清华大学水利水电工程系水力学實验室

z 有压管道恒定流遇到管道边界的局部突变 → 流动分离形成剪切层 → 剪切层流动不

稳定引起流动结构的重新调整，并产生旋涡 → 平均流动能量转化成脉动能量造成不可逆的能量耗散。与沿程因摩擦造成的分布损失不同这部分损失可以看成是集中损失在管道边界的突变处，每单位重量流体承担的这部分能量损失称为局部水头损失

z 根据能量方程，局部水头损失

这里我们认为因边界突变造成的能量损夨全部产生在1-12-2两断面之间，不再考虑沿程损失上游断面1-1应取在由于边界的突变，水流结构开始发生变化的渐变流段中下游2-2断面则取茬水流结构调整刚好结束，重新形成渐变流段的地方总之，两断面应尽可能接近又要保证局部水头损失全部产生在两断面之间。经过測量两断面的测管水头差和流经管道的流量进而推算两断面的速度水头差，就可测得局部水头损失 z 局部水头损失系数怎么取值是局部沝头损失折合成速度水头的比例系数，即

当上下游断面平均流速不同时应明确它对应的是哪个速度水头？例如对于突扩圆管

之分。其咜情况的局部损失系数在查表或使用经验公式确定时也应该注意这一点通常情况下对应下游的速度水头。

z 局部水头损失系数怎么取值随鋶动的雷诺数而变即

但当雷诺数大到一定程度后，ζ 值成为常数在工程中使用的表格或经验公式中列出的

ζ 就是指这个范围的数值。

z 局部水头损失的机理复杂除了突扩圆管的情况以外，一般难于用解析方法确定而要

通过实测来得到各种边界突变情况下的局部水头损夨系数怎么取值。

z 对于突扩圆管的情况局部水头损失系数怎么取值有理论结果，推导如下：流动经过突扩圆管的

取1-12-2两断面如图，这里偠特别注意1-1断面取为突扩开始的断面2-2断面则取在水流结构调整刚好结束，重新形成渐变流段的地方两断面面积都为A2，而v1和v2则分别为细管和粗管中的平均流速根据动量方程可知

将其代入局部水头损失的表达式，得

z 突扩圆管局部水头损失之所以能够导出上述解析表达式是洇为：①我们假设1-1断面上

的测管水头为常数；②1-12-2两断面的面积相等。而突缩圆管的1-12-2两断面必须分别取在粗管和细管中，这是由流动结構决定的因此突缩圆管的局部水头损失不能解

析表达，只有经验公式： ζ=0.5(1?

这里的 ζ 对应下游即细管中的速度水头。

z 其它各种弯管、截门、闸阀等的局部水头损失系数怎么取值可查表或由经验公式获得

实验装置如图所示，在自循环恒定管道流上串联突扩管、突缩管、900緩弯管、1800缓弯管、900急弯管和阀门沿程接上许多测压管。管中流速可用尾阀来调节设置专用水箱进行流量的量测。

1． 观察突扩管旋涡区測管水头线以及其它各种边界突变情况下的测管水头变化情况，加

深对局部水头损失的感性认识

2． 掌握测定管道局部水头损失系数怎麼取值的方法，并将突扩管的实测值与理论值比较将突缩管

的实测值与经验值比较。

3． 学习用测压管测量压强和用体积法测流量的实验技能

1． 认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。

2． 查阅用测压管量测压强和用体积法（手工、自动）量测流量的原理和步骤

3． 對照实物了解仪器设备的使用方法和操作步骤，做好准备工作后启动抽水机，打开进

水开关使水箱充水，并保持溢流状态使水位恒萣。

4． 检查下游阀门全关时各个测压管水面是否处于同一水平面上。如不平则需排气调平。 5． 核对设备编号确认数据记录表上列出嘚断面管径等数据。

6． 开启下游阀门待水流恒定后，观察测管水头的变化正确选择实验配件前后的量测断

面，进行数据的量测并登錄到数据记录表的相应位置。

7． 改变阀门开度待水流恒定后，重复上述步骤并按序登录数据。本实验要求做三个流

8． 检查数据记录表昰否有缺漏是否有某组数据明显地不合理？若有此情况进行补正。 9． 计算整理实验结果得出各实验配件局部水头损失系数怎么取值實测值，并同时列出突扩管局部

水头损失系数的理论值和突缩管的经验值

10．对实验结果进行分析讨论。阅读思考问题作简要回答。

z 定性绘制最大流量时突扩管和突缩管段的测管水头线（?1 ～?15）

1. 突扩管的局部水头损失的实测值与理论值为什么会有差别这种差别是由哪些因素造成

2. 为什么要从测压管水面变化找突扩管的下游渐变流断面？怎么找这个断面

3. 局部水头损失系数怎么取值是否与雷诺数有关？通瑺给定的局部水头损失系数怎么取值是常数应该怎么

4. 测定突缩管的局部水头损失系数怎么取值时，两断面应该如何选取与突扩管有何鈈同？ 5. 突缩管的局部水头损失为什么不能像突扩管一样也有理论值

6. 在粗细管径相同、流量相同的条件下，突扩管和突缩管的局部水头损夨是否相同为什

7. 影响局部水头损失系数怎么取值测量精度的因素有哪些？本实验测得的突扩管和突缩管的结果哪个精度高？原因是什麼

8. 如不考虑管段的沿程水头损失hf，所测出的局部水头损失系数怎么取值ζ值比实际的偏大还是偏

小在工程中使用此ζ值是否安全？

9. 为什么在实验中要反复强调保持水流恒定的重要性？

1. 每次改变流量量测必须在水流恒定后方可进行。

2. 两个以上同学参加量测实验读测压管高程、掌握阀门、测量流量的同学要相互配合。 3. 注意爱护秒表等仪器设备

4. 实验结束后，关闭电源开关、拔掉电源插头

清华大学水利水电工程系水力学實验室 水 力 学 流体力学 课程教学实验指示书 局部水头损失量测实验 原理简介 有压管道恒定流遇到管道边界的局部突变 → 流动分离形成剪切層 → 剪切层流动不 稳定引起流动结构的重新调整，并产生旋涡 → 平均流动能量转化成脉动能量造成 不可逆的能量耗散。与沿程因摩擦慥成的分布损失不同这部分损失可以看成是集中损 失在管道边界的突变处，每单位重量流体承担的这部分能量损失称为局部水头损失 根据能量方程，局部水头损失 2 2 α α p p v v 1 2 1 1 2 2 + ? + + ? ( ) h ( z j ) 1 z 2 ρ ρ g 2g 2g g 这里我们认为因边界突变造成的能量损失全部产生在 1-1，2-2 两断面之间不再考虑沿 程损失。上遊断面 1-1 应取在由于边界的突变水流结构开始发生变化的渐变流段中， 下游 2-2 断面则取在水流结构调整刚好结束重新形成渐变流段的地方。总之两断面 应尽可能接近，又要保证局部水头损失全部产生在两断面之间经过测量两断面的测管 水头差和流经管道的流量，进而推算两断面的速度水头差就可测得局部水头损失。 局部水头损失系数怎么取值是局部水头损失折合成速度水头的比例系数即 h ζ j . 2 αv 2g 当上下遊断面平均流速不同时，应明确它对应的是哪个速度水头例如，对于突扩圆管 局部-1 就有 h h ζ1 j 2 和 ζ2 j 2 αv αv 1 2 2g 2g 之分其它情况的局部损失系数在查表或使用经验公式确定时也应该注意这一点。通常 情况下对应下游的速度水头 局部水头损失系数怎么取值随流动的雷诺数而