目 录
实验须知……………………………………………………………………1
实验一 自循环流动演示实验……………………………………………5
实验二 水击综合实验……………………………………………………2
实验三 流体静力学实验…………………………………………………16
实验四 雷诺实验…………………………………………………………36
实验五 不可压缩流体恒定流能量方程(伯努利方程)实验……………31
实验六 不可压缩流体恒定流动量定律实验……………………………39
实 验 须 知
一、实验基本要求
1．认真预习实验讲义、教材的有关原理部分，弄懂实验的大致步骤、主要设备、实验方法，熟悉实验中要接触的化学物质的物理、化学性质及操作时应注意的事项，完成预习报告。
2．实验过程中，认真操作，细心观察，深入思考，以科学的态度填写实验原始数据记录。
3．实验结束后，认真处理数据，完成思考题，并编写项目齐全、整洁、清楚的实验报告。
二、实验注意事项
1．遵守实验室的各项制度，听从指导教师的安排。
2．准时进入实验室，不准吸烟、吃零食，不准大声喧哗。
3．爱护各种仪器设备（电动搅拌器、循环水真空泵、电炉、各类玻璃仪器），轻拿轻放，未经指导教师同意不得动用与本实验无关的仪器。
4．对实验中损坏的仪器应及时登记，并报告指导教师，等待处理。
5．格外注意水、电的使用，防止触电及热灼伤发生，电炉严禁直接放在实验台上加热。
6．在实验过程中，保持实验室整洁卫生，实验台面无杂物、无积水，实验完毕，一切动用过的物品应恢复原样，立即清洗用过得玻璃仪器，搞好台面和地面卫生，关好水电阀门。
7．实验数据（实验现象及产量）记录经指导教师签字后方可离开实验室。
三、实验报告
实验报告是实验的总结，整理实验结果也是一种基本训练。因此，要求各自独立完成实验报告。
实验报告文句应力求简明，书写清楚，正确使用标点。实验报告封面上中应正确填写出课程名称、专业、班级、姓名等信息。应在规定时间内交给指导教师批阅。
实验报告应包括下列内容：
1．实验目的及要求
2．实验原理
3．实验步骤（包括主要仪器、药品和实验方法及步骤）
4．数据记录及处理（含实验现象及产量）
5．实验结果讨论与思考题
实验一 自循环流动演示仪
一、实验目的
1、显示逐渐扩散、逐渐收缩、突然扩大、突然收缩、壁面冲击、直角弯道等平面上的流动图像。
2、显示文丘里流量计、孔板流量计、圆弧进口管咀流量计以及壁面冲击、圆弧形弯道等串联流道纵剖面上的流动图像。
3、显示30°弯头、直角圆弧弯头、直角弯头、45°弯头以及非自由射流等流段纵剖面上的流动图像。
4、显示30°弯头、分流、合流、45°弯头，YF一溢流阀、闸阀及蝶阀等流段纵剖面上的流动图谱。其中YF一溢流阀固定，为全开状态，蝶阀活动可调。
5、显示明渠逐渐扩散，单圆柱绕流、多圆柱绕流及直角弯道等流段的流动图像。
6、显示明渠渐扩、桥墩形钝体绕流、流线体绕流、直角弯道和正反流线体绕流等流段上的流动图谱。
7、显示“双稳放大射流阀”流动原理。
二、实验原理
1、在逐渐扩散段可看到由边界层分离而形成的旋涡，且靠近上游喉颈处，流速越大，涡旋尺度越小，紊动强度越高；而在逐渐收缩段，无分离，流线均匀收缩，亦无旋涡，由此可知，逐渐扩散段局部水头损失大于逐渐收缩段。
在突然扩大段出现较大的旋涡区，而突然收缩只在死角处和收缩断面的进口附近出现较小的旋涡区。表明突扩段比突缩段有较大的局部水头损失(缩扩的直径比大于O.7时例外)，而且突缩段的水头损失主要发生在突缩断面后部。
由于本仪器突缩段较短，故其流谱亦可视为直角进口管咀的流动图像。在管咀进口附近，流线明显收缩，并有旋涡产生，致使有效过流断面减小，流速增大。从而在收缩断面出现真空。
在直角弯道和壁面冲击段，也有多处旋涡区出现。尤其在弯道流中，流线弯曲更剧，越靠近弯道内侧，流速越小。且近内壁处，出现明显的回流，所形成的回流范围较大，将此与ZL一2型中圆角转弯流动对比，直角弯道旋涡大，回流更加明显。
2、文丘里流量计的过流顺畅，流线顺直，无边界层分离和旋涡产生。在孔板前，流线逐渐收缩，汇集于孔板的孔口处，只在拐角处有小旋涡出现，孔板后的水流逐渐扩散，并在主流区的周围形成较大的旋涡区。由此可知，孔板流量计的过流阻力较大；圆弧进口管嘴流量计入流顺畅，管嘴过流段上无边界层分离和旋涡产生：在圆形弯道段，边界层分离的现象及分离点明显可见，与直角弯道比较，流线较顺畅，旋涡发生区域较小。
3、在每一转弯的后面，都因边界层分离而产生旋涡。转弯角度不同，旋涡大小、形状各异。在圆弧转弯段，流线较顺畅，该串联管道上，还显示局部水头损失叠加影响的图谱。在非自由射流段，射流离开喷口后，不断卷吸周围的流体，形成射流的紊动扩散。
在此流段上还可看到射流的“附壁效应”现象。
4、在转弯、分流、合流等过流段上，有不同形态的旋涡出现。合流涡旋较为典型，明显干扰主流，使主流受阻，这在工程上称之为“水塞”现象。为避免“水塞”，给排水技术要求合流时用45°三通连接。闸阀半开，尾部旋涡区较大，水头损失也大。蝶阀全开时，过流顺畅，阻力小，半开时，尾涡紊动激烈，表明阻力大且易引起振动。蝶阀通常检修用，故只允许全开或全关。
5、单圆柱绕流时的边界层分离状况，分离点位置、卡门涡街的产生与发展过程以及多圆柱绕流时的流体混合、扩散、组合旋涡等流谱。（1）边界层分离将引起较大的能量损失。（2）卡门涡街圆柱的轴与来流方向垂直，在圆柱的两个对称点上产生边界层分离后，不断交替在两侧产生旋转方向相反的旋涡，并流向下游，形成冯·卡门(Von Karman)“涡街”。
多圆柱绕流，被广泛用于热工中的传热系统的。“冷凝器”及其他工业管道的热交换器等，流体流经圆柱时，边界层内的流体和柱体发生热交换，柱体后的旋涡则起混掺作用，然后流经下一柱体，再交换再混掺。换热效果较佳。
6、流线形柱体绕流，这是绕流体的最好形式，流动顺畅，形体阻力最小。又从正、反流线体的对比流动可见，当流线体倒置时，也现出卡门涡街。因此，为使过流平稳，应采用顺流而放的圆头尖尾形柱体。
7、经喷嘴喷射出的射流(大信号)可附于任一侧面，若先附于左壁，射流经左通道后，向右出口输出；当旋转仪器表面控制圆盘，使左气道与圆盘气孔相通时(通大气)，因射流获得左侧的控制流(小信号)，射流便切换至右壁，流体从左出口输出。这时若再转动控制圆盘，切断气流，射流稳定于原通道不变。如要使射流再切换回来，只要再转动控制圆盘，使右气道与圆盘气孔相通即可。
三、实验仪器
四、实验步骤
1、起动打开旋钮，关闭掺气阀，在最大流速下便显不回网侧下水道充满水。
2、掺气量调节旋动调节阀5，可改变掺气量(ZL--7型除外)。注意有滞后性，调节应缓慢，逐次进行，使之达到最佳显示效果。掺气量不宜太大，否则会阻断水流或产生振动(仪器产生剧烈噪声)。
五、实验现象分析与讨论
1、旋涡的大小和紊动强度与流速有何关系？
2、突扩段比突缩段的局部水头损失大小比较？
3、合流涡旋较为典型，明显干扰主流，使主流受阻，这在工程上称之为‘‘水塞”现象。为避免“水塞”应采取什么措施？
4、流线形柱体绕流，这是绕流体的最好形式，流动顺畅，形体阻力最小。又从正、反流线体的对比流动比较，为使过流平稳，应采用哪种流线体？
实验二 水击综合实验
一、实验目的
1．观察管道水击现象的发生、传播与消失过程，增强对水击现象的感性认识。
2．量测水击引起的压强增量，加深对水击影响的定量认识。
3．了解水击的利用—水击扬水原理。
4．通过调压室水位振荡现象的演示，以及使用调压室前、后水击压强增量的变化情况，了解调压室消减水击压强的作用。
二、实验原理
1、水击的产生：在有压管道中，由于某种原因（如迅速关闭或开启阀门、水泵机突然停电等）使得水流速度发生突然的变化，从而引起管内压强急剧升高和降低的交替变化以及水体、管壁压缩与膨胀的交替变化，并以波的形式在管中往返传播的现象称为水击（或水锤）。
2、水击的危害：强烈震动、噪声和声穴，有时甚至引起管道的变形、爆裂或阀门的损坏（工程安全问题）。
3、水击的利用——水击扬水原理（可利用水击产生的压强将水提升到高处）。
水击扬水机由图中的l、9、11、12、13、5、4、2等部件组成。
水击发生阀11每关闭一次，在水击室13内就产生一次水击升压，逆止阀12随之被瞬时开启，部分高压水被注入压力室5，当阀4开启时，压力室的水便经出水管2流向高处。由于阀11的不断运作水击连续多次发生，水流亦一次一次地不断注入压力室，因而便源源不断地把水提升到高处。这正是水击扬水机工作原理，本仪器扬水高度为37cm，即超过恒压供水箱的液面达1.5倍的作用水头。
水击扬水虽然能使水流从低处流向高处，但它仍然遵循能量守恒规律。扬水提升的水量仅仅是流过供水管的一部分，另一部分水量通过阀11的阀孔流出了水击室。正是这后一部分水量把自身具有势能(其值等于供水箱液面到阀11出口处的高差)，以动量传输的方式，提供了扬水机扬水。由于水击的升压可达几十倍的作用水头，因而若提高扬水机的出水管2的高度，水击扬水机的扬程也可相应提高，但出水量会随着高度的增加而减小。
4、水击危害的消除——调压筒(井)工作原理
如上所述，水击有可利用的一面，但更多的是它对工程具有危害性的一面。例水击有可能使输水管爆裂。为了消除水击的危害，常在阀门附近设置减压阀或调压筒(井)、气压室等设施。本仪器设有由阀l0和调压筒6组成水击消减装置。
实验时全关阀4、全开阀10。然后手动控制阀11的开与闭。由气压表3可见，此时，水击升压最大值约为120m汞柱，其值仅为阀10关闭时的峰值的l／3。同时，该装置还能演示调压系统中的水位波动现象。当阀11开启时，调压筒中水位低于供水箱水位(以下称库水位)，而当阀11突然关闭时，调压筒中的水位很快涌高且超过库水位，并出现和竖立U形水管中水体摆动现象性质相同的振荡，上下波动的幅度逐次衰减，直至静止。
三、仪器简介
1、仪器装置简图
本实验仪由恒压水箱、供水管、调压筒、水击室、压力室、气压表、扬水机出水管、水击发生阀、水泵、可控硅无级调速器及集水箱等组成其装置如下图所示。
1、恒压水箱 2、水击扬水机出水管 3、气压表 4、扬水机截止阀
5、压力室 6、调压筒 7、水泵 8、水泵吸水管
9、供水管 10、调压筒截止阀 11、水击发生阀 12、逆止阀
13、水击室 14、集水箱 15、底座 16、回水管
四、实验步骤：
1、通电试验
放水前插上市电220V电源，顺时针旋转调速器旋钮，水泵启动。
2、启动水击发生阀11
启动阀11，必须先向下推开，并使过水系统中的空气全部排出，然后松手，阀11就会自动地往复上下运动，时开时闭而发生水击。
3、量测水击压强
量测时，应全关阀10和4。
4、水击扬水实验
应全开阀4，全关阀10。
5、调压井实验
应全关阀4，全开阀10。
五、实验数据记录及实验现象记录
1、无调压井时水击压强达到的最大值,有调压井时水击压强达到的最大值，并分别与位置水头比较
2、扬水机演示现象
六、实验结果分析及讨论
1、水击产生的压强值与工作水头值比较有何结论？
2、水击预防措施有哪些？
3、若改变扬水机出水管的高度，水击扬水机扬程是否会提高，且出水管水量有何变化？
4、直接水击和间接水击的区别？
实验三 流体静力学实验
一、实验目的要求
1．掌握用测压管测量流体静压强的技能；
2．验证不可压缩流体静力学基本方程；
3．通过对诸多流体静力学现象的实验分析研讨，进一步提高解决静力学实际问题的能力。
二、实验装置
本实验的装置如图1.1所示。
图l.1 流体静力学买验装置图
1．测压管； 2．带标尺测压管； 3．连通管； 4．真空测压管； 5．U型测压管； 6．通气阀； 7.加压打气球； 8．截止阀； 9．油柱； 10．水柱； 11．减压放水阀。
说明：
1、所有测管液面标高均以标尺(测压管2)零读数为基准；
2、仪器铭牌所注▽B、▽C、▽D系测点B、C、D标高；若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准，则▽B、▽C、▽D亦为ZB、ZC、ZD；
3、本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。
三、实验原理
1、在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程
（1.1）
或 
式中z一一被测点在基准面以上的位置高度；
p一一被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；
p0一一水箱中液面的表面压强；
一一液体容重；
h一一被测点的液体深度。
另对装有水油(图1．2及图1．3)U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：
（1.2）
据此可用仪器(不用另外尺)直接测得S0
四、实验方法与步骤
1、搞清仪器组成及其用法。包括：
（1）各阀门的开关；
（2）加压方法 关闭所有阀门(包括截止阀)，然后用打气球充气；
（3）减压方法 开启筒底阀11放水；
（4）检查仪器是否密封 加压后检查测管1、2、5液面高程是否恒定。若下降，表明漏气，应查明原因并加以处理。
2、记录仪器号No．及各常数(记入表1.1)。
3、量测点静压强(各点压强用厘米水柱高表示)。
（1）打开通气阀6(此时p0=0)，记录水箱液面标高▽o和测管2液面标高▽H(此时▽0=▽H)；
（2）关闭通气阀6及截止阀8，加压使之形成Po>0，测记▽o及▽H；
（3）打开放水阀11，使之形成P0<0(要求其中一次
<0，即▽H<▽B)，测记▽0及▽H。
4、测出 4＃测压管插人小水杯中的深度。
5、测定油比重 S0。
（1）开启通气阀 6 ，测记▽o
（2）关闭通气阀 6 ，打气加压（ p0＞ 0 ) ，微调放气螺母使U形管中水面与油水交界面齐平（图 1.2 ) ，测记▽o及▽H(此过程反复进行 3 次）;
（3）打开通气阀，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启放水阀11降压（ p0＜0 ) ，使 U 形管中的水面与油面齐平（图 1. 3 ) ，测记▽o及▽H(此过程亦反复进行3次）。
五、实验成果及要求
1、记录有关常数。
各测点的标尺读数为：
▽B = cm ，▽C = cm ，▽D = cm ，γw＝ N / cm3 。
2、分别求出各次测量时， A、B、C、D 点的压强，并选择一基准检验同一静止液体内的任意二点C，D 的
是否为常数。
3、求出油的容重。γ0＝ N/cm3
4、测出4#测压管插入小水杯中的深度。 △h4= cm
六、实验分析与讨论
1、同一静止液体内的测管水头线是根什么线?
2、当PB<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。
3、若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γo。
4、过c点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面?哪一部分液体是同一等压面?
实验四 雷诺实验
一、实验目的
1．观察层流、紊流的流态及其转换特征；
2．测定临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则；
3．学习古典流体力学中应用无量纲参数进行实验研究的方法，并了解其实用意义。
二、实验装置
本实验的装置如图2-1所示．
图2-1 自循环雷诺实验装置图
1．自循环供水器； 2．实验台； 3．可控硅无级调速器； 4．恒压水箱；5．有色水水管； 6．稳水孔板； 7．溢流板； 8。实验管道； 9．实验流量调节阀。
供水流量由无级调速器调控使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进口前水体稳定度。本恒压水箱还设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到3—5分钟。有色水经有色水水管5注入实验管道8，可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染，有色指示水采用自行消色的专用色水。
三、实验原理
四、实验步骤
1．测记本实验的有关常数。
2．观察两种流态。
打开开关3使水箱充水至溢流水位，经稳定后，微微开启调节阀9，并注入颜色水于实验管内，使颜色水流成一直线。通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态，然后逐步开大调节阀，通过颜色水直线的变化观察层流转变到紊流的水力特征，待管中出现完全紊流后，再逐步关小调节阀，观察由紊流转变为层流的水力特征。
3．测定下临界雷诺数。
(1)将调节阀打开，使管中呈完全紊流，再逐步关小调节阀使流量减小。当流量调节到使颜色水在全管呈现出一稳定直线时，即为下临界状态；
(2)待管中出现临界状态时，用体积法或电测法测定流量；
(3)根据所测流量计算下临界雷诺数，并与公认值(2320)比较，偏离过大，需重测；
(4)重新打开调节阀，使其形成完全紊流，按照上述步骤重复测量不少于三次；
(5)同时用水箱中的温度计测记水温，从而求得水的运动粘度。
注意： a、每调节阀门一次，均需等待稳定几分钟；
b、关小阀门过程中，只许渐小，不许开大；
c、随出水流量减小，应适当调小开关(右旋)，以减小溢流量引发的扰动。
4．测定上临界雷诺数。
逐渐开启调节阀，使管中水流由层流过渡到紊流，当色水线刚开始散开时，即为上临界状态，测定上临界雷诺数l～2次。
五、实验数据记录及处理
1．记录、计算有关常数： 实验装置台号No_______
管径d= 水温t= ℃
运动黏度
计算常数K= s/cm3
2．整理记录计算表
注：颜色水形态指：稳定直线，稳定略弯曲．直线摆动，直线抖动，断续，完全散开等。
六、思考题与讨论
1．流态判据为何采用无量纲参数，而不采用临界流速?
2．为何认为上临界雷诺数无实际意义，而采用下临界雷诺数作为层流与紊流的判据?实测下临界雷诺数为多少?
3．雷诺实验得出的园管流动下临界雷诺数为2320，而目前有些教科书中介绍采用的下临界雷诺数是2000，原因何在?
4．试结合紊动机理实验的观察，分析由层流过渡到紊流的机理何在?
5．分析层流和紊流在运动学特性和动力学特性方面各有何差异?
实验五 不可压缩流体恒定流能量方程
(伯努利方程)实验
一、实验目的
1．验证流体恒定总流的能量方程；
2．通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性；
3．掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。
二、实验装置
本实验的装置如图1-1所示。
图1-1 自循环伯努利方程实验装置图
1．自循环供水器； 2．实验台； 3．可控硅无级调速器； 4．溢流板；5．稳水孔板；
6．恒压水箱； 7．测压计； 8．滑动测量尺； 9．测压管；10．实验管道；
11．测压点； 12．毕托管； 13．实验流量调节阀。
说明:
本仪器测压管有两种：
1．毕托管测压管(表1-1中标*的测压管)，用以测读毕托管探头对准点的总水头
，须注意一般情况下H’与断面总水头
，不同（因一般u≠v），它的水头线只能定性表示总水头变化趋势；
2．普通测压管(表1-1未标*者)，用以定量量测测压管水头。
实验流量用阀13调节，流量由体积时间法(量筒、秒表另备)、重量时间法(电子称另备)或电测法测量(以下实验类同)。
三、实验原理
在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。可以列出进口断面(1)至另一断面(i)的能量方程式(i=2，3，……，n)
取a1 = a2 = …an = 1,选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出 值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速u及
，从而即可得到各断面测管水头和总水头。
四、实验步骤
1．熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。
2．打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。如不平则需查明故障原因(例连通管受阻、漏气或夹气泡等)并加以排除，直至调平。
3．打开阀13，观察思考
1)测压管水头线和总水头线的变化趋势；
2)位置水头、压强水头之间的相互关系；
3)测点(2)、(3)测管水头同否?为什么?
4)测点(12)、(13)测管水头是否不同?为什么?
5)当流量增加或减少时测管水头如何变化?
4．调节阀13开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量(毕托管供演示用，不必测记读数)。
5．改变流量2次，重复上述测量。其中一次阀门开度大到使19号测管液面接近标尺零点。
五、实验数据记录及处理
1．记录有关常数 实验装置台号No．_____
2．量测
，并记人表1-2。
3．计算流速水头和总水头。
（1）流速水头
表1-3（1）流速水头表
(2)总水头
表1-3（2）总水头表
4．绘制上述成果中最大流量下的总水头线E－E和测压管水头线P－P(轴向尺寸参见图2-2，总水头线和测压管水头线可以绘在图2-2上)。
提示： 1．P－P线依表1-2资料绘制，其中测点l0、11、13资料不用；
2．E－E线依表1-3(2)资料绘制，其中测点10、11资料不用；
3．在等直径管段E-E与P—P线平行
六、思考题及讨论
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．流量增加，测压管水头线有何变化?为什么?
3．测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题?
4．试问避免喉管(测点7)处形成真空有哪几种技术措施?分析改变作用水头(如抬高或降低水箱的水位)对喉管压强的影响情况。
5．毕托管所显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都略有差异，试分析其原因。
实验六 不可压缩流体恒定流动量定律实验
一、实验目的
1．验证不可压缩流体恒定流的动量方程；
2．通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素间相关性的分析研讨，进一步掌握流体动力学的动量守恒定理；
3．了解活塞式动量定律实验仪原理、构造，进一步启发与培养创造性思维的能力。
二、实验装置
本实验的装置如图3-1所示。
图3-1 动量定律实验装置图
1．自循环供水器； 2．实验台； 3．可控硅无级调速器； 4．水位调节阀； 5．恒压水箱；6．管嘴； 7．集水箱； 8．带活塞的测压管； 9．带活塞和翼片的抗冲平板； 10．上回水管。
自循环供水装置1由离心式水泵和蓄水箱组合而成。水泵的开启、流量大小的调节均由调速器3控制。水流经供水管供给恒压水箱5，溢流水经回水管流回蓄水箱。流经管嘴6的水流形成射流。冲击带活塞和翼片的抗冲平板9，并以与入射角成90°的方向离开抗冲平板。抗冲平板在射流冲力和测压管8中的水压力作用下处于平衡状态。活塞形心水深h。可由测压管8测得，由此可求得射流的冲力，即动量力F冲击后的弃水经集水箱7汇集后，再经上回水管10流出，最后经漏斗和下回水管流回蓄水箱。
为了自动调节测压管内的水位，以使带活塞的平板受力平衡并减小摩擦阻力对活塞的影响，本实验装置应用了自动控制的反馈原理和动摩擦减阻技术，其构造如下：
带活塞和翼片的抗冲平板9和带活塞套的测压管8如图3．2所示，该图是活塞退出活塞套时的分部件示意图。活塞中心设有一细导水管a，进口端位于平板中心，出口端伸出活塞头部，出口方向与轴向垂直。在乎板上设有翼片b，活塞套上设有窄槽c。
工作时，在射流冲击力作用下，水流经导水管。向测压管内加水。当射流冲击力大于测压管内水柱对活塞的压力时，活塞内移，窄槽c关小，水流外溢减少，使测压管内水位升高，水压力增大。反之，活塞外移，窄槽开大，水流外溢增多，测管内水位降低，水压力减小。在恒定射流冲击下，经短时段的自动调整，即可达到射流冲击力和水压力的平衡状态。这时活塞处在半进半出、窄槽部分开启的位置上，过a流进测压管的水量和过c外溢的水量相等。由于平板上设有翼片b，在水流冲击下，平板带动活塞旋转，因而克服了活塞在沿轴向滑移时的静摩擦力。
为验证本装置的灵敏度，只要在实验中的恒定流受力平衡状态下，人为地增减测压管中的液位高度，可发现即使改变量不足总液柱高度的±5‰(约0.5～1mm)，活塞在旋转下亦能有效地克服动摩擦力而作轴向位移，开大或减小窄槽c，使过高的水位降低或过低的水位提高，恢复到原来的平衡状态。这表明该装置的灵敏度高达0.5％，亦即活塞轴向动摩擦力不足总动量力的5‰。
三、实验原理
恒定总流动量方程为
取脱离体如图3.3所示，因滑动摩擦阻力水平分力fx < 0.5％Fx，可忽略不计，故方向的动量方程化为
式中： hc一一作用在活塞形心处的水深；
D一一活塞的直径；
Q一一射流流量；
v1x一一射流的速度；
β1一一动量修正系数。
实验中，在平衡状态下，只要测得流量Q和活塞形心水深hc，由给定的管嘴直径d和活塞直径D，代人上式，便可率定射流的动量修正系数β1值，并验证动量定律。其中，测压管的标尺零点已定在活塞的圆心处，因此液面标尺读数，即为作用在活塞圆心处的水深。
四、实验方法与步骤
1．准备 熟悉实验装置各部分名称、结构特征、作用性能，记录有关常数。
2．开启水泵 打开调速器开关，水泵启动2～3分钟后，关闭2～3秒钟，以利用回水排除离心式水泵内滞留的空气。
3．调整测压管位置 待恒压水箱满顶溢流后，松开测压管固定螺丝，调整方位，要求测压管垂直、螺丝对准十字中心，使活塞转动松快，然后旋转螺丝固定好。
4．测读水位 标尺的零点已固定在活塞圆心的高程上。当测压管内液面稳定后，记下测压管内液面的标尺读数，即hc值。
5．测量流量 用体积法或重量法测流量时，每次时间要求大于20秒，若用电测仪测流量时，则需在仪器量程范围内。均需重复测三次再取均值。
6．改变水头重复实验 逐次打开不同高度上的溢水孔盖，改变管嘴的作用水头。调节调速器，使溢流量适中，待水头稳定后，按3～5步骤重复进行实验。
7．验证u2x≠0对Fx的影响 取下平板活塞，使水流冲击到活塞套内，调整好位置，使反射水流的回射角度一致，记录回射角度的目估值、测压管作用水深hc’和管嘴作用水头H0。
五、实验成果及要求
1．记录有关常数。 实验装置台号No_______
管嘴内径d = cm， 活塞直径D = cm
2．设计实验参数记录、计算表，并填入实测数据。
表3-1测量记录及计算表
3．取某一流量，绘出脱离体图，阐明分析计算的过程。
六、实验分析与讨论
1．实测
（平均动量修正系数）与公认值（β：1.02~1.05)符合与否?如不符合，试分析原因。
2．带翼片的平板在射流作用下获得力矩，这对分析射流冲击无翼片的平板沿x方向的动量方程有无影响?为什么？
3．若通过细导水管的分流，其出流角度与v2相同，对以上受力分析有无影响?
4．滑动摩擦力人为什么可以忽略不计?试用实验来分析验证人的大小，记录观察结果。（提
示：平衡时，向测压管内加入或取出1mm左右深的水量，观察活塞及液位的变化）。
5．v2x若不为零，会对实验结果带来什么影响?试结合实验步骤7的结果予以说