工程流体力学实验
流体力学实验报告(全)
工程流体力学实验报告实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或(1.1)式中：z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；p0水箱中液面的表面压强；γ液体容重；h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。
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？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。
2.当PB，相应容器的真空区域包括以下三部分：(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。
(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。
4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。
常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。
水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。
于是有(h、d单位为mm)一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。
工程流体力学实验
工程流体力学实验指导书谢振华编北京科技大学土木与环境工程学院2003 年9 月前言工程流体力学实验是《工程流体力学》课程教学的重要环节。
通过实验，可以对课堂讲授的理论知识加以巩固和进一步的验证，加强理论和实践的结合，同时可以培养学生实际动手能力和分析问题、解决问题的能力，为今后的科学研究打下基础。
本实验指导书是根据教学大纲的要求，并结合实验室的具体设备编写的。
实验内容包括水静压强实验，不可压缩流体定常流动动量方程实验，雷诺实验，管路沿程阻力实验，管路局部阻力实验，毕托管测速实验，文丘里流量计实验。
这些实验可以使学生掌握流体力学的实验技术和测量技巧，为进行科学实验研究做准备。
由于编者水平有限和实验设备的限制，书中不足之处在所难免，敬请读者批评指正。
编者2003年7月目录实验1 水静压强实验 (1)实验2 不可压缩流体定常流动动量方程实验 (3)实验3 雷诺实验 (6)实验4 管路沿程阻力实验 (8)实验5 管路局部阻力实验 (12)实验6 毕托管测速实验 (15)实验7 文丘里流量计实验 (17)1图1.1 水静压强实验装置图实验1 水静压强实验一、实验目的1．加深理解流体静力学基本方程及等压面的概念。
2．理解封闭容器内静止液体表面压强及其液体内部某空间点的压强。
3．观察压强传递现象。
二、实验装置实验装置如图1.1所示。
三、实验原理对密封容器（即水箱）的液体表面加压时，设液体表面压强为P 0，则P 0>P a ，a p 为大气压强。
从U 形管中可以看到有压差产生，U 形管与密封水箱上部连通的一面，液面下降，而与大气相通的一面，液面上升。
密闭水箱内液体表面压强0p 为：h p p a γ+=02 式中γ——液体的重度；h ——U 形管中液面上升的高度。
当密闭水箱内压强P 0下降时，U 形管内的液面呈现相反的现象，即P 0＜P a ，这时密闭水箱内液面压强0p 为：h p p a γ-=0式中 h ——U 形管中液面下降的高度。
工程流体力学实验报告
7.截止阀；8.U形测压管；9.油柱；
10.水柱；11.减压放水阀
图1-1流体静力学实验装置图
四、实验步骤
1.了解仪器的组成及其用法，包括：
（1）各阀门开关。
（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：开启筒底减压放水阀11放水。
4．求出油的重度。 =8154
5．测．完成表1-1及表1-2。
五、实验报告处理
1、了解仪器的组成及其用法，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：开启桶底减压放水阀11放水。
（4）检查仪器是否密封：加压后检查测压管1，2，8的液面高度是否恒定。若下降，则表明漏气，应查明原因并加以处理。
P----测点的静水压强（用相对压强表示，以下同）；
----水箱中液面的表面压强；
----液体的重度；
h----测点的液体深度。
2、油密度测量原理。
当U形管中水面与油水界面平齐（见图1-1-2），取油水界面为等压面时，有：
= = H （1-1-2）
另当U形管中水面与油水液面齐平（见图1-1-3），取油水界面为等压面时，有：
（4）检查仪器是否密封：加压后检查测压管1,2,8的液面高程是否恒定。
若下降，则表明漏气，应查明原因加以处理。
2．记录有关常数实验装置编号No.14
各测点的标尺读数为：
= ； = ； = ；
基准面选在带标尺的测压管零点所在水平面； = ； = ；
3．分别求出各次测量时，A、B、C、D点的压强，并选择一基准验证同一静止液体内的任意二点C、D的( )是否为常数
工程流体力学实验指导书与报告
（二）不可压缩流体恒定流能量议程（伯诺里方程）实验一、实验目的要求1．验证流体恒定总流的能量议程；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2.1所示。
说明本仪器测压管有两种：1．毕托管测压管（表2.1中标*的测压管），用以测读毕托管探头对准点的总水头2()2pu H Z gγ'=++，须注意一般情况下H '与断面总水头2()2pH Z gυγ=++不同（因一般u υ≠），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2.1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 ）221111122i i i i i P a P a Z Z hw g gυυγγ-++=+++取a 1=a 2=…a n =1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出pZ γ+值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速υ及22gαυ，从而即可得到各断面测管水头和总水头。
四、实验方法与步骤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）。
《工程流体力学》实验指导书
《工程流体力学》实验指导书适用专业：机械电子工程上海电机学院2014年9月目录实验一雷诺实验 (1)实验二局部水头损失实验 (5)实验三沿程水头损失实验 (10)实验一雷诺实验一、实验目的和要求1. 观察层流、湍流的流态及其转换过程；2. 测定临界雷诺数，掌握园管流态判别准则；3. 学习应用量纲分析法进行实验研究的方法，确定非圆管流的流态判别准数。
二、实验装置1．实验装置简图实验装置及各部分名称如图1所示。
图1 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10. 稳压筒11.传感器12. 智能化数显流量仪2. 装置说明与操作方法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。
实验流量由调节阀9调节。
流量由智能化数显流量仪测量，使用时须先排气调零，所显示为一级精度瞬时流量值。
水温由数显温度计测量显示。
三、 实验原理1883年, 雷诺(Osborne Reynolds)采用类似于图1所示的实验装置，观察到液流中存在着层流和湍流两种流态：流速较小时，水流有条不紊地呈层状有序的直线运动，流层间没有质点混掺，这种流态称为层流；当流速增大时，流体质点作杂乱无章的无序的直线运动，流层间质点混掺，这种流态称为湍流。
雷诺实验还发现存在着湍流转变为层流的临界流速c v ，c v 与流体的粘性ν、园管的直径d 有关。
若要判别流态，就要确定各种情况下的c v 值，需要对这些相关因素的不同量值作出排列组合再分别进行实验研究，工作量巨大。
雷诺实验的贡献不仅在于发现了两种流态，还在于运用量纲分析的原理，得出了量纲为一的判据——雷诺数Re ，使问题得以简化。
流体力学实验报告
流体力学实验报告引言：流体力学是研究流体在力的作用下的运动以及与周围环境的相互作用的科学。
通过实验可以验证和探究流体力学的理论，并且为工程应用提供基础数据和实际模型。
本实验旨在通过实验方法来观察和研究流体力学的一些基本现象和原理。
一、流体静力学实验1. 实验目的：观察流体在静力平衡下的性质，并验证帕斯卡定律。
2. 实验原理：静力学是研究流体在平衡状态下的力学性质。
帕斯卡定律是指任何一个封闭容器内的压力是相等的。
3. 实验步骤：将液体注入一个封闭容器，通过改变液位的高度，观察容器内的压力变化。
二、流体动力学实验1. 实验目的：研究流体在运动状态下的一些基本特性，如阻力、涡旋等。
2. 实验原理：动力学是研究流体在运动状态下的力学性质。
通过实验可以观察到流体在管道中的流速分布、阻力特性等现象。
3. 实验步骤：通过实验装置产生流体流动，改变管道形状、粗糙度等条件，观察流速和阻力的变化。
三、流体振荡实验1. 实验目的：观察流体振动的一些特性，如共振现象。
2. 实验原理：当外力的频率与流体固有振荡频率相等时，会出现共振现象。
流体振动实验可以用于研究振动频率、振幅等。
3. 实验步骤：通过实验装置产生流体振动，并改变外力的频率，观察流体的共振现象。
四、流体流量实验1. 实验目的：研究流体在管道中的流速和流量分布。
2. 实验原理：流量是单位时间内通过管道横截面的流体体积。
通过实验可以测量流速和流量，研究流体在管道中的流动情况。
3. 实验步骤：使用流量计等装置来测量流速和流量，并改变管道直径、液体粘度等条件，观察其对流动的影响。
结论：通过以上实验，我们观察到了流体力学的一些基本现象和原理，并验证了帕斯卡定律等流体力学的理论。
这些实验为理论研究和工程应用提供了实际数据和模型。
进一步深入研究流体力学的实验，有助于我们更好地理解和应用流体力学的相关知识。
工程流体力学实验报告
工程流体力学实验报告工程流体力学实验报告引言工程流体力学是研究流体在工程领域中的运动和力学性质的学科。
实验是工程流体力学研究中不可或缺的一部分，通过实验可以验证理论，探究流体的行为和特性。
本实验报告旨在介绍并分析工程流体力学实验的设计、方法、结果和讨论。
一、实验目的本次实验的目的是研究流体在管道中的流动特性，通过测量流体的压力、流速和管道摩阻系数等参数，探究不同条件下的流体流动规律。
二、实验装置和方法本次实验使用的装置包括一段直径为D的水平圆管、压力传感器、流速计和流量调节阀等设备。
实验方法主要分为以下几个步骤：1. 准备工作：根据实验要求选择合适的管道直径和长度，将管道安装在实验台上，并连接好压力传感器、流速计等设备。
2. 流量调节：通过调节流量调节阀控制流体的流量，保持一定的实验条件。
3. 测量压力：利用压力传感器测量管道中的压力，并记录下来。
在不同流量条件下进行多次测量，确保数据的准确性。
4. 测量流速：使用流速计测量管道中的流速，并记录下来。
同样地，在不同流量条件下进行多次测量。
5. 数据处理：根据测量得到的数据，计算出流体的摩阻系数、雷诺数等参数，并进行数据分析和比较。
三、实验结果和讨论根据实验数据，我们可以绘制出不同流量条件下的压力-流速曲线和压力-摩阻系数曲线。
通过观察曲线的变化趋势，我们可以得出以下结论：1. 流体的摩阻系数与流速成正比，即流速越大，摩阻系数越大。
这与工程流体力学中的理论预测相符合。
2. 随着流速的增加，管道中的压力也随之增加。
这是由于流体在管道中的摩擦力增加导致的。
3. 在一定流速范围内，压力和流速之间存在线性关系。
然而，在流速达到一定阈值后，压力增加的速率会减缓，这是由于流体达到了临界状态，流动变得不稳定。
通过实验结果的分析，我们可以更好地理解流体在管道中的流动特性，为工程实践提供参考和指导。
四、实验误差和改进在实验过程中，可能会存在一些误差，例如仪器的精度限制、实验条件的不完全控制等。
10-1工程流体力学实验报告
工程流体力学实验报告班级：＿＿＿＿＿＿＿＿＿姓名：＿＿＿＿＿＿＿＿＿学号：＿＿＿＿＿＿＿＿＿实验一 能量转换实验一、实验目的1、熟悉流体在流动过程中各种能量和水头的概念及其转换关系，加深对伯努利方程的理解；2、观察流体流速随管径变化的规律。
二、实验原理1、总水头的分析:总水头为测压管水头与流速水头之和，任意两截面间的能量方程为21,2111222222--++=++f H gv g p Z g v g p Z ρρ 。
图一所示实验装置中，从实验可以观测到B 截面的总水头低于A 截面的总水头，这符合伯努利方程。
2、A 、B 截面间压强水头的分析：由于A 、B 两截面处于同一水平位置，B 截面面积比A 截面面积大。
所以B 截面处的流速比A 截面处小。
设流体从A 截面流到B 截面的水头损失为B A f H -,,在A 、B 两截面间列伯努利方程。
B A f BB B A A A H gv g p Z g v g p Z -+++=++,2222ρρB A Z Z =B A f BA AB H gv g v g p g p ---=-,2222ρρ 即A 、B 两截面处的压强水头之差，决定于ggBA2222νν-和B A f H -，。
当ggBA2222νν-大于B A f H -，时，压强水头的增值为正，反之，压强水头的增值为负。
3、C 、D 截面间压强水头的分析：出口阀全开时，由于C 、D 截面积相等,所以C 、D 两截面处的流速相等，即流速水头相等；设流体从C 截面流到D 截面的水头损失为D C f H -, ，在C 、D 两截面间列伯努利方程。
D C f DD D C C C H gv g p Z g v g p Z -+++=++,2222ρρgv g v DC 2222=D C f D C CD H Z Z gp g p ---=-,ρρ 即C 、D 两截面压强水头之差，决定于)(D C Z Z -和D C f H -,。
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1.292
毕托管测速计算表
编号
6
8
12
14
16
18
备注
测速管读数
44.75
23.9
22.5
14.7
12
11
测压管读数
14.7
15.05
11.85
6.9
9.6
3.5
点流速u（cm/s）
三、使用仪器、材料
自循环供水器、恒压水箱、溢流板、稳水孔板、可控硅无级调速器、实验管道、流量调节阀、接水阀、接水盒、回水管测压计。
四、实验步骤
1、熟悉实验仪器，分清普通测压管和测速管及两者功能上的区别。
2、打开电源，启动供水系统，水箱供水至溢流，排净实验管道内的空气后关闭流量调节阀。检查所有的测压管液面是否齐平，若不平需查明原因并排除气体。
8、在均匀流断面上，推求测速管处的流速，将测试与计算成果列于表中。
水箱面高程 =47.60cm直径
实验装置图：
五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)
测点液面读数于断面能量转换的测算表单位：cm
测点
管径d
位置水头Z
压强水头p/γ
流速水头
测压管水头z+ p/γ
总水头H
测压管水头差△(z+ p/γ)
水头损失h=-=
如果自由表面压强p0与当地大气压pa压强相等时，液体内任一点相对压强可表示为：
式中：h为液体自由表面下任一点液体深度。
装置如左图所示：
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。
三、使用仪器、材料
2.静止流体中，不同断面测压管水头线如何变化？
答：在p0一定的情况下，不同断面测压管水头均相同。
3.根据等压面原理，找出几个等压面。
答：1,2测压管的液面，U型测压管的水柱的液面与盛水密闭容器的液面是等压面。
4.当, p0>0求出p0绝对压强与相对压强；当p0<0,求出p0的相对压强、绝对压强和真空值。
则
5.比托管测定的流速是否准确？原因何在？
答：不完全准确。一来读数时有误差，二来同一截面内速度分布不均匀，各点速度均不相同。
6.沿程水头损失与局部水头损失如何测定？
答：局部水头损失通过急变流变截面前的均匀流断面与变截面后的均匀流断面间的总水头损失来确定。沿程损失通过一个缓变流段的两端截面的总水头损失来确定。
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-3.808
5、实验完毕后，先关闭流量调节阀，检查所有的测压管页面是否齐平，若不表明实验有故障，应排除故障重新实验。确认无误后关闭电源，将仪器回复到实验前状态。
6、比较均匀流与非均匀流断面的测压管水头值。
7、分析计算各断面的流速水头、测压管水头与总水头，从而计算沿程水头损失与局部水头损失，并比较突然扩大与突然缩小的测压管水头及其水头损失。
《流体力学》实验报告
开课实验室：2012年4月28日
（2）测压管水头线（P-P）的起落变化更为显著。
因为对于两个不同直径的相应过水断面有
式中为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大，H亦增大，（P-P）线的起落变化就更为显著。
4.如何利用现有的测压管与测速管测量某点的点流速？
答：利用测速管测出总压p’，利用测压管测出该点的静压p，再利用伯努利方程得
0.730
0.730
6
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20
-5.300
30.050
14.700
44.750
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7
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20
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22.910
14.700
37.618
0.000
7.132
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8.850
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23.900
-0.350
9
1.40
20
-4.950
6.208
15.050
21.258
由公式：γｓ＝ γ，又γ=0.009807Ｎ／ｃｍ３。结果如下表：
γｓ
六、实验结果及分析
实验结果：
a,b,c各点的测压管水头在误差允许范围内相等，从而静力学基本方程得到验证。
分析及讨论：
1.为避免毛细现象的影响，在测压管的读数上如何减少误差？
答：用同一个测压管读数，则毛细现象的影响相同，且读数时，视线保持水平，将液面凹处最低点对应尺标读数。
一、实验目的
1、验证静力学的基本方程。
2、学会使用测压管与U形测压计的量测技能。
3、理解绝对压强与相对压强及毛细管现象。
4、灵活应用静力学的基本知识进行实际工程量测。
二、实验原理
重力作用下不可压缩流体静力学基本方程为：
式中：z为单位重量液体的位能，也称位置水头；p/ρg为单位重量液体的压能，也称压强水头。
9.07
9.07
9.07
P0>0
1
9.05
10.95
8.85
13.85
16.85
10.95
10.96
10.95
2
9.05
14.19
12.09
17.09
20.09
14.19
14.19
14.19
3
9.02
21.30
19.20
24.20
27.20
21.3
21.3
21.3
P0<0
1
9.05
8.35
6.25
11.25
重庆大学
学生实验报告
实验课程名称流体力学实验
开课实验室流体力学实验室
学院年级专业班
学生姓名学号
开课时间2011至2012学年第二学期
总成绩
教师签名
《流体力学》实验报告
开课实验室：2012年3月27日
学院
年级、专业、班
姓名
成绩
课程
名称
流体力学实验
实验项目
名称
流体静力学实验
指导教师
教师评语
教师签名：
年月日
7.75
4.21
4.62
3.95
2.19
3.87
六、实验结果及分析
实验数据分析与计算
（一）实验结果
从最下方图可以看出，均匀流同一断面上两个测点2，3的测压管水头值2>3,非均匀流断面上的两个测点10，11的测压管水头值10>11。
（二）误差分析
实验开始时未检查各测压管液面是否齐平，易产生误差
测水头线时俯视或仰视读数，造成误差
3、全开流量调节阀，使测压管19液面尽可能接近标尺零点，待流动稳定后记录测压管与测速管液面读数，同步定时测量时段流出水体的体积，并计算流量2至3次取平均。
4、逐级调剂流量调节阀的开度，调节流量，待流动稳定后，测读测压管与测速管页面读数，按与步骤3相同的方法同步测量流量。改变流量调节阀的开度，测取3组不同的流量，计入表。
14.25
8.35
8.35
8.35
2
9.02
7.60
5.50
10.50
13.50
8.35
8.35
8.35
3
9.00
5.80
3.70
8.70
11.70
5.8
5.8
5.8
表1.2油容重测量记录表单位：cm
条件
序号
水箱液面▽0
测压管液面▽2
|▽2-▽0|
|▽2-▽0|的平均值
γｓ＝ γ
（Ｎ／ｃｍ３）
P0>0且Ｕ型管中水面与油水交界面齐平
名称
不可压缩流体恒定流动的能量方程实验
指导教师
教师评语
教师签名：
年月日
一、实验目的
1、掌握均匀流的压强分布规律以及非均匀流的压强分布特点；
2、验证不可压缩流体恒定流动中各种能量间的相互转换；
3、学会使用测压管与测速管测量压强水头、流速水头与总水头；
4、理解毕托管测速原理。
二、实验原理
流线为平行线的流动为均匀流，流线不平行的流动为非均匀流。对于恒定均匀流，元流上流体流速沿程不产生变化，无加速度产生。非均匀流相反，元流上流通流速不断变化，有加速度产生，由此引起的惯性力不容忽略。根据流线变化是否强烈，非均匀流又分为急变流与突变流，近似平行时，称渐变流；流线变化剧烈时称急变流。均匀流、非均匀流上的压强分布规律各自不同。由于渐变流流线变化较缓并近似平行，通常近似按均匀流处理。均匀流、渐变流同一断面的压强分布规律满足如下的计算公式：z + p / g=c但是非均匀流同一断面的压强不满足此式，也不能用能量方程求解，它根据流线弯曲方向不同而不同。当其惯性力与重力出现叠加时压强增大，这种情况出现在流体流动的凹岸；当惯性力与重力出现削减时压强减少，它出现再流体流动的凸岸，因此，凹岸压强大，凸岸压强小。