m的半圆组成,总共布置试验测试断面14个,每个断面按等宽布置5条测速垂线,间距为5cm,沿水深方向每隔1cm测试一点,供水系统为自循环系统,具体见图1所示。
而在数值模拟探究方法中，以应用软件Fluent6.3为基础,采用雷诺应力(RSM)模型模拟流场,通过VOF方法模拟水流自由面对U形(180°)弯道水流特性进行了分析。
计算网络见图2所示。
从图2中，我们可以较为清晰的看到，对于U形弯道水流实验及其数值模拟探究来说，每一个环节都要精确化的进行，每一段所采用的方法都有所不同，这样才能在试验的过程中，发现问题的所在，从而制定出有效的解决办法，对于数值模拟探究而言，必须将所有的数值有效的进行统计，之后进行一个系统的分析，结合实际的情况，才能得到最真实的结果。
2 试验测试与数值模拟结果及分析2.1 水面横比降分析在U形弯道水流实验及其数值模拟探究工作中，水面横比降分析是一个非常重要的环节，前面的工作有很大一部分都是为水面横比降分析所准备的。
将本文数模计算值和文献6中物理模型试验值进行对比，对1 引言弯道形态是水流下泄的常见形态之一，在天然河道、溢洪比结果见图3。
分析可知，5个断面共10个观测点的对比数据道下泄通道（考虑到地形限制被迫使用弯道形态）、水力输送中，水位差值在0.01 m~0.05 m范围内；流速差值在0.01 m/s~管道都常遇到弯道形式。
然而，弯曲段水流有显著的不利特0.075 m/s范围内，误差较小。
可见本文模拟精度较高。
征，即高速运动的水流，受到离心力作用，将在航道横向断面上出现向外倾斜的特征，从而导致同一横断面，内外侧（内侧为凹岸，外侧为凸岸）水位存在明显落差，严重情况下甚至会影响水流挟沙力，导致凹岸因挟沙力不足产生淤积。
本文借助MIKE计算软件，建立三维数模来研究弯道水流的分布特征。
（1）工况1水位对比图2 数学计算模型建立2.1 研究思路建立三维数学模型。
根据以往的研究经验，考虑水流先通过一段顺直的直线段（长为5 km），然后进入弯曲段（内径为0.5 km，外径1 km，圆心为180°）。
同时，数学模型采用稳定性最好的三角形网格进行划分，本文研究模型示意图见图1。
（2）工况1流速对比图图1 研究模型及网格划分示意图2.2 计算精度验证（3）工况2水位对比图[6]为保证本文计算精度可信，本文采取了两组工况进行计算3对比。
工况1上游来流量为40.0 m /s，下游尾水位实测值为0.305 3m；工况2上游来流量为60.0 m /s，下游尾水位实测值为0.360 m。
同时，在弯道处设置5个断面（分别在弯道0°、15°、45°、75°和105°处），共10个观测点，作为计算精度对比测点，计（4）工况2流速对比图算测点设置示意图见图2。
图3 计算精度对比分析图3 流量对水流特性影响计算研究33设置4组对比工况，即进口流量分别为40.0 m /s、50.0 m /s、3360.0 m /s、70.0 m /s，研究流量变化对水流特性的影响，将4组工况的尾水位都设为0.30 m。
