实验三 管路局部阻力系数测定实验
实验三 管路局部阻力系数测定实验
实验三 管路局部阻力系数测定实验一、实验目的要求：1.掌握三点法，四点法测量局部阻力系数的技能。
2.通过对圆管突扩局部阻力系数的表达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径。
3.加深对局部阻力损失机理的理解。
二、实验成果及要求1.记录计算有关常数。
实验装置台号Nod 1=D 1= 1.4 cm ， d 2=d 3= d 4= D 2=1.9 cm ， d 5=d 6=D 3= 1.4 cm ， l 1—2=12cm ， l 2—3=24cm ，l 3—4=12cm ， l 4—B =6cm ， l B —5=6cm ， l 5—6=6cm ，221)1(A A e -='ξ= 0.21 ，)31(5.05A A s -='ξ= 0.23 。
2．整理记录、计算表。
表1 记录表表2 计算表3．将实测ζ值与理论值（突扩）或公认值（突缩）比较。
三、实验分析与讨论1．结合实验成果，分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系：1）不同R e 的突扩ξe 是否相同？2）在管径比变化相同的条件下，其突扩ξe 是否一定大于突缩ξs ？ 答：由式gvh j 22ζ=及()21d d f =ζ表明影响局部阻力损失的因素是v 和21d d 。
由于有突扩：2211⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=A A eζ突缩：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=2115.0A A s ζ 则有()()212212115.0115.0A A A A A A K es-=--==ζζ当 5.021〈A A或707.021〈d d时，突然扩大的水头损失比相应的突然收缩的要大。
在本实验最大流量Q 下，突然扩大损失较突然缩小损失约大一倍，即817.160.3/54.6==js je h h 。
21d d 接近于1时，突然扩大的水流形态接近于逐渐扩大管的流动，因而阻力损失显著减小。
2．结合流动仪演示的水力现象，分析局部阻力损失机理何在？产生突扩与突缩局部阻力损失的主要部位在哪里？怎样减小局部阻力损失？ 答：流动演示仪1-7型可显示突扩、突缩、渐扩、渐缩、分流、合流、阀道、绕流等三十多种内、外流的流动图谱。
实验四：直管阻力、局部阻力测定实验
实验三 直管阻力、局部阻力测定实验一、实验目的1、 熟悉直管阻力的测定方法，计算出摩擦系数λ和雷诺准数Re ，在双对数坐标纸上作λ－Re 关系曲线；2、 学习用U 型压差计测量管件局部阻力损失的方法，计算局部阻力系数ξ。
二、实验原理流体在管路中连续流动时，由于内摩擦和旋涡的存在，不可避免地要消耗一定的机械能。
管路由直管和管件（如三通、肘管、大小头）等组成。
流体在直管中流动时所造成的机械能损失称为沿程阻力；而在通过阀件、管件等局部障碍，以及因流动方向和流动截面的突然改变所造成的机械能损失称为局部阻力。
流体在管径不变的水平直管中作定常态流动时，从截面1-1流动到截面2-2时的沿程阻力损失表现为流体压强的降低，即ρg P P 21f -=H 式中：H f 因沿程阻力造成的压头损失（m 水柱）； P 1-截面1-1处流体的压强（P a ）; P 2-截面2-2处流体的压强（P a ）；由于影响阻力损失的因素很多，为了减少变量和实验的工作量，也为了能将在实验室装置中用水所做实验的结果应用到其它物系中去，而使实验结果具有普遍意义，需要采用量纲分析指导下的实验研究方法。
影响流体流动时产生阻力损失的因素有以下几类； 1） 流体的性质：密度ρ；粘度μ；2） 流体流动的几何尺寸：管径d ，管长l ，管壁的粗糙度ε； 3） 流体流动的条件：流速u 。
流体阻力损失∆P 为这些因素的函数，即()εμu,ρ,l,d,f ，=∆P 。
工程上计算流体流过直管的阻力损失，通常采用以下的公式：gu d l 2g 2f λρ=∆P =H ⎪⎭⎫ ⎝⎛=d ,εϕλe R⎪⎭⎫⎝⎛••=•=∆P d R g u d l g u e εϕλ22d l 22可见λ为雷若数R e 和管壁相对粗糙度d ε的函数。
它们之间的函数关系，只要用水作物系，在实验室规模的装置中进行有限量的实验即可确定。
λ与R e 及d ε的关系一经确定后，就可计算任一的流体在管道中的流动阻力损失。
局部阻力系数实验报告
局部阻力系数实验报告局部阻力系数实验报告引言：局部阻力系数是研究流体力学中的一个重要参数，用来描述流体在通过管道、河道等局部几何构造时所产生的阻力。
本实验旨在通过测量和分析局部阻力系数，深入了解流体在不同局部几何构造中的流动特性，并为相关工程设计提供参考依据。
实验装置：本次实验使用的装置主要包括一个实验水槽、一系列不同形状的模型以及相应的测量设备。
实验水槽具有透明的侧面，便于观察流动现象。
模型的形状包括圆柱体、球体、锥体等，以模拟实际工程中常见的局部几何构造。
测量设备包括流速计、压力计等，用于测量流体的速度和压力。
实验步骤：1. 准备工作：清洗实验装置，确保无杂质干扰。
校准流速计和压力计，保证测量结果的准确性。
2. 测量局部阻力系数：选取不同形状的模型，将其放置在水槽中，并调整流速，使流体通过模型。
同时记录流速计和压力计的读数。
3. 数据处理：根据测得的数据，计算流体通过不同模型时的局部阻力系数。
利用流体力学的基本原理和公式，结合实验数据进行分析和计算。
4. 结果分析：对实验结果进行统计和比较，分析不同模型的局部阻力系数差异。
探讨局部几何构造对流体流动的影响，并提出相应的结论。
实验结果与讨论：通过实验测量和计算，得到了不同模型的局部阻力系数。
以圆柱体为例，其局部阻力系数随流速的增加而增加，但增幅逐渐减小。
这是由于流体在通过圆柱体时，会产生较大的湍流现象，增加了阻力。
而随着流速的增加，流体在圆柱体周围形成的涡流逐渐稳定，阻力增加的速度减缓。
与圆柱体相比，球体的局部阻力系数较小。
这是因为球体的流体流动更加均匀，湍流现象较少，阻力相对较小。
而锥体的局部阻力系数则介于圆柱体和球体之间，其形状导致了一定的湍流现象，但相对于圆柱体而言，阻力较小。
实验结果表明，局部几何构造对流体的阻力有着显著影响。
在工程设计中，合理选择和优化局部几何构造，可以降低流体的阻力，提高工程效率。
例如，在管道设计中，可以采用球体或锥体等较为流线型的构造，减少流体的阻力损失。
实验三 管道阻力的测定
实验三 管道阻力的测定一、实验目的1、学习直管摩擦阻力ΔP f ，直管摩擦系数λ和管件局部阻力系数ζ的测定方法2、掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re 之间关系的测定方法及其变化规律3、学会压差变送器和流量计的安装及使用方法。
4、识别组成管路中各个管件，阀门并了解其作用。
二、实验内容1、测定水流过一段等直径水平管的摩擦系数λ和Re 的关系（在双对数坐标中作图）。
2、测定不同流量下，流体经90°弯管时的流动阻力系数。
三、基本原理（1）测定λ和Re 的关系曲线：直管的摩擦系数是Re 和相对粗糙度的函数)(Re,df ελ=相对粗糙度一定，(Re )f =λRe du ρμ=λ与阻力损失的关系：22u d l hf λ= hf 由直管两端能量衡算方程求出g P ρ1+Z 1+g u 221+H e =gP ρ2+Z 2+g u ρ22 ＋H f1-2 H e ＝0；Z 1＝Z 2；u 1＝u 2RgppfH∆=-=ρ21U 型管压差计测定△R式中: H f 一直管阻力压头 d 一管径。
m 。
I 一直管长。
m u 一流速。
m/sρ--流体的密度。
Kg/m 3μ一流体的粘度。
N.S/m 3局部阻力损失，用局部阻力系数法表示。
即流体通过某一管件或者阀门的阻力损失用流体的局部阻力系数来表示。
即。
'22R g pg u He ∆=∆=•=ρξ为了要测定的λ与Re 曲线关系或ξ，若装置已经确立，物系也已确定，那么λ只随R e 而变，实验操作变量仅是流量，改变流量的手段是阀门的开度，由阀门开度的变化达到改变流速u 的目的，因此在管路中需要安装一个流量计；涡轮流量计（了解涡轮流量计的原理、安装和使用方法）在直径为d 、长度为l 的水平直管上或弯头，引出二个测压点，并接上一个压差计；实验体系确定后，ρ、μ是物性参数，它们只取决于实验温度，在实验装置中需要安装测流体的温度计；再配上水槽、泵、管件等组建成流体流动阻力实验流程。
局部阻力系数测定实验报告
局部阻力系数测定实验报告局部阻力系数测定实验报告引言：阻力是物体在流体中运动时所受到的阻碍力，它是流体动力学中的重要概念。
在实际的工程设计和流体力学研究中，准确地测定局部阻力系数对于预测流体运动的行为和优化设计至关重要。
本实验旨在通过测定不同物体在流体中的阻力，计算出局部阻力系数，从而对流体力学的研究和应用提供实验依据。
实验设计：本实验采用静水槽法进行局部阻力系数测定。
实验装置包括一长方形静水槽、一台流量计、一台电子天平、一组试验物体和一台计算机。
实验过程如下：1. 准备工作：a. 检查实验装置是否完好，确保流量计和电子天平的正常工作。
b. 根据实验要求，选择合适的试验物体，如球体、圆柱体等，并记录其几何参数。
2. 实验步骤：a. 将静水槽填满流体，确保流体表面平稳。
b. 将流量计安装在静水槽的一侧，并校准流量计的读数。
c. 将待测试验物体放置在流体中，并调整其位置，使其与流体的运动方向垂直。
d. 打开流量计，并记录流量计的读数和试验物体的质量。
e. 重复步骤c和d，分别测定不同试验物体的阻力和质量。
3. 数据处理：a. 根据测得的流量计读数和试验物体的质量，计算出流体通过试验物体的体积流量。
b. 利用流体动力学的基本原理，计算出试验物体所受到的阻力。
c. 根据阻力和流体的特性参数，计算出试验物体的局部阻力系数。
d. 对实验数据进行统计分析，得出不同试验物体的局部阻力系数的平均值和标准差。
结果与讨论：通过实验测定，得到了不同试验物体的局部阻力系数。
以球体为例，其局部阻力系数的平均值为0.47，标准差为0.03。
而对于圆柱体，其局部阻力系数的平均值为0.62，标准差为0.04。
通过对比不同试验物体的局部阻力系数，可以发现不同形状和尺寸的物体在流体中所受到的阻力也不同。
这与流体力学的基本原理相符合。
在实验过程中，可能存在一些误差，如流量计的读数误差、试验物体表面的粗糙度等。
为了提高实验的准确性和可靠性，可以采取一些措施，如增加实验重复次数、改进实验装置等。
管道阻力的测定
实验三 管道阻力的测定
三、实验装置
图 管道阻力测定装置 l-离心泵；2-泵进口阀；3-泵出口阀；4-真空表；5-压力表；6-转速 表；7-转速传感器；8-冷却风扇；9-灌水阀；10-法兰；11-弯头； 12-频率表；13-涡轮流量计；14-计量槽；15-水槽
实验三 管道阻力的测定
四、实验步骤
1、实验前的准备 (1)先熟悉实验设备的操作过程和掌握仪表的使用方 法。 (2)设定离心泵的转速。 (3)打开灌水阀向离心泵充水，直到灌满水为止。
实验三 管道阻力的测定
2.局部阻力损失
用局部阻力系数法表示。即流体通过某一管件或者阀 门的阻力损失用流体的局部阻力系数来表示。
u 2 ∆p hf = ξ ⋅ = ρ 2
实验三 管道阻力的测定
2.局部阻力损失
测出经过管件时的压差及流体通过管路的流速即可求 得局部阻力系数。
∆P 2 ⋅ 2 ξ= ρ u
六、注意事项
在实验过程中每调节一个流量之后，应待流量和直管压 降的数据稳定以后方可记录数据。
实验三 管道阻力的测定
七、实验报告要求
（1）将实验数据和数据整理结果列在表格中，并以其中 一组数据为例写出计算过程。 在合适的坐标系上标绘光滑直管和粗糙直管λ—Re关系 曲线。 根据所标绘的λ—Re 曲线，求本实验条件下滞流区的 λ—Re关系式，并与理论公式比较。 （2）如有数据异常，(1)启动泵做实验 (2)离心泵启动后，待泵运转正常后逐渐开大出口 阀直到全开为止，流量在零至最大之间合理取8～10 组数据，然后反过来从最大流量逐步减小到零为止， 同样读取数据。 (3)待数据测量完毕，关闭流量调节阀，切断电源。
实验三 管道阻力的测定
管道阻力实验
指导教师 赖万东
局部阻力系数
h j hw h f
理论上，管径突然扩大时理论的局部水头损失系数为：
理 (1
A1 2 ) A2
式中：为管道扩大前断面面积； 为管道扩大后断面面积。
② 突然收缩 实验时，
2 v2 hj / 2g
理论上， 0.5(1Fra bibliotekA2 ) A1
式中：A1 为管道收缩前断面面积；
p2
)
1v12
2g
2 2 v2
2g
1 2
1v12
2g
2 2 v2
2g
局部水头损失常用流速水头与一系数的乘积表示：
hj
1v12
2g
实测的局部水头损失系数:
hj / 1v12
2g
实验时，由于管径中既存在局部阻力，又含有沿程阻力
hw h j h f
测速实验记录表
No 1 2 3 h1 h2 h3 h4 h5 Q t
No 1 2 3 4
h1.2
h2.3
h3.4
h4.5
Q
5
No 1 2 3 4
突
扩
突
缩
hj
hj
5
二、实验装置
流体力学综合实验台
三、实验原理
当边界发生急剧变化时，主流就会与边界分离出现旋 涡以及水流流速分布的改变，从而消耗一部分能量。 ① 突然扩大
根据能量方程
z1 p1
1v12
2g
z2
p2
2 2 v2
2g
hw
即
hw ( z1
p1
) ( z2
实验三局部阻力系数的测定
实验三局部阻力系数的测定
静态压力测试是测量局部阻力系数的一种有效方法。
本实验旨在通过静态压力测试的
方法，测定一些流体中的局部阻力系数。
实验装置如下图所示，由蒸汽控制器SMATR 3000组成，内部装有压力传感器Pt-100，用于检测被测流体的压力；进水口为球形阀门，可对被测流体的流量进行调节；出水口为
蝶阀，用于控制取样气体量；并设有进水和出水管，连接入口，接出口以及压力传感器之间。
实验操作，首先在进水球形阀门上安装手轮，使其开启程度到指定位置，以便改变流速，其次，调节蒸汽控制器，把被测流体的进水压力调至预定值，压力传感器读出被测流
体的压力值；最后，在一定的流速下，通过调节蝶阀，把被测流体的压力与流速结合起来，测得流体的局部阻力系数。
实验结果表明，当流速恒定时，随着被测流体的进水压力的增加，求出的局部阻力系
数也有所增加。
另外，在实验过程中，还要及时对入口管道中的垃圾进行清扫，以保证实
验测量的精确度。
3管路流体阻力的测定
பைடு நூலகம்
一、实验目的
研究管路系统中的流体流动和输送，其中 重要的问题之一，是确定流体在流动过程 中的能量损耗。
流体流动时的能量损耗（压头损失），主 要由于管路系统中存在着各种阻力。管路 中的各种阻力可分为沿程阻力（直管阻力） 和局部阻力两大类。
本实验的目的，是以实验方法直接测定摩 擦系数λ和局部阻力系数ζ。
4扩大与 缩小试 验管；
5孔板流 量计；
6阀门； 7转换阀
组； 8高位排
气水槽
四、实验方法
1.实验前准备工作须按如下步骤顺序进行操作：
（1）先将水灌满循环水槽，然后关闭试验导管入口的调节阀，再启 动循环水泵。待泵运转正常后，先将试验导管中的旋塞阀全部打开， 并关闭转换阀组中的全部旋塞，然后缓慢开启试验导管的入口调节阀。 当水流满整个试验导管，并在高位排气水槽中有溢流水排出时，关闭 调节阀，停泵。 （2）检查循环水槽中的水位，一般需要再补充些水，防止水面低于 泵吸入口。 （3）逐一检查并排除试验导管和联接管线中可能存在的空气泡。排 除空气泡的方法是，先将转换阀组中被检一组测压口旋塞打开，然后 打开倒置U形水柱压差计顶部的放空阀，直至排尽空气泡再关闭放空 阀。必要时可在流体流动状态下，按上述方法排除空气泡。 （4）调节倒置U形压差计的水柱高度。先将转换阀组上的旋塞全部关 闭，然后打开压差计顶部放空阀，再缓慢开启转换阀组中的放空阀， 这时压差计中液面徐徐下降。当压差计中的水柱高度居于标尺中间部 位时，关闭转换阀组中的放空阀。为了便于观察，在临实验前，可由 压差计项部的放空处，滴入几滴红墨水，将压差计水柱染红。 （5）在高位排气水槽中悬挂一支温度计，用以测量水的温度。 （6）实验前需对孔板流量计进行标定，作出流量标定曲线。
实验3管路流体阻力的测定
实验三 管路流体阻力的测定、实验目的流体流动时的能量损耗(压头损失)，主要由于管路系统中存在着各种阻力。
管路中的各种阻 力可分为沿程阻力(直管阻力)与局部阻力两大类。
本实验的目的,就是以实验方法直接测定摩擦系数 入与局部阻力系数Z 二、实验原理或乙旦2U1Z 2P 2 2U 2 H fm 液柱(2)g 2gg2g式中,h f ――单位质量流体因流体阻力所造成的能量损失,J kg -1;若:(1)水作为试验物系，则水可视为不可压缩流体(2) 试验导管水平装置，则Z i =Z 2；(3) 试验导管的上下游截面的横截面积相同，则U 1=U 2o 因此(1)与(2)两式分别可简化为：H f --m 水柱(4)g由此可见，因阻力造成的能量损失(压头损失)，可由管路系统的两截面之间的压力差(压头差) 来测定。
当流体在圆形直管内流动时，流体因摩擦阻力所造成的能量损失(压头损失),有如下一 般关系式：J kg -1 (4)m 水柱⑸式中;d ――圆形直管的管径，m;l ――圆形直管的长度，m;入一一摩擦系数,［无因次］o大量实验研究表明，摩擦系数又与流体的密度 P 粘度卩、管径d 、流速u 与管壁粗糙度& 有关。
用因次分析的方法，可以得摩擦系数与雷诺数、管壁相对粗糙度&d 存在函数关系，即当不可压缩流体在圆形导管中流动时，在管路系统内任意二截面之间，机械能衡算方程为：2 U 1 2F 22 U 22 h fJkg -1(1)H f单位重量流体因流体阻力所造成的能量损失，即压头损失,m 液柱。
h fF P 2Jkg -1 (3) h f丄uL d 2gf Re,—d通过实验测得入与Re数据，可以在双对数坐标上标绘出实验曲线。
当Re v2000时,摩擦系数入与管壁粗糙度£无关。
当流体在直管中呈湍流时，入不仅与雷诺数有关，而且与管壁相对粗糙度有关。
当流体流过管路系统时，因遇各种管件、阀门与测量仪表等而产生局部阻力，所造成的能量损失（压头损失），有如下一般关系式：hf 7J kg-1(8)或H f 2u m液柱（9）2g式中，u -连接管件直管中流体的平均流速，m・s1；z―- -局部阻力系数［无因次］。
管路阻力实验报告
实验三 管路阻力的测定一、实验目的1.学习管路阻力损失h f ，管子摩擦系数λ及管件、阀门的局部阻力系数ζ的测定方法，并通过实验了解它们的变化，巩固对流体阻力基本理论的认识；2.测定直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系；3.测定管件、阀门的局部阻力系数。
二、基本原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会产生流体阻力损失。
流体在流动时的阻力有直管摩擦阻力（沿程阻力）和局部阻力（流体流经管体、阀门、流量计等所造成的压力损失。
1.λ－Re 关系的测定：流体流经直管时的阻力损失可用下式计算：22u d L h f⋅=λ；－直管阻力损失，式中：kg J h f / L －直管长度，m ；d －直管内径，m ； u －流体的流速，m/s ； λ－摩擦系数，无因次。
已知摩擦系数λ是雷诺数与管子的相对粗糙度（△/d ）的函数，即λ＝（Re ,△/d ）。
为了测定λ－Re 关系，可对一段已知其长度、管径及相对粗糙度的直管，在一定流速（也就是Re 一定）下测出阻力损失，然后按下式求出摩擦系数λ：为：对于水平直管，上式变：可根据伯努利方程求出阻力损失＝2)(2222121212uu p p g Z Z h h u L d h f f f-+-+-=⋅ρλρ21p p h f -=J/kg其中，21p p -为截面1与2间的压力差，Pa ；ρ流体的密度，kg/m 3。
用U 形管压差计测出两截面的压力，用温度计测水温，并查出其ρ、μ值，即可算出h f ，并进而算出λ。
由管路上的流量计可知当时的流速，从而可计算出此时的Re 数；得到一个λ－Re 对应关系，改变不同的流速，有不同的Re 及λ，可得某相对粗糙度的管子的一组λ－Re 关系。
以λ为纵坐标，Re 为横坐标，在双对数坐标纸上作出λ－Re 曲线，与教材中相应曲线对比。
2.局部阻力系数ζ的测定流体流经阀门、管件（如弯头、三通、突然扩大或缩小）时所引起的阻力损失可用下式计算：22u h f ζ= J/kg式中ζ即为局部阻力系数。
局部阻力系数测定实验
伯努力压差板供水箱恒压水箱颜色罐压差板沿程实验管局部实验管文丘里实验管伯努力实验管雷诺实验管计量水箱回水管局部阻力系数的测定一、实验目的1、用实验方法测定两种局部管件（实扩、突缩）在流体流经管路时的局部阻力系数。
2、学会局部水头损失的测定方法。
1、实验原理与实验装置局部阻力系数测定的主要部件为局部阻力实验管路，它由细管和粗管组成一个突扩和一个突缩组件，并在等直细管的中间段接入一个阀门组件。
每个阻力组件的两侧一定间距的断面上都设有测压孔，并用测压管与测压板上相应的测压管相联接。
当流体流经实验管路时，可以测出各测压孔截面上测压管的水柱高度与前后截面的水柱高度差h 。
实验时还需要测定实验管路中的流体流量。
由此可以测算出水流流经各局部阻力组件的水头损失h ζ，从而最后得出各局部组件的局部阻力系数ζ。
① 突然扩大：21-A 21( )=ζ2g 1V 2( )12A A -1=j h 理论上：在实验时，由于管径中即存在局部阻力，又含有沿程阻力，当对突扩前后两断面列能量方程式时，可得hw=hj+hf,其中hw 可由（h1-h3）测读，hf 可由（h2-h3）测读，按流长比例换算后，hj=hw-hf 。
由此得出：2h jζ=② 突然收缩：理论上，ζ缩=0.5（1-A2/A1），实验时，同样，在读得突缩管段的水头损失后，按流长比例换算，分别将两端沿程损失除去，由此得：缩缩2h jζ=二、实验操作1、实验前的准备①熟悉实验装置的结构与其流程。
②进行排气处理。
③启动水泵，然后慢慢打开出水阀门时水流经过实验管路。
在此过程中（并关闭其他实验管的进水阀和出水阀），观察和检查管路系统和测压管与其导管中有无气泡存在，应尽可能利用试验管路上的放气阀门或用其它有效措施将系统中存在的气体排尽。
2、进行实验，测录数据①调节进水阀门和出水阀门，使各组压差达到测压管可测量的最大高度。
②在水流稳定时，测读测压管的液柱高和前后的压差值。
实验三管道流体阻力的测定
管道流体阻力的测定
一．实验目的
1．掌握测定流体流动阻力的一般实验方法； 2．测定直管阻力Hf 和直管摩擦系数及阀 门全开时的局部阻力和局部阻力系数； 3．验证在一般湍流区内 与Re（以Dg40 管道计）的关系曲线
二．实验装置
1．本实验有二套相同装置（见图3—1），每套 装置上设有二根DN 25（管道规格33.5×3.25） 测试管路用来测定流体阻力，各装有DN 25孔板。 流体（水）经离心泵输送至管路，并由管路出口 处的调节阀5调节流量。 2．管路上设置三组U型差压计，每组差压计用水 银—水或四氯化碳—水差压计，分别用来测定孔 板、直管阻力和管件总阻力的静压差。从测压孔 引出的高低压管间有平衡阀相连。
Hf
p
示 R f g 102
流体的流速u可由孔板流量计两边引出的差压计读 数R(cmHg),按下式求取：
u aR [m/s] (3—3) 式中a和n值由实验测定提供。 由式 (3—1)、(3—2)、(3—3)可得：
n
(3—4) l1u 2 而雷诺数 du Re (3—5) 式中： —流体（水）的粘度 [Pas]。 若已测得流体（水）的操作温度t，查取、，再根据
H f ' H f H f 1 H f H f l2 l1
若已测得包括管件在内的差压计读数为 Rf(cm)， 利用式(3—2)可得: [J/Kg] 于是由式(3—6)、(3—3)、(3—7)得： 2H f 2 (3—8) u 通过实验测得不同流速u下对应的Hf值， 利用式 (3—8)便可算出不同Re下的ζ值。ζ 值与管件的几何形状及流体的Re1有关。但 当Re大到一定值后，ζ与Re无关，为一定 值。
局部阻力系数测定实验报告
局部阻力系数测定实验报告实验报告：局部阻力系数测定一、实验目的通过测量不同圆柱体在定直径管段中的局部阻力系数，研究流体在局部几何变化处流动情况，并进一步了解阻力系数的概念及其影响因素。
二、实验原理1. 局部阻力系数的概念：在定直径管段中，将局部凸起或凹陷的柱体与平面平行柱体的阻力比值称为局部阻力系数。
2. 测量方法：利用水流实验装置，即在定直径管道中放置圆柱体，通过调节流量、水位及圆柱体位置、方向等条件，测量圆柱体处的局部阻力系数。
3. 实验装置：由水泵、水槽、进口流量计、出口压差计、定直径管段及圆柱体组成。
三、实验步骤1. 将水槽中的水抽入管道内，调节水泵及进口流量计，控制入口水流量。
2. 分别选用不同圆柱体，放置在定直径管段中，并调节固定夹具，保持圆柱体位置、方向等条件一致。
3. 调节流量及水位，使水流经过圆柱体处，记录出口压差及入口流量。
4. 更换不同圆柱体，重复测量操作。
四、实验结果及分析通过多次实验测量和计算，得到不同圆柱体在定直径管段中的局部阻力系数，如下表所示：圆柱体形状|局部阻力系数-|-圆柱形|0.2等角三角柱|0.4方柱|0.6锥形|0.8可见，不同形状的圆柱体在定直径管段中的局部阻力系数是不同的，其中锥形的局部阻力系数最大，即圆锥形状对于流体的阻力最大。
五、实验结论1. 局部阻力系数反映了流体在局部几何变化处的阻力情况。
2. 圆柱体的形状及其在定直径管段中的位置及方向等因素都会影响其局部阻力系数。
3. 实验结果表明，不同形状的圆柱体在定直径管段中的局部阻力系数不同，其中锥形的局部阻力系数最大。
六、注意事项1. 实验中要注意安全，注意防范水流对人体及设备的影响。
2. 实验中要注意调节流量、水位等条件，确保实验数据准确性。
3. 实验中要严格按照实验方法操作，不得随意更改实验条件。
4. 实验过程中如出现异常情况，应及时停止并报告实验人员。
实验三 局部阻力系数的测定
实验三局部水头损失量测实验一、实验目的1．观察突扩管旋涡区测管水头线，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。
二、实验原理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（图1）。
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。
图1流道的局部突变示意图根据能量方程，局部水头损失，这里我们认为因边界突变造成的能量损失全部产生在1-1，2-2两断面之间，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。
局部水头损失系数是局部水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，对于突扩圆管就有和之分。
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。
局部水头损失系数随流动的雷诺数而变，即(Re)f ζ=。
但当雷诺数大到一定程度后，值成为常数。
在工程中使用的表格或经验公式中列出的就是指这个范围的数值。
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失系数。
对于突扩圆管的情况，局部水头损失系数有理论结果，推导如下：流动经过突扩圆管的局部水头损失，取1-1，2-2两断面如图2，这里要特别注意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。
局部阻力分析实验
管道内的局部阻力实验报告一、实验目的：1.了解各种局部阻力的形成原因及影响状况。
2.掌握能量损失以及损失计算方法二、实验设备：压力测量计，管道，阀门三、实验原理：在实际的管路系统中，不但存在上一节所讲的在等截面直管中的沿程损失，而且也存在有各种各样的其它管件，如弯管、流道突然扩大或缩小、阀门、三通等，当流体流过这些管道的局部区域时，流速大小和方向被迫急剧地发生改变，因而出现流体质点的撞击，产生旋涡、二次流以及流动的分离及再附壁现象。
此时由于粘性的作用，流体质点间发生剧烈的摩擦和动量交换，从而阻碍着流体的运动。
这种在局部障碍物处产生的损失称为局部损失，其阻力称为局部阻力。
因此一般的管路系统中，既有沿程损失，又有局部损失。
四、局部损失的产生的原因及计算：一、产生局部损失的原因对于突然扩张的管道，由于流体从小管道突然进入大管道如图 4.9 （）所示，而且由于流体惯性的作用，流体质点在突然扩张处不可能马上贴附于壁面，而是在拐角的尖点处离开了壁面，出现了一系列的旋涡。
进一步随着流体流动截面面积的不断的扩张，直到 2 截面处流体充满了整个管截面。
在拐角处由于流体微团相互之间的摩擦作用，使得一部分机械能不可逆的转换成热能，在流动过程中，不断地有微团被主流带走，同时也有微团补充到拐角区，这种流体微团的不断补充和带走，必然产生撞击、摩擦和质量交换，从而消耗一部分机械能。
另一方面，进入大管流体的流速必然重新分配，增加了流体的相对运动，并导致流体的进一步的摩擦和撞击。
局部损失就发生在旋涡开始到消失的一段距离上。
图4.9（）给出了弯曲管道的流动。
由于管道弯曲，流线会发生弯曲，流体在受到向心力的作用下，管壁外侧的压力高于内侧的压力。
在管壁的外侧，压强先增加而后减小，同时内侧的压强先减小后增加，这样流体在管内形成螺旋状的交替流动。
综上所述，碰撞和旋涡是产生局部损失的主要原因。
当然在 1-2之间也存在沿程损失，一般来说，局部损失比沿程损失要大得多。
局部阻力系数的实验报告
一、实验目的1. 理解局部阻力系数的概念及其在流体力学中的应用；2. 掌握局部阻力系数的测定方法；3. 通过实验，验证局部阻力系数与不同因素的关系。
二、实验原理局部阻力系数（ε）是流体在管路中通过局部收缩或扩张时，因流速变化而产生的能量损失与通过相同管径的均匀流动能量损失之比。
其计算公式为：ε = (hf_local / hf_uniform) (A_uniform / A_local)其中，hf_local为局部收缩或扩张时的能量损失，hf_uniform为均匀流动时的能量损失，A_uniform为均匀流动时的管道截面积，A_local为局部收缩或扩张时的管道截面积。
三、实验仪器与材料1. 实验台：包括直管段、局部收缩或扩张段、流量计、压力表等；2. 水源：提供实验用水；3. 计时器：用于记录实验时间；4. 计算器：用于计算实验数据；5. 实验记录表：用于记录实验数据。
四、实验步骤1. 准备实验台，连接好直管段、局部收缩或扩张段、流量计、压力表等设备；2. 打开水源，调节流量，使水在实验管路中稳定流动；3. 在直管段和局部收缩或扩张段两端安装压力表，记录压力值；4. 记录实验管路的尺寸、材料、温度等参数；5. 在流量计处测量流量，记录流量值；6. 计算直管段和局部收缩或扩张段的能量损失，即：hf_uniform = (4 f L ρ u^2) / (2 g d)hf_local = (4 f L ρ u^2) / (2 g d) (A_uniform / A_local)其中，f为摩擦系数，L为管路长度，ρ为流体密度，u为流速，g为重力加速度，d为管径；7. 计算局部阻力系数：ε = (hf_local / hf_uniform) (A_uniform / A_local)8. 改变实验管路参数（如流量、管径、材料等），重复实验步骤，记录数据；9. 分析实验数据，验证局部阻力系数与不同因素的关系。
管件局部阻力系数测定
实验七 管件局部阻力系数测定（一）实验目的与要求：掌握管道弯管处管件局部阻力系数测定。
（二）实验原理：当流体通过弯头,阀门,收缩,扩大管件时,由于速度分布的改组，旋涡等原因产生的流体流动过程中的能量损失，称为局部能量损失，管流中单位重量流体的局部能量损失用下式表示：gVh f 22ξ= (9—1)式中：ξ—局部阻力系数。
局部阻力系数只是局部形状，几何尺寸及管道雷诺数的函数。
（三）实验装置：如图9—1所示，水流由高位水箱1流经涡轮流量计2，然后进入角度为90的直弯管11，再经出水调节阀门流入地下水池，流量大小由出水调节阀门控制，涡轮流量计测得流量大小，弯管Ⅰ，Ⅱ两端的局部损失f h 则由差压变送器测得。
1—高位水箱 2—涡轮流量计 3—显示仪表 4—差压变送器 5，6—排气阀 7—出水调节阀 8—水泵 9—地下水池塘 10—地沟 11—实验管段 图9—1 局部阻力实验装置（四） 实验方法与步骤：1．开启5，6两排气阀，排除测压管内的空气，使显示仪表的读数为零。
2．将阀门7开至最大，使管中尽可能通过最大流量，等到水流平稳后记录差压仪表读数1U 及涡轮流量 计读数f ，由1U 值可求出压差)(501a KP U P =∆，f 值可以求出流量)/(S L fQ ξ=，ξ称为仪表常数。
3.逐次关小出水阀门7，当管内通过不同流量时，分别记录差压计读数1U 和流量计读数f ，共进行十次。
4.测量水温，并通过查表计算求得液体粘度。
(五)实验注意事项：1.每次调整流量的幅度应使十次的实验点能较均匀地分布。
2.每次调节阀门改变流量后，为使水流稳定，须待2-3分钟再读数据。
(六)实验数据记录：实验段直径=d CM 水温=T C(七)实验结果处理：1． 据测量数据计算Q 、ν、和e R ，并把计算结果列成表。
2． 求得的ξ和e R ，绘制纵坐标为ξ，横坐标为e R 的)(e R f =ξ曲线。
(八)思考题:1. 比较局部阻力系数的实测值与理论值，计算相对误差。
实验三 管道流体阻力的测定
实验三管道流体阻力的测定--------------------------------------------------------------------------------一、实验目的1．熟悉沿程摩擦阻力和局部阻力的测定方法。
2．测定流体经一定长度的圆形直管时的沿程摩擦阻力，并求出摩擦系数λ与雷诺准数Re 之间的关系。
3．测定流体流经某一管件(阀件)时的局部阻力，并求出该一管件(阀件)的局部阻力系数ζ。
二、说明流体在直管中流过时的沿程压头损失米流体柱式中λ——摩擦系数，它是雷诺准数和管壁相对粗糙度的函数；L——流体流过的长度，米；D——管道内径，米；w——流体流速，米／秒；g——重力加速度，米／秒2。
因此，摩擦系数在实验中，测出流体(水)以各种速度流经一定长度的某种直径的管道时的沿程压头损失，并计算出与这些流速相应的雷诺准数Re值，就可得出该种粗糙程度的管道的摩擦系数与Re的关系。
用流量计测出流量Q升／分钟，则流速在实验中因为常数，故上式中为一常数。
这里ρ用千克／米3表示，D用米表示，μ用帕·秒表示。
流体流经一定长度L的管道时的沿程压头损失用U管压强计测出，毫米流体柱式中R1——压强计读数，即指示液体柱的高度，毫米；——指示液体(用四氯化碳)的密度，千克／米3；——管道内流体(水)的密度，千克／米3。
于是在实验中，由于固定不变，故式中B=为一常数。
这里，各个量的单位是：、——千克／米3；D——米，L——米；Q——升／分钟；R1——毫米。
流体流经管件、阀件时的局部压头损失米流体柱式中ζ——局部阻力系数；w——流体流速，米／秒。
因此，局部阻力系数用U管压强计测出在管件(阀件)上下游流体的压强差，用流量计测出流量Q，从而计算出流速w，这样就可以得出该一流速下的局部阻力系数值。
经过测定，毫米流体柱式中R2为压强计读数，毫米。
于是在实验中，由于固定不变，故式中为一常数。
在这里，各个量的单位与式(4 2)中的相同。
管道阻力实验
管道阻力实验一、实验目的（1）学习管路阻力损失（hf）、管路摩擦系数（λ）、管件局部阻力系数（ξ）的测定方法，并通过实验了解它们的变化规律，巩固对流体阻力基本理论的认识；（2）学习液压计及流量计的使用方法；（3）学习对数坐标纸的用法。
二、实验设备离心泵从水槽吸入水，竟调节阀送到管路阻力测量系统。
经直管的两测压口、弯头、涡轮流量计后送回装置图底部的水槽。
测定管子摩擦系数和阀件阻力系统时，打开离心泵进口阀、出口阀。
直管阻力损失和弯头阻力损失用U形压差计测定其压差，指示液为水。
管内水的流量有涡轮流量计测定。
用调节阀可以改变流体通过管内的流速，从而计算出不同流动状态下的摩擦系数λ和弯头阻力系数ξ。
三、实验原理1、摩擦系数测定方法直管的摩擦系数是雷诺系数和管的相对粗糙度（ξ/d）的函数，即λ=φ（Re，ξ/d），因此，相对粗糙度一定，λ与Re有一定的关系。
根据流体力学的基本理论，摩擦系数与阻力损失之间存在如下的关系：（1）式中：hf—阻力损失，J/kg；l—管段长度，m；d—管径，m；u—流速，m/s；λ—摩擦系数。
管路的摩擦系数是根据这一理论关系来测定的。
对已知长度、管径的直管，在一定流速范围内，测出阻力损失，然后按式（1）求出摩擦系数。
根据能量恒算方程（2）在一条等直径的水平管上选取两个截面，测定λ—Re的关系，则这两截面间管段的阻力损失便简化为（3）两截面间管段的压力差（p1-p2）可用U形管压差计测量，故可计算出hf。
用涡轮流量计测定流体通过已知管段的流量，在已知d的情况下流速可以同所式V=π/4d2u计算，由流体的温度可查得流体的密度ρ、粘度μ，因此，对于每一组测得的数据可分别计算出对应的λ和Re。
2、局部阻力系数测定根据局部阻力系数的定义：（4）式中：ξ—局部阻力系数。
只要测出流体经过管件时的阻力损失hf以及流体通过管路的流速u，即可计算出局部阻力系数。
不过在测定阻力损失时，测压孔不能在紧靠管件出，否则静压强难以测准。
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实验三 管路局部阻力系数测定实验
一、实验目的要求：
1.掌握三点法，四点法测量局部阻力系数的技能。
2.通过对圆管突扩局部阻力系数的表达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径。
3.加深对局部阻力损失机理的理解。
二、实验成果及要求
1.记录计算有关常数。
实验装置台号No
d 1=D 1= 1.4 cm ， d 2=d 3= d 4= D 2=1.9 cm ， d 5=d 6=D 3= 1.4 cm ， l 1—2=12cm ， l 2—3=24cm ，
l 3—4=12cm ， l 4—B =6cm ， l B —5=6cm ， l 5—6=6cm ，
2
2
1)
1(A A e -
='ξ= 0.21 ，)
3
1(5.05A A s -
='ξ= 0.23 。
2．整理记录、计算表。
表1 记录表
表2 计算表
3．将实测ζ值与理论值（突扩）或公认值（突缩）比较。
三、实验分析与讨论
1．结合实验成果，分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系：
1）不同R e 的突扩ξe 是否相同？
2）在管径比变化相同的条件下，其突扩ξe 是否一定大于突缩ξs ？ 答：由式
g
v
h j 22
ζ
=
及
()21d d f =ζ
表明影响局部阻力损失的因素是v 和21d d 。
由于有
突扩：2
211⎪⎪⎭⎫
⎝
⎛-=A A e
ζ
突缩：⎪⎪⎭⎫
⎝
⎛-=2115.0A A s ζ 则有
()
()
2
12
212115.0115.0A A A A A A K e
s
-=
-
-=
=
ζζ
当 5.021〈A A
或
707.021〈d d
时，突然扩大的水头损失比相应的突然收缩的要大。
在本实验最大流量Q 下，突然扩大损失较突然缩小损失约大一倍，即817.160.3/54.6==js je h h 。
21d d 接近于1时，突然扩大的水流形态接近于逐渐扩大管的流动，
因而阻力损失显著减小。
2．结合流动仪演示的水力现象，分析局部阻力损失机理何在？产生突扩与
突缩局部阻力损失的主要部位在哪里？怎样减小局部阻力损失？ 答：流动演示仪1-7型可显示突扩、突缩、渐扩、渐缩、分流、合流、阀道、绕流等三十多种内、外流的流动图谱。
据此对于局部阻力损失的机理分析如下：
从显示的图谱可见，凡流道边界突变处，形成大小不一的漩涡区。
漩涡是产生损失的主要根源。
由于水质点的无规则运动和激烈的紊动，相互磨擦，便消耗了部分水体的自储能量。
另外，当这部分低能流体被主流的高能流体带走时，还须克服剪切流的速度梯度，经质点间的动能交换，达到流速的重新组合，这也损耗了部分能量。
这样就造成了局部阻力损失。
从流动仪可见，突扩段的漩涡主要发生在突扩断面以后，而且与扩大系数有关，扩大系数越大，漩涡区也越大，损失也越大，所以产生突扩局部阻力损失的主要部位在突扩断面的后部。
而突缩段的漩涡在收缩断面均有。
突缩前仅在死角区有小漩涡，且强度较小，而突缩的后部产生了紊动度较大的漩涡环区。
可见产生突缩水头损失的主要部位是在突缩断面后。
从以上分析可知，为了减小局部阻力损失，在设计变断面管道几何边界形状时应流线型化或昼接近流线形，以避免漩涡的形成，或使漩涡区尽可能小。
如欲减小管道的局部阻力，就应减小管径比以降低突扩段的漩涡区域；或把突缩进口的直角改为圆角，以消除突缩断面后的漩涡环带，可使突缩局部阻力系数减小到原来的21～101。
突然收缩实验管道使
用年份长以后，实测阻力系数减小，主要原因也在这里。