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(xiàn)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(shù)m值，并與經(jīng)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(shù)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
（一）堰的分類：根據(jù)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
。
（二）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(shù)；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(shù)。
（三）堰的流量系數(shù)公式
1. 實用高堰流量系數(shù) 當P/Hd>1.33為高堰。WES標準剖面堰的流量系數(shù)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(shù)。2. 寬頂堰流量系數(shù)
（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
（一）實驗內容
1. 記錄有關常數(shù)，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(shù)。
2. 進水節(jié)門置于增大開度，開動水泵，調節(jié)尾門，使堰后水躍呈遠驅形態(tài)，仔細觀察堰流
現(xiàn)象。用測針細致量測三角堰上游水面讀數(shù)，根據(jù)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(shù)，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(shù)。
（二）實驗要求
1．根據(jù)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(shù)m值，并與相應的經(jīng)驗公式計算值作分析比較。
2．根據(jù)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(jīng)驗公式計算的流量系數(shù)m值也畫到圖上，分析流量變化對流量系數(shù)m的影響，探討其變化規(guī)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(jù)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(wěn)定。
七、實驗數(shù)據(jù)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(shù)，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(shù)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(shù)的實驗值比經(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(jīng)驗值）與堰前水深H的關系曲線，如下圖：
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