流体力学实验报告(土木10级)

实验报告
开课学院：建筑工程学院
实验课程：流体力学教学实验
实验项目名称： 1.雷诺实验 2.孔口与管嘴出流实验实验项目性质：教学实验
实验时间：
专业班级：
学生学号与姓名：
指导教师：
雷诺实验指导书
一、实验目的
观察管道中不同流量下液体的流动状态的变化情况（层流、紊流及其转变情况），并通过实验测定管道内液体的下临界速度V c从而可以列表计算出下临界雷诺数Re c。

二、实验内容
在实验中观察层流、紊流的流态特征，通过实测测定下临界速度的方法计算出下临界雷诺数，并在实验后对雷诺数的影响因素进行分析。

三、实验原理
层流条件下，流体质点不发生各向紊动和混杂，流动呈现规则有秩序的成层流动；紊流条件下，由于粘性力对质点的束缚作用降低，质点容易偏离其原来的运动方向，形成无规则的脉动混杂甚至产生可见尺度的涡旋。

在本实验中，颜色水随玻璃管内主流一起流动，颜色水流线代表了管内主流的流动状态。

由流体力学可知：层流与紊流流态的判别标准就是下临界雷诺数Re c，可表
示为，式中d为玻璃管内径；ν为流体的运动粘性系数，
μ为流体的动力粘性系数，ρ为流体的密度，V c为流体的临界速度。

水的运动粘性系数ν与温度的关系为：。

四、实验装置与仪器
1、实验装置
2、仪器设备：
1）雷诺实验台1套；2）酒精温度计1只；3）秒表1只；4）玻璃量杯1只（刻度为1000ml）。

五、实验步骤
1、开启进水开关，向水箱内注水。

到达一定水位高度，并保持适当的溢流，使水箱内水位稳定。

在实验期间如出现水位变化时，应缓慢调节进水开关确保水箱内水位稳定。

2、打开玻璃管放水开关，待管内空气排出后，松开颜色水管开关使颜色水随玻璃管内主流一起流动。

3、缓慢关小放水开关降低管内流速，同时观察玻璃管内颜色水变动情况，直到颜色水变为一条稳定的直线，此时即为紊流转变为层流的下临界状态。

此时需要用体积法测量管道内的流量，即用量杯和秒表测量流量。

具体做法是：用量杯接住管道出口的流量，同时按下秒表计时，等量杯内接住一定量体积的液体后移开量杯并同时按下秒表停止计时，然后用体积除以时间即可计算出流量。

（测量三次取平均值）。

4、开大放水开关，使玻璃管内水流重新变为紊流状态；然后再缓慢关小放水开关，待玻璃管内颜色水变为一条直线时，再用量杯和秒表测量此时的流量。

5、重复前述步骤（一共重复做三次），分别测量出对应的临界流量。

根据临界流量可计算出临界流速。

6、实验完成后，整理实验数据，按规定格式撰写实验报告。

六、实验数据记录
按实验报告书所列表格内容记录各相关参数，并进行相应分析。

七、实验结果分析
根据实验结果与分析，回答实验报告书所提问题。

雷诺实验报告
一、实验名称：雷诺数实验
二、实验条件
实验台编号：
实验液体：
实验管径d =
实验导管过流断面面积：A =
三、实验数据记录表
四、实验结果
五、讨论
1、为什么要用Re
c 来判断流态而不用V
c
来判断？为什么用下临界雷诺数而不用
上临界雷诺数？
2、当流量保持不变，玻璃导管直径改变时，导管内的Re数是否改变？怎样改变？
3、如用不同直径的导管，或用不同的液体，V
c 和Re
c
是否改变？为什么？
孔口与管嘴出流实验指导书
一、实验目的
观察和理解孔口、管嘴恒定自由出流的特征，根据流量公式，计算相关参数，分析流量影响因素。

二、实验内容
在恒定水头下，分别测定孔口与管嘴的流量系数、收缩系数和流速系数，并根据实验结果分析孔口和管嘴出流的流速和流量的区别。

三、实验原理
在稳定水位下用量水桶及秒表测量各孔口、管嘴的流量。

根据孔口、管嘴流速、流量公式，可推导出相应流速系数、流量系数；在稳定水位下，用卡尺测量孔口流束最小收缩断面的直径d c , 从而得到A c。

而孔口与管嘴出流的流量则通过体积法或称重法测定。

四、实验装置与仪器
1、实验装置
1 进水管；
2 水位指示器；
3 进水开关；
4 管嘴1；
5 管嘴2；
6 薄壁圆孔口1；
7 薄
壁圆孔口2；8 水箱
2、仪器设备：
1）孔口管嘴实验台一套；2）游标卡尺一把；3）量桶一只4）秒表一只。

五、实验步骤
1、用游标卡尺记录各孔口、管嘴的出口直径；然后关闭各孔口、管嘴出口。

2、开启进水开关注水；当水位接近水箱最高水位时，首先打开薄壁圆孔口（其余管嘴关闭），调节进水开关，使水位缓慢上升至最高水位，并保持有少量溢流，待水箱水位稳定后，读记该水位高度H。

3、在稳定水位下用量水桶、秒表及磅秤测量薄壁圆孔口的流量。

其原理为体积法，具体操作步骤详见雷诺实验。

（测量三次取平均值）。

4、用游标卡尺测量流束最小收缩断面处流束直径。

5、重复薄壁圆孔口实验一次并记录相应实验数据。

6、关闭薄壁圆孔口，依次打开各管嘴，按照步骤2、3各重复测量两次；
7、实验完毕，将实验水箱内水全部排尽，整理好仪器设备并放回原处。

六、实验数据记录
按实验报告书所列表格记录各相关参数，并进行分析。

七、实验结果分析
根据实验结果与分析，回答实验报告书所提问题。

孔口与管嘴出流实验报告
一、实验名称：孔口与管嘴出流实验
二、实验条件
实验台编号：
实验液体：
三、实验数据记录表
表1 实验数据记录
四、实验数据处理
表2 实验数据处理
表3 实验结果
五、讨论
1. 孔口出流时为什么会形成收缩断面？管嘴出流时是否会形成收缩断面？为什么？
2. 试比较薄壁圆孔口和圆柱管嘴的流速系数、流量系数，说明当二者的作用水头、出口直径 d 相同的情况下，哪一个流量较大？为什么？。