調制實驗測評報告

調制實驗測評報告

調制實驗測評報告

　　一、實驗目的

　　1. 觀察實用剖面堰和寬頂堰上的水流現象，并觀察下游水位對水躍的影響。 2. 測定非淹沒寬頂堰和實用剖面堰的流量系數m值，并與經驗值進行比較。 3．測定躍后斷面的流速分布，求得躍后斷面的平均流速。

　　二、實驗類型

　　綜合型

　　三、實驗儀器

　　實驗在玻璃水槽中進行，如圖所示。水槽長2.8m、寬b為0.15m、高0.3m；槽中安裝WES標準實用剖面堰，堰高P=15cm，設計水頭Hd=5cm，設計水頭流量系數md=0.502。槽中還可安裝寬頂堰，堰高P=8cm，堰頂δ=40cm，直角和圓角進口各一套。水槽下游裝有三角堰，用來測定水槽流量Q，槽尾設尾門以控制下游水位，用活動測針沿軌道移動以量測上下游水位。

　　四、實驗原理

　�。ㄒ唬┭叩姆诸悾焊鶕�堰墻厚度或頂長與堰上水頭H

　　的比值不同而分成三種：薄壁堰

　��；實用剖面堰

　��；寬頂堰

　　。

　�。ǘ�）堰的流量公式 對圖中兩種堰流情況的1-1與C-C斷面寫能量方程，可得收縮斷面流速表示式為：

　　式中：為流速系數；hc為收縮斷面C-C處水深。

　　為堰上總水頭，H為堰上水頭，v為上游趨近流速；

　　經過適當假設與簡化，得堰流流量公式：

　　式中：b為堰寬（即槽寬），b=15cm，m為堰流的流量系數。

　�。ㄈ�）堰的流量系數公式

　　1. 實用高堰流量系數 當P/Hd>1.33為高堰。WES標準剖面堰的流量系數公式為：

　　式中：Hd為堰的設計水頭，md為H0=Hd時的設計水頭流量系數。2. 寬頂堰流量系數

　�。�1）直角前沿進口寬頂堰，計算m的公式為：

　　（2）圓角前沿進口寬頂堰，計算m的公式為：

　　上二式中的P為寬頂堰高度；H為堰頂以上水頭。

　　五、實驗內容和要求

　�。ㄒ唬�實驗內容

　　1. 記錄有關常數，如堰寬b、堰高P、設計水頭Hd等，記錄測針在堰頂、槽底處的零點讀

　　數。

　　2. 進水節門置于增大開度，開動水泵，調節尾門，使堰后水躍呈遠驅形態，仔細觀察堰流

　　現象。用測針細致量測三角堰上游水面讀數，根據三角堰流量計算關系式，得出實驗流量Q值。

　　3. 用測針細致量測實用堰（或寬頂堰）堰頂高程和堰上游水面讀數，從而計算堰上水頭H

　　值，應多測幾次，以取平均值。以上實驗應改變流量5-6次，重復進行實驗。 4. 將皮托管置于躍后斷面中，抽取皮托管內的空氣，量測躍后斷面流速的分布；用測針量

　　測躍后斷面的槽底和水面讀數。

　�。ǘ�）實驗要求

　　1．根據測得流量Q和堰上水頭H等值，計算實用剖面堰或寬頂堰的流量系數m值，并與相應的經驗公式計算值作分析比較。

　　2．根據不同流量下的實驗結果，在方格紙上繪制WES實用堰的m～H0/Hd關系曲線，或者繪制寬頂堰m～H關系曲線，應用經驗公式計算的流量系數m值也畫到圖上，分析流量變化對流量系數m的影響，探討其變化規律。

　　3．在方格紙上繪制躍后斷面流速分布的h～u關系曲線，根據流速分布曲線，積分求得其平均流速；利用測得流量和躍后斷面的面積，求得其平均流速，對二者作分析比較。

　　六、注意事項

　　1. 量測實用堰上游水位斷面1-1，一般應在距離堰的前沿約（3～5）H處，可免除溢流水面自由降落的影響。對寬頂堰也應如此。

　　2. 量測躍后斷面流速分布時，應保持水躍位置基本穩定。

　　七、實驗數據處理與分析

　　1.由三角堰流計算關系式，即Q=C0*H5/2,C0=1.4,求得各實驗流量Q

　　2.用測針細致量測寬頂堰堰頂高程和堰上游水面讀數，從而計算堰上水頭H

　　由各流量Q和對應的堰前水深計算寬頂堰的流量系數m，并與相應的經驗公式作比較

　　其中計算公式為；經驗公式

　　分析：流量系數的實驗值比經驗公式的計算值大，主要是因為H0的值包括行進水頭，而且實驗過程中行進流速還比較大，計算時沒有考慮。

　　用matlab分別作出m1（實驗值）與流量和m2（經驗值）與堰前水深H的關系曲線，如下圖：

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