（毕托管测点供演示用，不必测记读数）。实验数据处理与分析参考第五部分内容。
3．设计性实验——改变水箱中的液位高度对喉管真空度影响的实验研究
为避免引水管道的局部负压，可采取的技术措施有(a)减小流量；(b)增大喉管管径；(c)降低相应管线的安装高程；(d)改变水箱中的液位高度。下面分析后两项。
对于措施(c)，以本实验装置为例（参图4），可在水箱出口先接一下垂90?弯管，后接水平段，将喉管的高程降至基准高程0－0，使位能降低，压能增大，从而可能避免点⑦处的真空。该项措施常用于实际工程的管轴线设计中。
1h水箱212345678911131214161810021015171933 图4 实验管道系统图
对于措施(d)，不同供水系统调压效果是不同的，需作具体分析。可通过理论分析与实验研究相结合的方法，确定改变作用水头（如抬高或降低水箱的水位）对管中某断面压强的影响情况。
本设计性实验要求利用图1实验装置，设计改变水箱中的液位高度对喉管真空度影响的实验方案并进行自主实验。
理论分析与实验方法提示：
取基准面0-0如图4所示，图中1-1、2-2、3-3分别为计算断面1、2、3，计算断面1的计算点选在液面位置，计算断面2、3的计算点选在管轴线上。水箱液面至基准面0-0的水深为h。改变水箱中的液位高度对喉管真空度影响的问题，实际上就是z2?p2随h递增?g还是递减的问题，可由?(z2?p2)?h加以判别。 ?g列计算断面1、2的伯努利方程（取?2＝?3＝1）有
(1)
2p2v2??h h?z2? ?g2gw1?212
2v31.2 2g??c因hw1-2可表示成 hw1?2式中?c1.2是管段1－2总水头损失因数，当阀门开度不变时，在h的有限变化范围内，
可设?c1.2近似为常数。
又由连续性方程有
22d34v3v2 ?()2gd22g故式(1)可变为
2d34p2v3?h?[()??c1.2] (2) z2??gd22g2/2g可由断面1、3伯努利方程求得， 即 式中v32v3 h?z3?(1??c1.3) (3)
2g?c1.3是全管道的总水头损失因数，当阀门开度不变时，在h的有限变化范围内，可设?c1.3近
似为常数。
2v3h?z3由此得， 代入式(2)有 ?2g1??c1.3 z2?dh?z3p2?h?[(3)4??c1.2]() (4) ?gd21??c1.31.2(d3/d2)4??c?(z2?p2/?g)则 ?1??h1??c1.3 (5)
p(d3/d2)4??c1.2若1?＞0，则断面2上的z2?2随h同步递增，反之，则递
?g1??c1.3减。若接近于0，则断面2上的z2?p2随h变化不明显。 ?g实验中，先测计常数d3/d2、h和z3各值，然后针对本实验装置的恒定流情况，测得某一大流量下z2?p222、v2/2g、v3/2g等值，将各值代入式(2)、(3)，可得各管道阻力因?g数?c1.2和?c1.3。再将其代入式(5)得管真空度影响的结论。
?(z2?p2/?g)，由此可得出改变水箱中的液位高度对喉
?h最后，利用变水头实验可证明该结论是否正确。
五、数据处理及成果要求
1．记录有关信息及实验常数
实验设备名称： 实验台号：_________
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实 验 者：______________________ 实验日期：_________
均匀段d1= ?10-2m 喉管段d2= ?10-2m 扩管段d3= ?10-2m 水箱液面高程?0= ?10-2m 上管道轴线高程?z= ?10-2m （基准面选在标尺的零点上） 2．实验数据记录及计算结果 表1 管径记录表 测点编号 管径d /10-2m 两点间距l/10-2m 表2 测压管水头hi，流量测记表（其中hi?zi?实验次数 1 2 表3 计算数值表 (1) 流速水头
h2 h3 h4 h5 h7 h9 h10 h11 h13 h15 h17 h19 qV /(10-6m3/s) 4 ①* 4 ②③ 6 ④ 6 ⑤ 4 ⑥* ⑦ 13.5 ⑧* ⑨ 6 ⑩11 ○12* ○13 ○14* ○15 ○16* ○17 ○18* ○19 ○ 10 29.5 16 16 pi，单位10-2m，i为测点编号） ?gqV1?V1t1?201.3 管径d /10-2m A /10-4m2 /(10-6m3/s) v /(10-2m/s) qV2?V2t2? /(10-6m3/s) A /10-4m2 v /(10-2m/s) v22g /10-2m v22g /10-2m pi?vi2?(2) 总水头Hi （其中Hi?zi?，单位10-2m，i为测点编号） ?g2g实验次数 1 2 H2 H4 H5 H7 H9 H13 H15 H17 H19 qV /(10-6m3/s) 14
3．成果要求
(1) 回答定性分析实验中的有关问题。 (2) 计算流速水头和总水头。见表3
(3) 绘制上述成果中最大流量下的总水头线和测压管水头线。（轴向尺寸参见图5，总水头线和测压管水头线可以绘在图5上）。
/mm4003001220068911135131010050073454040606040121001001415195160161716018190050100200300400500600700800900100011001200/mm
图5 绘制测压管水头线坐标图
六、分析思考题
1．测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？
2．阀门开大，使流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？
3．由毕托管测量的总水头线与按实测断面平均流速绘制的总水头线一般都有差异，试分析其原因。
4．为什么急变流断面不能被选作能量方程的计算断面？
七、注意事项
1.各自循环供水实验均需注意：计量后的水必须倒回原实验装置的水斗内，以保持自循环供水（此注意事项后述实验不再提示）。 2. 稳压筒内气腔越大，稳压效果越好。但稳压筒的水位必须淹没连通管的进口，以免连通管进气，否则需拧开稳压筒排气螺丝提高筒内水位；若稳压筒的水位高于排气螺丝口，说明有漏气，需检查处理。
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