无坎宽顶堰不同取水口形状

无坎宽顶堰不同取水口形状 无坎宽顶堰不同取水口形状的流量系数测定 无坎宽顶堰不同取水口形状 的流量系数测定 指导老师: 毛根海 实验成员: 吴维敏 何春木 黄建羽 班级学号: 结构01(3011211146 3011211142 3011211147) 实验日期: 2003年12月 7日 2003年12月12日 浙江大学水利实验室 无坎宽顶堰不同取水口形状的流量系数测定 项目简介:明渠取水口的阻力系数可以在明渠均匀流的取水口处改变不同的取水口形状，通过实验测得。为了分析取水口形状对过流能力的影响，可以在实验室的明渠水槽中，设不同的进口形状的无坎宽顶堰，实验测定其流量系数，分析得出较佳的进口形状。 一(实验目的要求 1.根据堰流的流量基本公式，测定不同取水口形状下的流量系数。 2.通过比较不同取水口形状的流量系数，确定最佳取水口形状。 3.掌握流量,堰流水深的实验测量技能。 二(实验装置 本实验在自循环明渠水槽中进行(见附图1),槽宽B=10cm 不同形状的取水口尺寸图如附图2。其堰顶厚度均为200mm。说明:为了提高实验效率, 节约时间,我们预先查阅了相关实验书籍,选取了各种取水口形状的各自最优的形状进行 比较。如我们选取的折角取水口形状是折角取水口形状中流量系数最大的。 三. 实验原理 1/23/2 无坎宽顶堰的流量公式，Q=σm’b(2g)H。 S0 其中σ，本实验装置通过调控尾门使足够小，为自由出流，故取hσ,1。 为淹没系数SsS 1/23/2 由式m’,Q/[b(2g) H]知,实验只需测定流量Q和H。 0 n 三角堰流量Q计算式为Q=a*h。 四(实验步骤 1.准备:熟悉实验设备。 2.测定渠底标尺读数和记录三角堰堰顶高程值。 3.先安装一种取水口形状的无坎宽顶堰。开启水泵，调节进水阀，使堰顶作用水头为堰顶厚度的1/2.5与1/10倍之间。 4.测读水位，用可移动的水位测针测量，调整测针，在堰上3H附近，使尖部自上而下恰好接触液面，读取液面高度，记H值。 浙江大学水利实验室 Page - 2 - 8/4/2017 无坎宽顶堰不同取水口形状的流量系数测定 5.测量流量:用三角堰法来测量流量，测记三角堰槽的液面测针读数。 6.改变流量:重复实验。 7.换装取水口不同形状的无坎宽顶堰。重复2—6步骤。 五(实验数据处理与分析 1.记录有关常数 明渠宽B=10cm，无坎宽顶堰闸孔净宽b=3cm，a,15.42，n,2.47 2. 实验数据记录: ’渠底高程h0=13.85cm; 三角堰堰顶高程h=28.56cm 0 堰口液面三角堰堰上作三角堰流量 流速 总作用流量系经验形状 高度 液面高 用水头 作用水水头 数 流量Q(L/s) v(dm/s) 头系数 h(cm) h’(cm) H(cm) H(cm) m’ 0 H(cm) 直角20.89 33.47 7.04 4.91 0.785 1.1155 7.1035 0.3123190.327 进口 21.24 33.60 7.39 5.04 0.837 1.1336 7.4556 0.309826 20.34 33.20 6.49 4.64 0.683 1.0523 6.5465 0.306988 圆角21.68 33.87 7.83 5.31 0.953 1.2170 7.9056 0.3227890.363 进口 20.84 33.53 6.99 4.97 0.809 1.1577 7.0584 0.324921 19.99 33.14 6.14 4.58 0.661 1.0771 6.1992 0.322604 八字21.38 33.87 7.53 5.31 0.953 1.2655 7.6117 0.3416610.357 形进 口 20.74 33.57 6.89 5.01 0.825 1.1980 6.9632 0.338235 21.56 33.95 7.71 5.39 0.989 1.2825 7.7939 0.341257 折角21.36 33.82 7.51 5.26 0.913 1.2396 7.5884 0.3353090.354 进口 20.36 33.37 6.51 4.81 0.746 1.1466 6.5771 0.333184 0.341105 21.60 33.96 7.75 5.40 0.993 1.2817 7.8338 流线21.85 33.90 8.00 5.34 0.966 1.2079 8.0744 0.317098 型进 浙江大学水利实验室 Page - 3 - 8/4/2017 无坎宽顶堰不同取水口形状的流量系数测定 口 21.16 33.66 7.31 5.10 0.863 1.1800 7.3810 0.32386 20.54 33.37 6.69 4.81 0.746 1.1157 6.7535 0.320213 各种形状进口的流量系数平均值: 直角进口:0.309711 折角进口:0.336533 八字形进口:0.340684 圆角进口:0.323438 流线型进口:0.32039 补充说明: 由于时间有限,对于大流量和中等流量下,我们只选取了几组进行实验,发现流量大的情况下,流量系数变大。 六. 实验结果分析及讨论: 1 、实验分析:本次实验结果基本符合预先猜想。我们认为有以下几点原因造成流量系数的不同 : (1) 由于取水口形状的不同,造成侧收缩影响的不同。这点可以从液面形态上观察得到,直角液面扭变最大,流线型最小。可以发现流线型对流量系数影响最小。 (2) 由于本次实验采用的是堰总长相等的原则,所以造成取水口长度不相同,从附图二可以发现, 取水口长度依次为:八字型>流线型>圆角>折角>直角。除八字型和流线型外,其次序与结果排序基本相同。 (3)为了提高效率,查阅相关水利后,我们选取个各个形状的最佳形状,进行比较。比如八字型,我们选取了30度。人为先选定形状,不一定能真实反映各个实际形状,但基本上可以认为正确。 2、从实验结果可看出，取水口形状为折角形时，施工方便，造价低，而其水流阻力较小，流量系数较大，接近圆角进口。 实验讨论: 1. 实验测得不同进口形状下,流量系数的大小关系如何? 参考答案:从结果得知:流量系数的大小排序是: 流线型>折角>圆角>八字型>直角。 浙江大学水利实验室 Page - 4 - 8/4/2017 无坎宽顶堰不同取水口形状的流量系数测定 2. 观察不同取水口形状下,无坎宽顶堰的液面形状有何不同? 参考答案:从空洞流出液面形态发现,基本上成麻花扭变状态,说明横向速度大,紊动度大。但发现以直角进口的扭变最大,折角次之,接下来分别是八字型,圆角,流线型。 3. 堰上作用水头为何要控制在2cm到8cm? 参考答案:实验使用的宽顶堰堰顶厚度为200mm,为符合宽顶堰的水流特征,并且满足,堰顶厚度与堰上作用水头的比值在2。5到10之间,所以堰上作用水头要控制在2cm到8cm。 浙江大学水利实验室 Page - 5 - 8/4/2017