2018流体力学实验指导书
《流体力学》实验指导书
实验（一）流体静力学综合性实验
一、实验目的和要求
掌握用测压管测量流体静压强的技能；通过测量静止液体点的静水压强，加深理解位臵水头、压强水头、及测管水头的基本概念；观察真空现象，加深对真空度的理解；验证不可压缩流体静力学基本方程；测量油的重度。 二、实验装臵
本实验装臵如图1.1所示
图1.1流体静力学综合性实验装臵图
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.所有测压管液面标高均以标尺(测压管2)零度数为基准；
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。
4.测压管读数据时，视线与液面保持水平，读凹液面最低点对应的数据。 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
const γ
p
z =+
或h p p γ+=0
式中：z —被测点在基准面以上的位臵高度；
p —被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；
0p —水箱中液面的表面压强
γ—液体容重； h —被测点的液体深度。
上式表明，在连通的同种静止液体中各点对于同一基准面的测压管水头相等。
利用液体的平衡规律，可测量和计算出连通的静止液体中任意一点的压强，这就是测压管测量静水压强的原理。
压强水头
γ
p
和位臵水头z 之间的互相转换，决定了夜柱高和压差的对应关系：h γp ∆=∆ 对装有水油（图1.2及图1.3）U 型侧管,在压差相同的情况下，利用互相连通的同种液体的等压面原理可得油的比重So 有下列关系：
流体力学实验指导书
《流体力学》实验指导书
目录
实验装置简介及实验安排…………………………………………………… 1-2 实验一：伯努利方程验证实验………………………………………………… 3-8 实验二：雷诺实验…………………………………………………………… 9-12
实验装置简介及实验安排
实验装置：
流体力学综合实验台是一个多功能实验装置，用此实验台可进行伯努利方程（能量方程）验证实验、雷诺实验、沿程阻力测定实验、局部阻力测定实验、毕托管测速实验和文丘里流量计实验等多个流体力学实验。实验装置如图1-1所示。
1—供水箱，水泵；2—实验桌；3—层流测针；4—恒压水箱；5—彩色墨水罐；6—差压板；
7—沿程阻力实验管；8—局部阻力实验管；9—伯努利实验管；10—雷诺实验管；
11—伯努利差压板；12—毕托管；13—计量水箱；14—回水管。
图1-1 多功能流体力学综合实验台
针对轮机工程专业36学时或32学时的流体力学课程，我们开设两个实验，
即伯努利方程验证实验和雷诺实验。在雷诺实验中，学生可以借助该实验装置观察层流和湍流（紊流）特征以及它们之间的转换特征，掌握测定临界雷诺数Re 的方法。
在伯努利方程实验中，学生可以借助该实验装置验证总流的伯努利方程，观察流体流动过程中的能量守恒关系，同时可以掌握流速、流量和压强等要素的实验量测技能。
实验学时分配：
实验一：伯努利方程验证实验 2学时
实验二：雷诺实验 2学时
实验分组：
每个实验7-8人一组，每个自然班分成四组。
实验一：伯努利方程验证实验
一、实验目的
1．掌握伯努利方程式中各项的物理意义及它们之间的转换关系； 2．验证流体总流的能量方程；
《流体力学》课程实验(上机)指导书及实验报告格式
《流体力学》课程实验指导书袁守利编
汽车工程学院
2005年9月
前言
1.实验总体目标、任务与要求
1)学生在学习了《流体力学》基本理论的基础上，通过伯努利方程实验、雷诺实验、
阻力综合实验和动量方程实验，实现对基本理论的验证。
2）通过实验，使学生对水柱（水银柱）、U型压差计、毕托管、孔板流量计、文丘里流量计等流体力学常用的测压、测流量装置的结构、原理和使用有基本认识。
2.适用专业
热能与动力工程
3.先修课程
《流体力学》相关章节。
4.实验项目与学时分配
5. 实验改革与特色
根据实验内容和现有实验条件，在实验过程中，采取学生自己动手和教师演示相结合的方法，力求达到较好的实验效果。
实验一阻力综合实验
一、实验目的
1．观察和测试流体稳定地在等直管道中流动及通过阀门时的能量损失情况；
2．掌握管道沿程阻力系数和局部阻力系数的测定方法；
3．熟悉流量的测量和测定文丘里及孔板流量计的流量系数；
4．熟悉毕托管的使用。
二、实验条件
阻力综合实验台
三、实验原理
1．实验装置：
图一阻力综合实验台结构示意图
1.水泵电机
2.水泵
3.循环储水箱
4.计量水箱
5.孔板及比托管实验管段进水阀
6.阀门阻力实验管段进水阀
7. D=14mm沿程阻力实验管段进水阀
8.D=14mm沿程阻力实验管段
9. 阀门阻力实验管段10.孔板流量计11. 比托管12. 测阻阀门13.测压管及测压管固定板14. D=14mm沿程阻力实验管段出水阀15阀门阻力实验管段出水阀16. 孔板及比托管实验管段出水阀17.文丘里实验管段出水阀18. D=10mm沿程阻力实验管段出水阀19.管支架20. D=10mm沿程阻力实验管段21. 文丘里流量计22排水阀门
流体力学实验指导书
《流体力学》实验指导书
适用专业：环境工程专业
前言
一、实验的意义和目的
实验是流体力学课程的组成部分之一。流体力学问题是错综复杂的，其复杂性在于其影响因素很多。由于人们对流体运动规律认识的局限性，因此还有许多问题并非由理论分析就能解决，往往有赖于实验；在某些场合，实验已成为解决问题的主要途径。
通过流体力学实验教学其目的在于加强学生对流动现象的感性认识，验证所学理论，提高理论分析能力；培养基本实验进呢过，了解现代量测技术；培养严谨踏实的科学作风。
二、实验须知
1、实验前必须预习。预习时，应仔细阅读实验指导书及有关的教材资料，明确实验的目的、要求和有关的实验原理，了解操作步骤和有关的仪器设备，做到心中有数。
2. 严肃认真的进行实验。到实验室后，必须保持安静，不得谈笑喧哗，不准碰动与本实验无关的设备。实验时，应按实验书的要求，全神贯注地按步骤进行操作，并注意多观察流体运动现象，多思考分析问题，及时记录实验原始数据。
3. 保持良好的科学作风，实验时，应尊重原始数据，不得任意更改；实验后，应进行必要的检查和补充，经指导教师同意后，方可离开实验室；应及时整理实验数据，认真编写实验报告。
由于时间仓促，水平有限，书中的缺点和错误在所难免，恳切希望读者批评指正。
目录
实验一、流体静压强实验
实验二、平面静水总压力实验
实验三、能量方程实验
实验四、动量方程实验
实验五、沿程水头损失实验
实验六、局部水头损失实验
实验一：静水压强实验
实验学时：1课时 实验类型：验证
实验要求：必修 一、实验目的
1、验证静止液体中，C g
p
《流体力学》实验指导书
实验二 雷 诺 数 实 验
一、 实验目的
1、 观察液体在不同流动状态时流体质点的运动规律
2、 观察流体由层流变紊流及由紊流变层流的过度过程
3、 测定液体在圆管中流动时的下临界雷诺数2c e R
二、 实验原理及实验设备
流体在管道中流动，由两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。雷诺数的物理意义，可表征为惯性力与粘滞力之比。
在实验过程中，保持水箱中的水位恒定，即水头H 不变。如果管路中出口阀门
开启较小，在管路中就有稳定的平均速度v ，
微启红色水阀门，这是红色水与自来水同步在
管路中沿轴线向前流动，红颜色水呈一条红色直线，其流体质点没有垂直于主流方向的横向运动，红色直线没有与周围的液体混杂，层次分明地在管路中流动。此时，在流速较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。如果将出口阀门逐渐开大，管路中的红色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，流体的流动呈临界状态。如果将出口阀门继续开大，出现流体质点的横向脉动，使红色线完全扩散与自来水混合，此时流体的流动状态微紊流运动。
图1雷诺数实验台示意图
1.水箱及潜水泵
2.接水盒
3. 上水管
4. 接水管
5.溢流管
6. 溢流区
7.溢流板
8.水位隔板
9. 整流栅实验管 10. 墨盒 11. 稳水箱 12. 输墨管 13. 墨针 14.实验管15.流量调节阀
雷诺数表达式e v d
R ν
⋅=
，根据连续方程：A=v Q ，Q
v A
=
流量Q 用体积法测出，即在Δt 时间内流入计量水箱中流体的体积ΔV 。
t
V
Q ∆=
4
2
d A π=
式中：A —管路的横截面积；d —实验管内径；V —流速；ν—水的粘度。
《流体力学》实验指导书
实验（一）流体静力学综合性实验
一、实验目的和要求
掌握用测压管测量流体静压强的技能；通过测量静止液体点的静水压强，加深理解位臵水头、压强水头、及测管水头的基本概念；观察真空现象，加深对真空度的理解；验证不可压缩流体静力学基本方程；测量油的重度
二、实验装臵
本实验装臵如图1.1所示
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. 所有测压管液面标高均以标尺（测压管2）零度数为基准；
2.
仪器铭牌所注^B 、▽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Z B 、Z C 、Z D
3. 本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。
4. 测压管读数据时，视线与液面保持水平，读凹液面最低点对应的数据。
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
p
z +=const
Y
或p =+y h
式中：z —被测点在基准面以上的位置高度；
1.测压管
2.带标尺测压管
3.连通管 I2367485
D
图1.1流体静力学综合性实验装臵图
p—被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；
po—水箱中液面的表面压强
Y—液体容重；
h—被测点的液体深度。
上式表明，在连通的同种静止液体中各点对于同一基准面的测压管水头相等。
利用液体的平衡规律，可测量和计算出连通的静止液体中任意一点的压强，这就是测压管测量静
水压强的原理。
压强水头£和位置水头z之间的互相转换，决定了夜柱高和压差的对应关系：Ap二yKh Y
对装有水油（图1.2及图1.3）U型侧管,在压差相同的情况下，利用互相连通的同种液体的等压面原理可得油的比重So有下列关系：
流体力学实验指导书(修改)
流体力学实验指导书
主编李旭
机电工程系
实验一 静水压强实验
一、实验目的
1、通过实验加深对流体静力学基本方程h p p γ+=0的理解。
2、验证静止流体中不同点对于同一基准面的测压管水头为常数，即
=+
γ
p
z 常数
3、实测静水压强，掌握静水压强的测量方法。
4、巩固绝对压强、相对压强、真空度的概念，加深理解位置水头、压力水头以及测压管水头之间的关系。
5、已知一种液体重度测定另一种液体的重度。
二、实验原理
图1所示是一种静水压强实验仪原理示意图：
图1 静水压强实验原理图（'
a p p =）
实验装置包括四个部分，从左到右依次是调压桶、测压管组、主水箱、增减压气筒。主水箱液面上压强0p 通过调节增减压气筒改变，使其大于或小于大气压a p ，水箱上面通过连通管和测压管6相连。在水箱不同液面深度选择测点1、2，分别和测压管组连接。测压管组中2、3开口通向大气，测压管1、4、5通过一个四通接头和调压桶相接，通过上、下移动调压桶就可以改变调压筒中的压强，进而调节测压管1、4、5中的压强。球阀1和2的开启可以使密闭水箱液面上压强和调压桶压强
恢复到大气压强。（注：图1中'a p p =，图2中'
a p p <，）
图2 静水压强实验原理图（'
a p p <）
相对静止的液体只受重力的作用，处于平衡状态。以p 表示液体静压强，γ表示液体重度，以z 表示压强测算点位置高度（即位置水头），流体静力学方程为
=+
γ
p
z 常数
上式说明
1、在重力场中静止液体的压强p 与深度h 成线性分布，即
1001
2002
p p z p p z -∆-=-∆-
流体力学实验指导书
流体力学实验指导书与报告
实验一：压强测定实验
一、压强测定试验 知识点：
静力学的基本方程；绝对压强；相对压强；测压管；差压计。 1.实验目的与意义
1）验证静力学的基本方程；
2）学会使用测压管与差压计的量测技能；
3）灵活应用静力学的基本知识进行实际工程量测。 2.实验要求与测试内容
1）熟练并能准确进行测压管的读数；
2）控制与测定液面的绝对压强或相对压强； 3）验证静力学基本方程； 4）由等压面原理分析压差值。 3.实验原理
1）重力作用下不可压缩流体静力学基本方程： p
z c γ
+=
2）静压强分布规律：0p p h γ=+
式中：z ——被测点相对于基准面的位置高度；
p ——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；
0p ——水箱中液面压强；
γ——液体容重；
h ——被测点在液体中的淹没深度。
3）等压面原理：对于连续的同种介质，流体处于静止状态时，水平面即等
压面。 4.实验仪器与元件
实验仪器： 测压管、U 型测压管、差压计
仪器元件：打气球、通气阀、放水阀、截止阀、量杯 流体介质：水、油、气 实验装置如下图： 5.实验方法与步骤
实验过程中基本操作步骤如下：
1）熟悉实验装置各部分的功能与作用；
2）打开通气阀，保持液面与大气相通。观测比较水箱液面为大气压强时各
测压管液面高度；
3）液面增压。关闭通气阀、放水阀、截止阀，用打气球给液面加压，读取
各测压管液面高度，计算液面下a、b、c各点压强及液面压强
p；
4）液面减压。关闭通气阀，打开截止阀，放水阀放出一定水量后，读取各
测压管液面高度，计算液面下a、b、c各点压强及液面压强
流体力学实验指导书
一 液体管内雷诺系数测定
一、实验目的
1、观察流体在管内流动的两种不同流型。
2、测定临界雷诺数Re c 。
二、基本原理
流体流动有两种不同型态，即层流（或称滞流，Laminar flow ）和湍流（或称紊流，Turbulent flow ），这一现象最早是由雷诺（Reynolds ）于1883年首先发现的。流体作层流流动时，其流体质点作平行于管轴的直线运动，且在径向无脉动；流体作湍流流动时，其流体质点除沿管轴方向作向前运动外，还在径向作脉动，从而在宏观上显示出紊乱地向各个方向作不规则的运动。
流体流动型态可用雷诺准数（Re ）来判断，这是一个由各影响变量组合而成的无因次数群，故其值不会因采用不同的单位制而不同。但应当注意，数群中各物理量必须采用同一单位制。若流体在圆管内流动，则雷诺准数可用下式表示：
μ
ρ
du =
Re （1－1）
式中：Re —雷诺准数，无因次；
d —管子内径，m ；
u —流体在管内的平均流速，m ／s ；
ρ—流体密度，kg ／m 3；
μ—流体粘度；Pa ·s 。
层流转变为湍流时的雷诺数称为临界雷诺数，用Re c 表示。工程上一般认为，流体在直圆管内流动时，当Re ≤2000时为层流；当Re>4000时，圆管内已形成湍流；当Re 在2000至4000范围内，流动处于一种过渡状态，可能是层流，也可能是湍流，或者是二者交替出现，这要视外界干扰而定，一般称这一Re 数范围为过渡区。
式（1－1）表明，对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数仅与流体流速有关。本实验即是通过改变流体在管内的速度，观察在不同雷诺准数下流体的流动型态。
流体力学实验指导书
实验一 能量转换实验
一、实验目的
1、熟悉流体在流动中各种能量和压头的概念及其转换关系，加深对伯努利方程的理解；
2、观察流速随管径变化的规律。 二、实验原理
1、全压头的分析:
全压头为静压头与动压头之和，任意两截面间的能量方程为
1
22
22121w ,12
v p v p Z Z h g 2g g 2g ρρ-++=++- 。图一所示实验装置中，从实验可以观
测到B 截面的全压头低于A 截面的全压头，这符合伯努利方程。 2、A 、B 截面间静压头的分析：
由于两截面同处于一水平位置，B 截面面积比A 截面面积大。这样B 处的流速比A 处小。设流体从A 流到B 的压头损失为w ,A B h -以A-B 截面列伯努利方
程。 22
A A
B B
w ,A B p v p v (
)()h g 2g g 2g
ρρ-+=++ B A Z Z =
22B A A B w ,A B p p v v ()()h g g 2g 2g
ρρ--=-- 即两截面处的静压头之差是由动压头减小和两截面间的压头损失来决定。
3、C 、D 截面间静压头的分析：
出口阀全开时，在C 、D 间列伯努利方程，由于C 、D 截面积相等即动能相等，则： C
D C D w ,C D p p (
)(Z Z )h g g
ρρ--=-- C 、D 截面静压头的增大值，决定于)(D C Z Z -和w ,C D h -当)(D C Z Z -大于
w ,C D h -时，静压头的增值为正，反之，静压头的增值为负。
4、压头损失的计算：
以出口阀全开时，从C 到D 的压头损失w ,C D h -为例,在C 、D 两截面间列伯
流体力学实验指导书讲解
《流体力学》实验指导书
1.实验报告需要包括以下几个方面的内容：
1、实验名称、学生姓名、班号、学号、组别和实验日期；
2、实验目的和要求；
3、实验原理；
4、实验仪器、设备（含设备的构造）；
5、实验步骤；
6、注意事项；
7、实验原始记录；
8、实验结果的整理与分析。
数据的整理与分析包括：数据测量，数据分析及误差分析。
2.实验报告格式见附件1。
纸张A3,正反打印
。2实验报告内容参考资料见附件3.
附件1
二：实验操作部分湖北工业大学《流体力学》实验报告1：实验数据，表格及数据处理月日年学院：专业：2：实验操作过程（可用图表示）
指导老师实验名称3：结论成绩学号组号班级姓名一：预习部分
：实验目的1
实验基本原理2: 四、实验步骤3：主要仪器设备（含必要的元器件，工具）
一、实验目的及要求
二、实验原理
五、注意事项
三、实验设
六、实验成
附件2
1.沿程水头损失
1.1实验目的
测量管流的沿程水头损失系数，绘制沿程水头损失系数与雷诺数的变化曲线，并与尼古拉兹曲线相比较。
1.2实验装置
图1.1 沿程水头损失实验装置
图1.1是本实验装置，它由水泵、实验管段、测压计组成。流量的测量采用手工体积法，即将水接入量筒，用秒表记下接水时间，体积除以时间就得到流量。现对各种装置介绍如下：
1.供水器由离心泵、进水阀、分流阀组成。
离心式水泵将水输入实验管段。分流阀的作用是控制水泵的出水压强，使之保持恒定。如果水泵的压强较高，就必须开大分流阀，使实验段的流量、压强降低。分流阀的开度如果合适，则测压管的液面保持合适的高度。如果分流阀开度过小，实验段的压强就会很高，水柱就会冲出管口。调试时，应时刻注意分流阀的开度，避免测压管的水柱冲出。实验时，要合理调节分流阀和实验段的尾阀，才能得到合适的水流量。
流体力学实验指导书(DOC)
流体力学
实验指导书与报告
（第二集）
动量定律实验
毕托管测速实验
文丘里流量计实验
局部阻力实验
孔口与管嘴实验
静压传递自动扬水演示实验
中国矿业大学能源与动力实验中心
学生实验守则
一、学生进入实验室必须遵守实验室规章制度，遵守课堂纪律，衣着整洁，保持安静，不得迟到早退，严禁喧哗、吸烟、吃零食和随地吐痰。如有违犯，指导教师有权停止基实验。
二、实验课前，要认真阅读教材，作好实验预习，根据不同科目要求写出预习报告，明确实验目的、要求和注意事项。
三、实验课上必须专心听讲，服从指导教师的安排和指导，遵守操作规程，认真操作，正确读数，不得草率敷衍，拼凑数据。
四、预习报告和实验报告必须独自完成，不得互相抄袭。
五、因故缺课的学生，可向指导教师申请一次补做机会，不补做的，该试验以零分计算，作为总成绩的一部分，累计三次者，该课实验以不及格论处，不能参加该门课程的考试。
六、在使用大型精密仪器设备前，必须接受技术培训，经考核合格后方可使用，使用中要严格遵守操作规程，并详细填写使用记录。
七、爱护仪器设备，不准动用与本实验无关的仪器设备。要节约水、电、试剂药品、元器件、材料等。如发生仪器、设备损坏要及时向指导教师报告，属责任事故的，应按有关文件规定赔偿。
八、注意实验安全，遵守安全规定，防止人身和仪器设备事故发生。一旦发生事故，要立即向指导教师报告，采取正确的应急措施，防止事故扩大，保护人身安全和财产安全。重大事故要同时保护好现场，迅速向有关部门报告，事故后尽快写出书面报告交上级有关部门，不得隐瞒事实真相。
九、试验完毕要做好整理工作，将试剂、药品、工具、材料及公用仪器等放回原处。洗刷器皿，清扫试验场地，切断电源、气源、水源，经指导教师检查合格后方可离开。
流体力学实验指导书1
流体力学（水力学）实验指导书
黎强张永东编
西南大学工程技术学院建筑系
二零零八年九月
流体力学综合实验台简介
流体力学综合实验台为多用途实验装置，其结构示意图如图1所示。
图1 流体力学综合试验台结构示意图
1.储水箱
2.上、回水管
3.电源插座
4.恒压水箱
5.墨盒
6.实验管段组
7.支架
8.计量水箱
9.回水管10.实验桌
利用这种实验台可进行下列实验：
一、雷诺实验；
二、能量方程实验；
三、管路阻力实验；1．沿层阻力实验2．局部阻力实验；
四、孔板流量计流量系数和文丘里流量系数的测定方法；
五、皮托管测流速和流量的方法。
一、雷诺实验
1．实验目的
（1）观察流体在管道中的流动状态；
（2）测定几种状态下的雷诺数；
（3）了解流态与雷诺数的关系。
2．实验装置
本实验的实验装置为：（1）流体力学综合实验台；（2）雷诺实验台。
在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺数实验管、阀门、伯努力方程实验管道、颜料水（蓝墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀，水泵和计量水箱等，秒表及温度计自备。
雷诺实验台部件种类同综合实验台雷诺实验部分。
3．实验前准备
（1）、将实验台的各个阀门置于关闭状态。开启水泵，全开上水阀门，把水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱的水有少量溢流，并保持水位不变。
（2）、用温度计测量水温。
4．实验方法
（1）、观察状态
打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出，颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，此时雷诺实验管中的流动状态为紊流；随着出水阀门的不断的关小，颜料水与雷诺实验管中的水渗混程度逐渐减弱，直至颜料水与雷诺实验管中形成一条清晰的线流，此时雷诺实验管中的流动为层流。
流体力学实验指导书
的气泡完全排出（或疏通）。然后检查各测压管水头是否在同一个水平面上，只有各测压管
实验二 伯诺里方程式的验证（新版本）
一、实验目的
1、验证理想流体恒定元流伯努利方程，掌握其基本原理； 2、绘制水头线，理解实际流体恒定总流伯努利方程基本原理，掌握其各种能量和压头 的相互转换关系； 3、掌握一种测定流体流速的方法。
二、应用的仪器设备
1、伯努利方程实验仪一套（见图 1）； 2、测量秒表、直尺。
题在此先作一下说明：
1、我们认为实验中的工作液体——水是不可压缩的，即
v 9807 牛顿/米 3=常数。
2、水的粘性系数随温度而变。通常我们使用的是运动粘性系数 v
（
为水的动力
粘性系数， 为水的密度）。运动粘性系数 v 与温度的关系见实验三中所述。
3、流体的压力是采用测压管来测量，读数据应正视测压管的液柱面（如水的自由表面）
L W H T
式中，V——△T 时间内水箱内水的容积（米 3）；
H——水箱内水位高度（米）；L×W（长×宽）——水箱断面面积（米 2）；
《流体力学》实践教学指导书
一、实验目地
一切科学知识，离开了生产实践都是达不到地.通过实践，人们对于自然现象及其本质逐渐了解和掌握，经总结提高到理论，然后再指导实践.而实验是实践地一种方式，因此，实验对于发展理论，证实理论，都具有重要意义.流体力学问题是个错综复杂地问题，他地复杂性在于影响他地因素很多，人们对流体运动规律认识地局限性，许多问题，不只是由理论分析所能解决地，在某些场合实验成为解决问题地主要途径，因此实验就更有它地重要性.有不少流体运动规律和公式都是通过实验而总结出来地.在工程中利用实验，研究流体运动现象，修改设计方案也是非常普遍地.因此流体力学实验，无论对从事理论研究或对解决生产实际问题都具有及其重要地意义.资料个人收集整理，勿做商业用途
二、实践形式与内容
本课程实践教学采用集中实验地形式.
实验教学地主要内容有：静水压力（压强）实验
测定静止液体内部某点地静水压强，加深对静压公式γ地理解
、测定有色液体地比重，并通过实验加深理解位置水头，压强水头及测压管水头地基本概念，观察静水中任意两点测压管说头γ常数.资料个人收集整理，勿做商业用途
观察流动现象，扩大感性认识，提高理论分析地能力；
验证流体力学原理、测定经验系数值，以巩固所学地理论知识；
学会使用实验室地基本测量仪器，掌握一定地实验技能；
培养分析实验数据、整理实验成果及编写实验报告地能力；
培养严谨踏实地科学作风以及爱护国家财产地良好品德.
三、本课程实践学时为学时（年月日上午）.
四、实习制度
、实验前必需进行预习.
预习时仔细阅读实验指导书及有关地教材资料，明确实验地目地要求和有关地实验原理，了解操作步骤和有关地仪器设备，做到心中有数，并列出实验需要地表格.资料个人收集整理，勿做商业用途
流体力学实验指导书
实验一 雷诺实验
一、实验目的
1、增加对两种流态的感性认识．
2、掌握测雷诺数的方法．
二、实验原理
实际流体在同一边界条件下流动时，由于速度不同，产生不同的流动形态－层流和紊流 当流速较小时，液体质点做有条不紊的线状运动，彼此互不混杂，称这种流动状态为层流． 当流速增加到某一定数值后，液体质点在沿管轴方向运动过程中，互相混掺，呈杂乱无章的运动称此流为紊流．
运动的流体，受惯性力和粘滞力的作用，当惯性力占主导地位时，一般为紊流．当粘滞力占主导地位时，一般呈现层流．
不同的流动类型，具有不同的阻力规律．在层流时水头损失∆P ／γ与平均流速V 成正比，而在紊流时∆P ／γ则于V n 成正比例，其中指数值n 在.１.７５～２.０之间． 判别液体流动型态的准则是被称之为雷诺数的无因次数R е
ν/Re Vd =
式中：Re ――雷诺数（无因次数） V ――液体断面平均速度（m ／s ） d －－管径 (m)
ν――液体的运动粘度系数（㎡／s ）
当ν/Re Vd =≤2000时为层流, Re ＞2000为紊流。 由于ρμν/= 所以 μρ/Re Vd =
.μ――液体的动力粘度系数，单位是Pa.•s,即（Ｎ•s ／㎡）
三、实验设备
１、雷诺实验装置１套；２、量筒１个；３、温度计１支；４、秒表１块．
四、实验步骤
１、试验前的准备工作
关闭泄水阀门Ｄ，打开进水阀Ｃ，并调节到整个试验过程中都有溢流水从溢流板溢流而过，以保证水箱中有稳定的水头．
２、试验前的观察
将阀门Ａ微微开启，同时微开阀门Ｂ，使颜色水与清水同时从玻璃管中流过，调节到颜色水呈一条细线．此时即为层流状态，然后再将阀门Ａ逐渐开大，直至颜色水纹线破碎，并将清水完全掺混，此时为紊流状态．
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《流体力学》实验指导书
杨英俊
2018.
目录
实验一平面上静水总压力测量实验 (4)
实验二恒定总流动量方程验证实验 (7)
实验三流态演示与临界雷诺数量测实验 (10)
实验四沿程水头损失测量实验 (13)
实验五文透里流量计率定实验 (16)
实验六局部水头损失测量实验 (19)
实验七恒定总流能量方程演示实验 (22)
前言
流体力学是一门重要的技术基础课，它的主要研究内容为流体运动的规律以及流体与边界的相互作用，它涉及到建筑、土木、环境、水利造船、电力、冶金、机械、核工程、航天航空等许多学科。在自然界中，与流体运动关联的力学问题是很普遍的，所以流体力学在许多工程领域有着广泛的应用。例如水利工程、机械工程、环境工程、热能工程、化学工程、港口、船舶与海洋工程等，因此流体力学是高等学校众多理工科专业的必修课。
流体力学课程的理论性强，同时又有明确的工程应用背景。它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。因此，掌握流体力学的基本概念、基本理论和解决流体力学问题的基本方法，具备一定的实验技能，为后续课程的学习打好基础，培养分析和解决工程实际中有关水力学问题的能力。
流体力学和其它学科一样，大致有三种研究方法。一是理论方法，分析问题的主次因素，提出适当的假定，抽象出理论模型（如连续介质、理想流体、不可压缩流体等），运用数学工具寻求流体运动的普遍解。二是实验方法，将实际流动问题概括为相似的实验模型，在实验中观察现象、测定数据，并进而按照一定方法推测实际结果。第三种方法是数值计算，根据理论分析与实验观测拟订计算方案，通过编制程序输入数据，用计算机算出数值解。三种方法各有千秋，既是互相补充和验证，但又不能互相取代。实验方法仍是检验与深化研究成果的重要手段，现代实验技术的突飞猛进也促进了流体力学的蓬勃发展。因此，流体力学实验在流体力学学科及教学中占有重要位置，也是在学习流体力学课程中一个不可缺少的重要教学环节。目前，针对我院各专业本科生，流体力学实验包括以下7个实验：
1)平面上静水总压力测量实验
2)恒定总流动量方程验证实验
3)流态演示与临界雷诺数量测实验
4)沿程水头损失测量实验
5)文透里流量计率定实验
6)局部水头损失测量实验
7)恒定总流能量方程演示实验
实验教学目的：
1. 在实验中观察水流现象，增强感性认识，巩固理论知识的学习。
2. 通过实验验证所学流体力学的部分原理、定律和规律，提高理论分析能力。
3. 学习测量原理，学会使用基本测试仪器，掌握一定的实验技能，了解现代测量技术。
4. 培养分析实验数据、整理实验成果和编写实验报告的能力。
5. 培养严谨踏实的科学作风和融洽合作的共事态度以及爱护国家财产的良好风尚。
实验要求：
1. 严肃认真对待课程要求选做的每一个实验。
2. 实验前预习讲义，了解实验目的要求、实验原理、实验设备、实验方法步骤、记录数据等。
3. 开始实验前，要先对照实物了解仪器设备的使用方法，弄清实验步骤，做好实验前的准备工作，然后再进行实验。
4. 同组成员应互相配合、细心操作，仔细观察水流现象，认真进行数据测量、记录和整理，及时发现明显不合理的数据，保证测量精度。
5. 爱护仪器设备，实验完毕后，关闭水泵和电源开关，将仪器设备恢复原状。
6. 实验报告应书写工整、图表清晰，成果正确。不合要求应予重新补做。
实验一平面上静水总压力测量实验
一、实验目的
1．测定矩形平面上的静水总压力。
2. 验证静水压力理论的正确性。
二、实验设备
实验设备及各部分名称见图1-1和1-2。一个扇形体连接在杠杆上，再以支点连接的方式放置在容器顶部，杠杆上还装有平衡锤和天平盘，用于调节杠杆的平衡和测量。容器中放水后，扇形体浸没在水中，由于支点位于扇形体圆弧面的中心线上，除了矩形端面上的静水压力之外，其它各侧面上的静水压力对支点的力矩都为零。利用天平测出力矩，可推算矩形面上的静水总压力。
图1-1 图1-2 三、实验原理
在已知静止液体中的压强分布之后，通过求解物体表面上的矢量积分即可得到总压力。完整的总压力求解包括其大小、方向、作用点。
图1-3
1．静止液体作用在平面上的总压力（图1-3）
（1）这是一种比较简单的情况，是平行力系的合成，即
（2）总压力大小等于作用面形心C处的压强Pc乘上作用面的面积，即
（3）总压力作用点位于作用面形心以下。
（1）单位厚度作用面上总压力的大小等
于压强分布图的面积，总压力的作用线过压强
分布图的形心。
（2）如压强为梯形分布，则总压力大小
为：
合力作用点距底的距离为：
。
其中，分别为梯形压强分布图上下底的压强水头，，是作用面的长度和宽度。（3）又若作用面是铅垂放置的（如图1-5），
则。总压力大小为：
，
合力作用点距底的距离为：
。
图1-5
四、实验步骤
1. 认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。
2．熟悉仪器，记录有关常数。
3．用底脚螺丝调平，使水准泡居中。
4．调平衡锤使杠杆处于水平状态，此时扇形体的矩形端面处于铅垂位置。
5．打开进水阀门K1，放水进入水箱，待水流上升到一定的高度，关闭K1。
6．加砝码到水平盘上，使杠杆恢复到水平状态。如不行，则再加水或放水直至平衡为止。7．测记砝码重量G ，记录水位的刻度数。
8．根据公式计算受力面积和静水总压力作用点至底部距离及作用点至支点的垂直距离L1。9．根据力矩平衡公式，求出静水总压力P。
10．重复步骤4-8，水位读数在100mm以下（三角形压强分布）做四次，以上（梯形压强分布）做四次，共做八次。
五、注意事项
1.测读砝码时，仔细观察砝码所注克数。
2.加水或放水，要仔细观察杠杆所处的状态。
3.砝码要每套专用，不要混用。