主頁（yè） > 技術文章 > 孔口管嘴實驗儀（yí）說（shuō）明書 2025-07-16

孔口管嘴實驗儀說明書

一、孔口管嘴實驗（yàn）儀說明書（shū）-實驗目的
1.觀察典型孔口和管嘴自（zì）由出流（liú）的水力現象與圓柱管嘴的局部真空現象。
2.測定孔口、管嘴自由（yóu）出流的收縮（suō）係數ε，流量係數μ，流速係數φ和阻力係數ζ。
二、實驗設備
實驗台由（yóu）穩壓水箱、計量（liàng）水箱（xiāng）、供水箱、水泵等組成。在實（shí）驗設備的穩壓水箱前（qián）側壁上設置有兩種形狀（zhuàng）的孔口以及圓（yuán）柱管嘴與圓錐管嘴，箱內有溢流板以保持水頭恒定，箱前壁裝有旋板，實驗時更換出流能防止（zhǐ）飛濺；孔口和管嘴上安裝門蓋更換（huàn）出流。在圓柱形（xíng）管嘴收縮斷麵處（chù）設測壓管以觀察真空現象並測量真空值。出水水股由活動的觸頭（tóu）進行測量。在標尺上可讀出水（shuǐ）箱水位，孔口（kǒu）管嘴的位置高程，及圓柱（zhù）管（guǎn）嘴的真空度。流量測量采用體積法，由計量水箱計量。秒表由（yóu）用戶（hù）自備。
三、實驗（yàn）原理
⑴孔口出流：（見圖一（yī））對（duì）d/H<0.1的小孔（kǒng）口，當為完全收縮時，由於水（shuǐ）流慣性作用，在離孔口（kǒu）約d/2的（de）C—C斷麵處，水股（gǔ）斷麵收縮（suō）到最（zuì）小，該收縮斷麵Ac與（yǔ）孔口斷麵積A的關係為Ac=εA。ε稱為收縮係數。

圖一

對水麵1-1，收縮斷麵C-C列能量（liàng）方程式，可得

由此得

令（lìng）

則（zé）

式中：V₀——孔口出流（liú）斷麵上（shàng）的流速（m/s）
φ ——孔口流速係數（shù），根據實測，由於ζ_c=0.06，所以

H₀—— 孔口的作用水頭（m）
孔口的（de）出流量

即

設（shè）εφ=μ 則

式中： Q ——孔口出流的流（liú）量
μ——孔口（kǒu）的流量係數。根據實測（cè）對於圓形薄壁小孔口
ε= 0.64，φ= 0.97，所以μ= 0.62
（2）管嘴出（chū）流（liú）：（見圖二），當器（qì）壁較厚或孔口（kǒu）上加接短管並且器壁厚度（dù）或管長相當於孔口（kǒu）直徑的（de）3～4倍時，則稱作管嘴，也（yě）叫做厚壁孔口。這種出流現象稱作（zuò）管嘴出流（liú）。在（zài）管（guǎn）嘴內（nèi）存在一個收縮斷麵（miàn）C——C，液流在隨後擴大時，將出現旋渦區，常稱這種收縮為（wéi）內部收縮。我（wǒ）們對水麵1——1與（yǔ）管嘴出口斷麵2——2處列能（néng）量方程（chéng）得：

由此得管嘴出流的流（liú）速：

式中：V——管嘴出流的（de）流速（sù）（m/s）
H₀——管嘴的（de）作用（yòng）水頭（m）
Φ——管嘴的流（liú）速係數，由於ζ=0.5，因此

通過管嘴的流量

式中：Q——管嘴的出流流量（m³/s）
A——管（guǎn）嘴的過流麵積（m²）
H₀——管嘴的作用水頭（m）
Μ——管嘴的流量（liàng）係數
對於園柱形外管嘴，由於出口斷麵沒有收（shōu）縮，因此（cǐ）流量係數等於流速係數。即μ=φ=0.82，通（tōng）過實驗，可（kě）測量出園柱形外管嘴在C——C處出現收縮斷麵，而產生真空。真空度能（néng）夠達到作用水頭的（de）0.75倍，這相當於把作用水頭增大75%，
因此管嘴出流的流量大於孔口出流的流量。

圖二

四、實驗步驟
1.記錄有關常數。如孔口與管嘴的直徑、出口中心（xīn）高等。
2.將水泵接（jiē）通（tōng）電源，並調節供水閥門使水箱有微量溢流，分別打開各孔口管嘴的（de）前蓋（gài）進行實驗。
3.觀察各（gè）種薄壁孔口出流水（shuǐ）股的（de）收縮現象，測量出流收縮斷麵尺寸，計算（suàn）收縮斷麵麵積，測量孔口收縮管嘴的作用水頭，一（yī）般應測3～5次，並取其平（píng）均（jun1）值。
4.測量孔口與管嘴出流的流量，並重複測三次以上。
5.根據實測數據，計算各項係數。
五、實驗報告
儀器常數：孔口d = cm 水頭H = cm 管嘴d = cm

類別		V（m³）	t（s）	V（m/s）	Q（m³/s）	A（m³）	真空度
孔口	圓形
孔口	矩形
管嘴	直（zhí）管嘴
管嘴	錐管嘴

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