【正文】 本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)水力學(xué)實(shí)驗(yàn)易文敏編寫(xiě)李克鋒四川大學(xué)水利水電學(xué)院水力學(xué)與山區(qū)河流開(kāi)發(fā)保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室水力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的基本任務(wù)是：觀察分析水流現(xiàn)象，驗(yàn)證所學(xué)理論，學(xué)會(huì)和掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法和操作技能，培養(yǎng)整理實(shí)驗(yàn)資料和編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，要注意培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力和獨(dú)立工作的能力。使每個(gè)實(shí)驗(yàn)者有觀察現(xiàn)象，進(jìn)行操作和組織實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，并能獨(dú)立進(jìn)行整理分析實(shí)驗(yàn)成果，受到實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練。各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)分別介紹了每個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的、原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、步驟、注意事項(xiàng)，以及可供實(shí)驗(yàn)者編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)參考的表格。要求做好實(shí)驗(yàn)后，實(shí)驗(yàn)者要獨(dú)立認(rèn)真完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，按時(shí)交指導(dǎo)教師批閱。為了使實(shí)驗(yàn)者能深入地掌握和鞏固有關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的結(jié)尾都列有一定數(shù)量的思考題，供實(shí)驗(yàn)者進(jìn)一步深入思考，并要求在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中作出書(shū)面回答，隨實(shí)驗(yàn)報(bào)告交指導(dǎo)教師審閱批改。實(shí)驗(yàn)一 靜水壓強(qiáng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 實(shí)測(cè)容器中的靜水壓強(qiáng)。2. 測(cè)定X液體的容重；3. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，掌握靜水壓強(qiáng)的基本方法和了解測(cè)壓計(jì)的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：如圖所示，1管和2管、3管和4管、5管和6管組成三支U型管，其中5管和6管組成的U型管裝X液體，其余U型管裝水。1管、3管和5管與大氣連通，2管、4管和6管與水箱頂部連通。3管和4管組成的U型管的底部與水箱的A點(diǎn)連通，1管和2管組成的U型管的底部與水箱的B點(diǎn)連通。水箱底部與調(diào)壓筒連通。三、實(shí)驗(yàn)原理：利用調(diào)壓筒的升降來(lái)調(diào)節(jié)水箱內(nèi)液體表面壓強(qiáng)和液體內(nèi)各點(diǎn)的壓強(qiáng)。1. 根據(jù)靜水壓強(qiáng)基本公式：p=p0+ρg h可得pA=ρg水(▽3▽A)pB=ρg水(▽1▽B)2. 由于6管與水箱頂部連通，所以6管液面壓強(qiáng)與水箱液面壓強(qiáng)相同，于是可得：p0=ρg水(▽1▽2)= ρg水（▽3▽4）=ρg X（▽5▽6）ρg X=ρg水 或ρg X=ρg水3. 若水箱內(nèi)氣體壓強(qiáng)p0≠pa,則p1≠pp3≠pp5≠p6。當(dāng)p０pa時(shí)，則水箱液體表面真空度pk=ρg水（▽2▽1）用水柱高來(lái)表示為：hk=▽2▽1四、實(shí)驗(yàn)步驟：1. 認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)原理和注意事項(xiàng)。2. 熟悉儀器，記錄常數(shù)。3. 第一種狀態(tài)，將調(diào)壓筒放到最底位置，放開(kāi)水箱頂部的彈簧夾，使水箱內(nèi)部氣壓等于大氣壓，然后夾上彈簧夾，使水箱內(nèi)部氣體與外界大氣隔斷。分三次調(diào)高調(diào)壓筒。每次調(diào)高后，等到水位穩(wěn)定后，記錄各測(cè)壓管水位讀數(shù)。4. 第二種狀況，將調(diào)壓筒放到最高位置，放開(kāi)水箱頂部的彈簧夾，使水箱內(nèi)部氣壓等于大氣壓，然后夾上彈簧夾，使水箱內(nèi)部氣體與外界大氣隔斷。分三次調(diào)低調(diào)壓筒。每次調(diào)低后，等到水位穩(wěn)定后，記錄各測(cè)壓管水位讀數(shù)。記錄表格(僅供參考)▽A= cm ▽B= 0 cm狀態(tài)測(cè)次測(cè)壓管液面高程讀數(shù)（cm）▽1▽2▽3▽4▽5▽6p0′pa123p0′pa123計(jì)算結(jié)果表：(僅供參考)狀態(tài)測(cè)次A點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)PA(N/cm2)pA=ρg水（▽3▽A）B點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)PB(N/cm2)PB=ρg水（▽1▽B）X液體容重(N/cm3)ρg′=ρg水水箱氣體真空度hk（cm）hk=▽2▽1p0′pa123p0′pa123五、注意事項(xiàng)：1. 升降調(diào)壓筒時(shí)，不能用力過(guò)猛，以免損壞儀器。2. 測(cè)讀測(cè)壓管水面高程時(shí)應(yīng)迅速、準(zhǔn)確，并一律以自由液面的凹面中心點(diǎn)位置為準(zhǔn)。觀測(cè)時(shí)，要保持眼睛、凹面中心點(diǎn)及刻度尺的刻度三者在同一水平面上，以排除讀數(shù)誤差。六、思考題：1. 簡(jiǎn)述如何測(cè)定容器內(nèi)液體任意點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)。2. 在什么狀態(tài)下，U型管兩邊的液面在同一水平面上。3. 在實(shí)驗(yàn)中，調(diào)壓筒的作用是什么？實(shí)驗(yàn)二 能量方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 實(shí)測(cè)有壓輸水管路中的數(shù)據(jù)，繪制管路的測(cè)壓管水頭線和總水頭線，以驗(yàn)證能量方程并觀察測(cè)壓管水頭線沿程隨管徑變化的情況。2. 掌握“體積法”測(cè)流量的方法。3. 觀察彎道水流壓強(qiáng)分布規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：實(shí)驗(yàn)裝置由實(shí)驗(yàn)桌、供水系統(tǒng)、回水系統(tǒng)、量測(cè)裝置、實(shí)驗(yàn)管道等組成。其中實(shí)驗(yàn)管道由直管、手收縮漸變管、擴(kuò)散漸變管、彎管組成，在管道內(nèi)安裝有微型比托管，并有連通管與測(cè)壓管相連接，實(shí)驗(yàn)管道壁上開(kāi)有測(cè)壓孔，同樣有連通管與測(cè)壓管相連接。三、實(shí)驗(yàn)原理：1. 在直管、漸變管壁上開(kāi)的測(cè)壓孔所測(cè)的數(shù)值即是測(cè)壓孔所在位置斷面的測(cè)壓管水頭，即z+。將各斷面的測(cè)壓管水頭水位沿流向連接起來(lái)，即是測(cè)壓管水頭線。2. 用體積法可測(cè)出管道通過(guò)的流量，利用連續(xù)性方程可計(jì)算出各斷面的平均流速和流速水，將各斷面的測(cè)壓管水頭與該斷面流速水頭相加，即可得到該斷面的總水頭。各斷面的總水頭的連線，即為總水頭線。3. 微型比托管所測(cè)的水頭為比托管管嘴所在位置的總水頭。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1. 熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備后，打開(kāi)尾閥，接通電源，啟動(dòng)供水系統(tǒng)。2. 等到供水穩(wěn)定后，用吸耳球排除測(cè)壓管中的氣體。關(guān)閉尾閥，觀察測(cè)壓管中的水位是否在同一水平面上，判斷是否排完氣體。3. 打開(kāi)尾閥，調(diào)節(jié)流量，使測(cè)壓管水位在適當(dāng)高度。等到水位穩(wěn)定后，開(kāi)始測(cè)量。管道斷面直徑、面積表：斷面編號(hào)1234567直徑(cm)1面積(cm2)水頭數(shù)據(jù)記錄表：(僅供參考)斷面編號(hào)1234567測(cè)壓管水頭畢托管所測(cè)總水頭流量測(cè)定記錄：(僅供參考)有關(guān)常數(shù)：量測(cè)水箱水平面積A=145cm2。測(cè)次量測(cè)水箱體積V（cm3）時(shí)間t(s)流量Q（cm3/s）平均流量Q（cm3/s）初高H1(cm)終高H2(cm)凈高△H（cm）12計(jì)算結(jié)果表：(僅供參考)斷面編號(hào)1234567斷面平均流速v(cm/s)流速水頭(cm)測(cè)壓管水頭z+ (cm)總水頭z++(cm)五、注意事項(xiàng)：1. 流量不要太大，以免有些測(cè)壓管水位過(guò)低，影響讀數(shù)，甚至引起管道吸進(jìn)空氣，影響實(shí)驗(yàn)。2. 一定要在水流恒定后才能量測(cè)。3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，一定要關(guān)閉電源，拔掉電源插頭。4. 流速較大時(shí)，測(cè)壓管水位有波動(dòng)，讀數(shù)時(shí)要讀取時(shí)均值。5. 實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要注意安全用電。六、思考題1. 計(jì)算1斷面和5斷面