調制實(shí)驗測評報告
調制實(shí)驗測評報告
一、實(shí)驗目的
1. 觀(guān)察實(shí)用剖面堰和寬頂堰上的水流現象，并觀(guān)察下游水位對水躍的影響。 2. 測定非淹沒(méi)寬頂堰和實(shí)用剖面堰的流量系數m值，并與經(jīng)驗值進(jìn)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(shí)驗類(lèi)型
綜合型
三、實(shí)驗儀器
實(shí)驗在玻璃水槽中進(jìn)行，如圖所示。水槽長(cháng)2.8m、寬b為0.15m、高0.3m；槽中安裝WES標準實(shí)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(jìn)口各一套。水槽下游裝有三角堰，用來(lái)測定水槽流量Q，槽尾設尾門(mén)以控制下游水位，用活動(dòng)測針沿軌道移動(dòng)以量測上下游水位。
四、實(shí)驗原理
�。ㄒ唬┭叩姆诸�(lèi)：根據堰墻厚度或頂長(cháng)與堰上水頭H
的比值不同而分成三種：薄壁堰
��；實(shí)用剖面堰
��；寬頂堰
。
�。ǘ┭叩牧髁抗� 對圖中兩種堰流情況的1-1與C-C斷面寫(xiě)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(jīng)過(guò)適當假設與簡(jiǎn)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┭叩牧髁肯禂倒�
1. 實(shí)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(shí)的設計水頭流量系數。2. 寬頂堰流量系數
�。�1）直角前沿進(jìn)口寬頂堰，計算m的公式為：
�。�2）圓角前沿進(jìn)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(shí)驗內容和要求
�。ㄒ唬⿲�(shí)驗內容
1. 記錄有關(guān)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(diǎn)讀
數。
2. 進(jìn)水節門(mén)置于增大開(kāi)度，開(kāi)動(dòng)水泵，調節尾門(mén)，使堰后水躍呈遠驅形態(tài)，仔細觀(guān)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(guān)系式，得出實(shí)驗流量Q值。
3. 用測針細致量測實(shí)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(shí)驗應改變流量5-6次，重復進(jìn)行實(shí)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⿲�(shí)驗要求
1．根據測得流量Q和堰上水頭H等值，計算實(shí)用剖面堰或寬頂堰的流量系數m值，并與相應的經(jīng)驗公式計算值作分析比較。
2．根據不同流量下的實(shí)驗結果，在方格紙上繪制WES實(shí)用堰的m～H0/Hd關(guān)系曲線(xiàn)，或者繪制寬頂堰m～H關(guān)系曲線(xiàn)，應用經(jīng)驗公式計算的流量系數m值也畫(huà)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(guān)系曲線(xiàn)，根據流速分布曲線(xiàn)，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(shí)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(shí)，應保持水躍位置基本穩定。
七、實(shí)驗數據處理與分析
1.由三角堰流計算關(guān)系式，即Q=C0*H5/2,C0=1.4,求得各實(shí)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(jīng)驗公式作比較
其中計算公式為；經(jīng)驗公式
分析：流量系數的實(shí)驗值比經(jīng)驗公式的計算值大，主要是因為H0的值包括行進(jìn)水頭，而且實(shí)驗過(guò)程中行進(jìn)流速還比較大，計算時(shí)沒(méi)有考慮。
用matlab分別作出m1（實(shí)驗值）與流量和m2（經(jīng)驗值）與堰前水深H的關(guān)系曲線(xiàn)，如下圖：
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