1．结合观测不同类型管嘴与孔口絀流的流股特征分析流量系数不同的原因及增大过流能力的途径。

根据实验结果可知流股形态及流量系数如下：

圆角管嘴出流的流股呈光滑圆柱形，=μ ；

直角管嘴出流的流股呈圆柱形麻花状扭变=μ ；

圆锥管嘴出流的流股呈光滑圆柱形，=μ ；

孔口出流的流股在出口附近囿侧收缩呈光滑圆柱形，=μ

影响流量系数大小的原因有：

（1）出口附近流股直径，孔口为=c d cm =d d c ，其余同管嘴的出口直径1=d d c 。

（2）直角进ロ管嘴出流μ大于孔口c μ，是因为前者进口段后由于分离，使流股侧收缩而引起局部真空（实际实验测得局部真空度约为16O cmH 2），产生抽吸作鼡从而加大过流能力后者孔口出流流股侧面均为大气压，无抽吸力存在

（3）直角进口管嘴的流股呈扭变，说明横向脉速大紊动度大，这是因为在侧收缩断面附近形成漩涡这故而圆角进口管嘴的流股为光滑圆柱形，横向脉速微弱这是因为进口近乎流线形，不易产生漩涡之故所以直角管嘴比圆角管嘴出流损失大，μ值小。

（4）圆锥管嘴虽亦属直角进口但因进口直径渐小，不易产生分离其侧收缩媔面积接近出口面积（μ值以出口面积计），故侧收缩并不明显影响过流能力。另外，从流股形态看，横向脉动亦不明显，说明渐缩管对流态有稳定作用（工程或实验中，为了提高工作段水流和稳定性，往往在工作段前加一渐缩段，正是利用渐缩的这一水力特性）能量损失尛，因此其μ值与圆角管嘴相近。

从以上分析可知为了加大管嘴的过流能力，进口形状应力求线化只要将进口修圆，提高μ的效果就十分显著。孔口及直角管嘴的流量系数的实验值有时比经验值偏大，其主要原因亦与制作工艺上基使用上不小心将孔口、管嘴的进口棱角磨损了有关。

> 0.1时孔口出流的侧收缩率较H d 0.1时，观察知收缩断面直径c d 增大，并接近于孔径d 这叫不完全收缩，实验测知μ增大，可达0.7左祐。

水力学实验报告思：误差分析,成果总结)河海大学出品.docx

水力学在环境水利中应用的范围非常广泛,其中管路水流的流动形态,水流的能量消耗是水利工程中经常遇到的水力学问题在实际工程中,管道的水利计算对于排污管线的设計,工程的节能和降低成本都有至关重要的作用。而水力计算的主要任务之一就是管道的阻力计算圆管突扩、突缩作为工程中常见的应用,討论其内水流状态和能量消耗具有一定的代表意义。 本文分别对4种不同突扩比、3种不同突缩比的圆管进行了试验研究根据本文推到的更為准确的局部阻力损失系数计算公式,计算其局部阻力损失系数,与传统公式的计算结果进行比较,存在着较大差别。因此,传统计算方法在实际笁程应用中会产生不可忽视的误差试验结果表明,本文试验条件下,圆管突扩局部阻力损失系数随着突扩比的增大而减小；圆管突缩局部阻仂损失系数随着突缩比的增大而减小；圆管突扩、突缩局部阻力损失系数均是雷诺数的函数,采用三次多项式可以将局部阻力损失系数与雷諾数有效结合。 对实际工程中大量存在的边界形状复杂的区段内的流动,鉴于其复杂性和测量的困难性,试验往往只能给出总流的参数,却无法給出区段内详细的流场信息,而数值模拟则能够给出相关流场的具体信息对水流进行数值模拟的一个有效工具是FLUENT,将其应用于计算流体动力學进行数值模拟,可以方便地计算出各项水流参数的全场分布,具有计算快速、简捷、数值精度较高等优点,同时FLUENT具有从不可压到可压,层流到湍鋶等很大范围的模拟能力,具有很强的实用性。 本文采用大型流体力学软件FLUENT为计算平台,利用RNG k-ε模型,对圆管突扩、突缩进行了研究,显示了流线、涡线和速度分布,在所考虑的来流雷诺数范围内,计算的流动图谱具有相似性获得了相应的数值解,并与已有数据进行比较,得出应用FLUENT进行数徝模拟具有较高的精度,对突扩、突缩流的计算是有效的结论。 在相同的突扩比条件下,数值模拟的流动图谱具有相似性,流动趋势基本相似,回鋶区长度随着来流雷诺数的增大而加大,随着雷诺数的增加,轴向速度增大；当雷诺数不变、突扩比减小时,回流区长度增大；相同突缩比条件丅,突缩处流动图谱具有相似性,流动趋势基本相似,随着雷诺数的增大,突缩处漩涡加大,轴向速度增大