流体力学实验指导书( 建环专业)

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流体力学实验指导书(雷诺、伯努利)

工程流体力学实验指导书理工大学给排水实验室编者：永2014 . 5 . 12适用专业：给排水工程专业、建筑环境与设备工程专业实验目录：实验一：雷诺实验实验二：伯努利方程实验实验三：阻力及阻力系数测定实验实验四：孔口管嘴实验实验操作及实验报告书写要求：一、实验课前认真预习实验要求有预习报告。

二、做实验以前把与本次实验相关的课本理论容复习一下。

三、实验要求原始数据必须记录在原始数据实验纸上。

四、实验报告一律用标准实验报告纸。

五、实验报告容包括：1. 实验目的；2. 实验仪器；3. 实验原理；4. 实验过程；5. 实验数据的整理与处理。

六、实验指导书只是学生的指导性教材，学生在写实验报告时指导书制作为参考，具体写作容由学生根据实际操作去写。

七、根据专业不同以及实验学时，由任课教师以及实验老师选定实验容。

建筑工程学院给排水实验室编者：永 2014.5实验一雷诺实验指导书一、实验目的：（一）观察实验中实验线的现象。

（二）掌握体积法测流量的方法。

（三）观察层流、临界流、紊流的现象。

（四）掌握临界雷诺数测量的方法。

二、实验仪器：实验中用到的主要仪器有：雷诺实验仪、1000mL 量筒、秒表、10L 水桶等三、实验原理：有压管路流体在流动过程中，由于条件的改变（例如，管径改变、温度的改变、管壁的粗糙度改变、流速的改变）会造成流体流态的变化，会出现层流、临界流、紊流等现象。

英国科学家雷诺（Reynolds ）在1883年通过系统的实验研究，首先证实了流体的流动结构有层流和紊流两种形态。

层流的特点是流体的质点在流动过程中互不掺混呈线状运动，运动要素不呈现脉动现象。

在紊流中流体的质点互相掺混，其运动轨迹是曲折混乱的，运动要素发生脉动现象。

雷诺等人经过大量的实验发现临界流速与过流断面的特征几何尺寸管径d 、流体的动力粘度μ和密度ρ有关，即()ρμ、、d f u k =。

由以上四个量组成一个无量纲数，称为雷诺数e R ,即νμρudud R e ==其中：u 为流速，ρ为流体的密度，μ为流体的动力粘度，ν为运动粘度。

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；3．掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技术； 4．学习使用测压管、总压管测水头的实验技能及绘制水头线的方法。

二、实验原理1．伯努利方程（能量方程）在伯努利实验管路中沿水流方向取n 个过流断面。

在动能修正系数α近似取为1的情况下，可以列出进口断面（1）至任一断面（i ）的能量方程式（i = 2，3，……，n )i ,i i i h gv p z g v p z -+++=++1f 2211122γγ （1）式中，z 、γp 和gv 22分别为位置水头（位头）、压力水头（压头）和速度水头（动头），单位为m （水柱）；i ,h -1f 为从过流断面1到断面n 的水头损失，单位也是m （水柱）。

《流体力学》实验指导书

《流体力学》实验指导书教学实验2012-10流体力学实验指导书目录实验一能量方程实验实验二雷诺数实验实验三沿程阻力实验实验四局部阻力实验实验五文丘里流量计实验实验六孔板流量计实验实验七皮托管测速实验实验八离心泵综合实验实验一能量方程实验1、实验目的观察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况，并对实验中出现的现象进行分析，从而加深对能量方程的理解。

2、实验装置图1 能量方程实验装置示意图1.储水箱2.上水调节阀3.溢流回水管4.实验管段5.背后恒压水箱6.测压管组7. 测压管固定板8.静压及全压测点接头9.流量调节、切断阀10.计量水箱11.接水杯12.量筒3、实验前准备工作开启水泵，全开上水阀门使水箱注满水；打开调节阀门，排除管内气体；关闭调节阀门，再调节上水阀门，使水箱水位始终保持不变，并有少量溢出。

检查各个测压管液面高度是否相同，如不同，首先排除测压管及连接的胶皮管中空气，确保测压管中无空气泡时，检查各个测压管液面高度是否相同，如还不同，则应调整标尺，使各个测压管液面高度相同。

检查实验过程调节流速的调节阀门9，其应该调节灵活。

4、实验方法（1）、能量方程实验调节出水阀门至一定开度，使测压管组各液柱在测压板适当位置，测定能量方程实验管的六个断面六组测压管的液柱高度，并用体积法测定流量。

改变阀门的开度，重复上面方法进行测试。

根据测试数据的计算结果，绘出某一流量下各种水头线（如图2-2），并运用能量方程进行分析，解释各测点各种能头的变化规律。

图2-2水头线可以看出，能量损失沿着流体流动方向增大的；C1与C6比较，两点管径相同，所以动能头基本相同，但C6点的压力能头比C1增大了，这是由于位置能转化而得来的；C1与C4比较，其位置能头相同，但C4点比C1点的压力能头大，这是由于管径变粗；速度减慢，动能头转化为压力能头；C5与C4比较，位置能头相同，但压力能头小了，可明显看出，是压力能头转化为速度能头了。

流体力学实验指导书

篇一：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。

（2）测定几种状态下的雷诺系数全开出水阀门，然后在逐渐关闭出水阀门，直至能开始保持雷诺实验管内的颜料水流动状态为层流状态。

按照从小流量到大流量的顺序进行实验，在每一个状态下测量体积流量和水温，并求出相应的雷诺数。

流体力学课程实验指导书

《流体力学》实验赵超编写适用专业：环境工程专业厦门理工学院环境工程系2011年06月前言一、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 gpZ =+ρ。

2、建立液体表面压强a p p >0，a p p <0的概念，并观察真空现象。

二、实验仪器三、实验原理、方法和手段静水压强测定及静水压强基本方程gh p p ρ+=0………(1) C gpZ =+ρ………(2) Z -被测点在基准面以上的位置高度； p -被测点的静水压强；0p -水箱中液面的表面压强； h -被测点的淹没深度利用等压面与连通器原理。

《流体力学》实验指导书1

流体力学实验指导书xxx建筑环境与设备工程实验室2006年10月前言《流体力学》是建立在实验基础上的与理论相结合的一门学科，是建筑环境与设备工程的必选课。

通过实验，可加深学生对基本理论的理解，培养实验操作基本技能、设备和仪器使用基本能力、实验数据处理与分析的基本能力。

本实验指导书涉及必做和选做实验项目8个，除必做项目外，同学可根据自身的能力，有目的有计划地选作一些或自行设计一些实验项目，以提高自身的实验研究能力和技能水平。

本实验指导书的编者力求：使用专业语言，实验原理清晰明确，实验步骤具有完全可操作性，计算公式推导完整。

由于编者水平有限，和有的表述难免存在不完整、不妥当、错误之处，诚请同仁和使用者提出批评和改正意见。

编者2006年10月流体力学实验指导书目录实验一静水压强测定实验实验二能量方程实验实验三文丘里流量计流量系数测定实验实验四动量方程实验实验五雷诺实验实验六毕托管测速实验实验七沿程阻力系数测定实验实验八突扩突缩局部阻力实验实验一静水压强特性实验一、实验目的1．加深理解静力学基本方程式及等压面的概念。

2．掌握用测压管测量流体静压强的技能。

3．提高解决流体静力学实际问题的能力。

二、演示原理在重力作用不可压缩流体静力学基本方程为：Z+P/γ=const式中：Z——被测点在某一基准点以上的位置高度；P——被测定的静水相对压强；γ——液体容重；对装有油的U型管，应用等压面可测出油的容重γ（见图1）γＯ＝h1/h2 .γWh2ph1γＯγw图1三、实验器材静水压强特性实验仪1台，结构示意图见图2图2 水静压强实验台四、实验步骤1、选定基准面，测定并记录Z A、Z B；2、打开排气阀，U型通气阀，调压筒置适当高度，此时P0=0；3、测定并记录水箱液面高度▽0，测压管开口管液面高度▽H；4、关闭排气阀，提高调压筒位置到适当高度，此时P0>0；5、测读并记录水箱液面高度▽0，测压管开口管的液面高度▽H。

《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 dR ν⋅=，根据连续方程：A=v Q ，Qv 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 。

tVQ ∆=42d 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。

三、实验步骤1、准备工作：将水箱充满，将墨盒装上墨水。

启动水泵，水至经隔板溢流流出，将进水阀门关小，继续向水箱供水，并保持溢流，以保持水位高度H 不变。

2、缓慢开启阀门7，使玻璃管中水稳定流动，并开启红色阀门9，使红色水以微小流速在玻璃管内流动，呈层流状态。

3、开大出口阀门15，使红色水在玻璃管内的流动呈紊流状态，在逐渐关小出口阀门15，观察玻璃管中出口处的红色水刚刚出现脉动状态但还没有变为层流时，测定此时的流量。

流体力学实验指导书

《流体力学实验指导书》一、电液比例综合测试实验台简介该实验台是根据《液压气动传动》通用教材设计而成，集可编程控制器和数据转换卡、液压元件模块为一体，除可进行常规的液压基本控制回路实验外，还可进行液压，组合应用实验及液压技术课程设计，元件的性能测试。

实验台配置了完备的各种类型传感器，包括压力传感器、流量传感器、转速传感器、功率传感器、位移传感器等，以满足各项实验参数测试的需要。

实验台是采用快速拼装结构，实验人员可根据实验项目原理图，选用相应的液压元件快速组成液压实验回路，通过电磁换向阀动作的控制和相关液压阀的调节进行实验。

实验台计算机测试控制系统实现实验参数（压力、流量、转速、功率、位移等）的自动数据检测、自动处理计算和存储等，还能实现回路电磁阀的自动控制，提高了实验台操作的自动化和智能化水平。

实验台可以同时进行16路实验数据的采集和8个二位电磁阀的控制。

1、性能与特点1、实验台采用台式结构，便利于多名学生的安装、测试。

2、操作平台面积大，可集成多个子系统。

3、阀体固定安装在操作平台上，管路连接采用快速接头，在背面连接，保证正面整洁。

4、实验用管件采用金属线，耐压胶管，压力可达到31.5Mpa。

5、测试方法实用、可靠。

实验装置由实验台架、液压泵站、电气测控单元等几部分组成。

3、液压站原理操作面板分布图A1.仪表数显区， A2.比例放大器与检测区，A3.PLC控制区， A4.传感器接口与手动控制区，A5.基础实验行程控制区， A6.液压站控制区。

5、数显区：功率表--—--定量叶片泵的实时功率。

转速表--—--定量叶片泵的实时转速。

流量表——--流过流量传感器的实时流量。

图A1 数显区分布图1、功率数显表；2、转速数显表；3、流量数显表；6.液压站控制区主系统控制区——定、变量泵的启动与停止，液压系统的供压与卸荷，冷却与加热以及总停的控制。

实验时先确定总停按钮为开启状态，即顺时钟旋转一定角度，自动升起为开。

流体力学实验指导书( 建环专业)

目录实验一静水压强实验•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1实验二伯努利方程式的验证•••••••••••••••••••••••••••••••••••••3实验三雷诺实验••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••6实验四管道沿程阻力实验••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9实验五管道局部阻力系数的测定••••••••••••••••••••••••••••••••12实验一静水压强实验（一）实验目的1、测定静止液体中某点的静水压强，加深对静压公式p=p0+γh的理解；2、测定有色液体的重度，并通过实验加深理解位置水头，压强水头及测压管水头的基本概念，观察静水中任意两点测压管水头Z+p/γ=常数。

p=p0+γh式中：P——被测点的静水压强；P0——水箱中水面的表面压强；γ——液体重度；h——被测点在表面以下的竖直深度。

可知在静止的液体内部某一点的静水压强等于表面压强加上液体重度乘以该点在液面下的竖直深度。

（四）实验步骤1、打开密封水箱E顶上空气阀门a，此时水箱内水面上的压强p0=p a。

观察各测压连通管内液面是否平齐，如果不齐则检查各管内是否阻塞并加以勾通。

2、读取A点、B点的位置高度Z A、Z B。

3、关闭空气阀门a，转动手柄，抬高长方形小水箱F至一定高度，此时表面压力P0＞P a，待水面稳定后读各测压管中水位标高▽=▽I（I=1、2、3、4、5），并记入表中。

4、在保持P0＞P a的条件下，改变长方形小水箱F高度，重复进行2-3次。

5、打开空气阀门a，使水箱内的水面上升，然后关闭空气阀门a，下降长方形小水箱。

6、在P0＜P a的条件下，改变水箱水位重复进行2-3次。

（五）对表中数据进行分析单位：mm实验二伯努利方程式的验证（一）实验目的：1、观察流体（水）在管内作恒定流动时，位置水头（Z ）、压强水头（rp ）和速度水头（V 2/2g ）三者沿程变化的规律，加深对能量方程的理解。

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： pz 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p。

6.实验成果实验测定与计算值如下内容：00p=，a、b、c各测压管与U型测压管液面标高∇、压强水头pγ、测压管水头pzγ+；00p>，a、b、c各测压管与U型测压管液面标高∇、压强水头pγ、测压管水头pzγ+；00p<，a、b、c各测压管与U型测压管液面标高∇、压强水头pγ、测压管水头pzγ+；填入表1中。

流体力学实验指导书_2

实验一雷诺实验一、实验目的与要求1、了解流体的流动形态：观察实际的流线形状，判断其流动形态的类型；2、熟悉雷诺准数的测定和计算方法；3、确立“层流与湍流与Re 之间有一定关系”的概念。

二、基本原理流体在流动过程中有3种不同的流动形态，即层流、湍流和介于两者之间的过渡流。

雷诺用实验的方法研究流体流动时，发现影响流体流动类型的因素除了流速u 以外，还有管径d 、流体的密度ρ以及粘度μ，由这四个物理量组成的无因次数群μρdu =Re称之为雷诺数。

实验证明，流体在直管内流动时：当Re ≤2000时，流体的流动类型为层流。

当Re ≥4000时，流体的流动类型为湍流。

当2000＜Re ＜4000，流体的流动类型可能是层流，也可能为湍流，将这一范围称之为不稳定的过渡区。

从雷诺数的定义式来看，对于同一管路d 为定值时，u 仅为流量的函数。

对于流体水来讲，ρ及μ仅为温度的函数。

因此确定了温度及流量即可计算出雷诺数Re 。

三、实验装置及流程实验装置如图所示，实验时水从玻璃水槽3流进玻璃管4（内径20mm ），槽内水由自来水供应，供水量由阀6控制，槽壁外有进水稳定槽7及溢流槽10，过量的水进溢流槽10排入图1-3 雷诺示范实验装置1-红墨水瓶 2.6.8.12-阀门 3-玻璃水槽 4-带喇叭口玻璃管(Φ20) 5-进水管 7-进水稳定槽 9-转子流量计 10-溢流槽 11-排水管下水道。

实验时打开阀门8，水即由玻璃槽进入玻璃管，经转子流量计9后，流进排水管排出，用阀8调节水量，流量由转子流量计9测得。

高位墨水瓶贮藏墨水之用，墨水由经墨水调节阀2流入玻璃管4。

四、实验数据记录表表1-2 雷诺实验数据记录表水温__________[℃] 水粘度_______________[10-3×Pa·S]水密度_____________[kg/m3] 管内径_______________[mm]五、讨论1、流量从小做到大，当刚开始湍流，测出雷诺数是多少？与理论值2000有否差距？请分析原因。

流体力学实验指导书

流体力学实验指导书XXXXXX大学机电工程学院建筑环境与设备实验室目录实验一雷诺数实验------------------------------------------------------------3实验二伯努利方程实验-----------------------------------------------------8实验三沿程水头损失与流速的关系实验-------------------------------11 实验四沿程阻力系数的测定----------------------------------------------13实验五局部阻力损失实验-------------------------------------------------15实验六阀门局部阻力系数的测定----------------------------------------17实验七文丘里流量计实验-------------------------------------------------19实验八孔板流量计实验----------------------------------------------------21实验九毕托管测速实验----------------------------------------------------23实验十离心泵综合实验----------------------------------------------------24实验一：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，有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。

流体力学数值模拟实验指导书

流体力学数值模拟实验指导书建筑环境与设备工程教研室2008.3实验一、圆管内层流流动的数值模拟一、实验目的1、了解计算流体力学（CFD）的基本理论，包括：数值求解流体力学问题的基本过程、区域离散化、控制容积积分法的基本概念、对流－扩散方程的离散格式、SIMPLE算法的计算步骤、边界条件处理等。

2、掌握对特定的流动问题的完整数学描述，包括：流动问题的控制方程、单值性条件（初始条件及边界条件）。

3、掌握GAMBIT、FLUENT软件的图形用户界面（GUI）的基本架构及基本操作步骤。

4、学会用FLUENT分析圆管内层流流动现象，并结合所学理论知识分析解释相关数值模拟结果。

二、实验装置本实验均在计算机上完成，主要用到前处理网格生成软件GAMBIT和数值求解软件FLUENT。

GAMBIT界面如下图1：脚本窗口视窗命令窗口图1 GAMBIT软件的GUI界面FLUENT软件GUI界面如下图2：后处理相关面板FLUENT绘图界面FLUENT工作界面图2 FLUENT软件的GUI界面三、实验内容图3 圆管内层流流动考虑如上图3所示的通过横截面积一定的圆管的层流流动，管直径为D=0.2 m，管长为L=8 m，管子入口速度为V in=1 m/ s，此管入口处沿横截面速度分布均为1 m/ s，流动最终流入大气压力为1 atm 的大气环境中，流体密度为ρ=1 kg/ m3，动力粘度为µ= 2 x 10-3kg/(ms)，基于管径的Re数为，分别在100X20、100X10、100X5的网格上，用FLUENT求解该问题，绘制管子中心线上的速度变化，出口处的速度分布。

四、实验步骤1、在前处理网格生成软件GAMBIT中，绘制100X5的网格，保存并输出网格，退出GAMBIT软件。

2、打开FLUENT软件，将生成的100X5的网格导入FLUENT中，根据实验内容规定的相关要求进行基本流体参数设置、求解格式的选取、收敛标准的设定等，并开始迭代求解。

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12222121w ,12v 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。

22A AB Bw ,A B p v p v ()()h g 2g g 2gρρ-+=++ B A Z Z =22B A A B w ,A B p p v v ()()h g g 2g 2gρρ--=-- 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： CD C D w ,C D p p ()(Z Z )h g gρρ--=-- 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 两截面间列伯努利方程得：22C CD DC D w ,C D p v p v Z Z h g 2g g 2gρρ-++=+++ 所以，压头损失的算法之一是用全压头来计算： 22C CD D w ,C DC D p v p v h ()()(Z Z )g 2gg 2g ρρ-⎡⎤=+-++-⎢⎥⎣⎦压头损失的算法之二是用静压头来计算：（D C V V =） C Dw ,C D C D p p h ()(Z Z )g gρρ-=-+- 三、实验装置与设备参数 1、设备参数截面直径()mm以D 截面中心AB CD为基准面()mm第一套142814140=D ZA Z .、B Z 、110=C Z第二套142814140=D ZA Z .、B Z 、120=C Z2、实验装置图一能量转换实验装置图四、实验方法与注意事项 1、实验方法：（1）向低位水槽灌注一定数量的蒸馏水，关闭水箱进水调节阀门及实验测试导管出口调节阀门，然后启动离心泵。

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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 еν/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．３、由层流到紊流的测试＜１＞调节阀门Ａ，使流动成为层流状态．注意颜色水纹线应达到清晰稳定．＜２＞逐渐地缓缓开启阀门Ａ．同时注意玻璃管中段颜色水纹线的变化．当颜色水纹线开始破碎，分散成许多细线（偶尔出现集中的颜色水线）时，即表示已达到紊流状态，即上临界状态，此时立即停止开启阀门Ａ的工作．＜３＞待水流稳定后，则可用量筒和秒表，应用体积法测定管内流量Ｑ．＜４＞测定水的温度，以便查表确定水的运动粘性系数ν值．＜５＞将（２）至（４）步重复做三次４、由紊流到层流的测试＜１＞先将管中水流调节到紊流状态．＜２＞逐渐地缓缓关闭阀门Ａ，同时注意玻璃管中段水流状态的变化，当开始出现一条颜色线时，即表示已达到层流状态或者说已达到了下临界状态，立即关掉阀门Ａ的工作，并观察颜色水线是否连续稳定．＜３＞待颜色水纹线连续而稳定后，仍用体积法测算管中的流量Ｑ．＜４＞测定水温．＜５＞将（２）至（４）步重复做三次五、实验注意事项1、调节阀门Ａ时必须缓慢进行，并且在调节过程中阀门只允许往一个方向进行，中间不可逆转．2、为了避免玻璃管出口和入口对水流状态的影响，观察应以中段为准．3、在整个试验过程中要特别注意保持安静，以防环境对试验的干扰．六、实验报告1、对所测数据进行处理，求上临界雷诺数与下临界雷诺数所测数据如下：数据处理：分析误差产生原因：七、实验体会实验二局部阻力损失测试实验一、实验目的1、测定管路突然扩大局部阻力系数值，并与理论公式ξ=（D 2/d 2-1）2的计算值比较2、通过本实验掌握一般局部阻力系数的测定。

流体力学实验指导书建环06

流体力学实验指导书建环061、062、建环N061建筑环境与设备工程2007.3目录实验一静水压强实验 (1)实验二雷诺实验 (3)实验三动量方程实验 (5)实验四阻力系数的测定 (7)实验五能量方程的验证 (9)实验一静水压强实验一、实验目的1、加深理解静力学基本方程式及等压面的概念；2、巩固绝对压强、相对压强、真空度的概念以及测压管水头之间的关系；3、观察压力传递现象，学会用一种液体重度测量另一种液体重度。

二、实验装置静水压强实验台如图1所示。

实验台主要由透明的可观察液面的密闭水箱、调压筒、U形测压管，连接软管、阀门，固定架等组成。

图1水静压强实验台三、实验原理对密封容器的液体表面加压时，设其压力为P0，即P0>P a。

从U形管可以看到有压差产生，U形管与密封容器上部连通的一面，液面下降，而与大气相通的一面，液面上升。

由此可知液面下降的表面压力即是密闭容器内液体表面压力P0，即P0= P a+γh，h是U形管液面上升的高度。

当密闭容器内压力P0下降时，U形管内的液面呈现相反的现象，即P0＜P a，这时密闭容器内液面压力P0= P a-γh。

H为液面下降高度。

压力传递现象：如果对密闭容器的液体表面加压时，其容器内部的压力向各个方向传递，在右侧的测压管中，可以看到由于A，B、两点在容器内的淹没深度h不同，在压力向各点传递时，先到A点后到B点。

在测压管中反应出的是A管的液柱先上升而B管的液柱滞后一点也在上升，当停止加压时，A、B两点在同一水平面上。

四、实验步骤1、实验前准备（1）搞清仪器组成及其用法，包括：各阀门的作用和用法，加压和减压方法。

2、实验方法（1）将调压筒调到密闭容器液面附近的位置，开启排气阀门，使得密闭容器的液面压强为P0＝P a；关闭排气阀门，将调压管提高到适当高度，使得P0>P a，此时U形管与密封容器上部连通的一面，液面下降，而与大气相通的一面，液面上升，记录此时U形管两侧液面读数的高度差值Δh1；（2）开启排气阀门，待液面稳定后，再将调压管降低到适当高度，使得P0＜P a，此时U形管与密封容器上部连通的一面，液面上升，而与大气相通的一面，液面下降，记录此时U形管两侧液面读数的高度差值Δh2；（3）观察压力传递现象开启排气阀，使得密闭容器的液面压强为P0＝P a，将调压筒调到密闭容器液面附近的位置；关闭排气阀门，用加压器缓慢加压，U形管出现压差h，在加压的同时，观察右侧A、B管的液柱上升情况。

流体力学实验指导书

流体力学实验流体力学实验主要目的是使学生了解流体力学的基本实验方法和研究方法。

掌握基本实验技术和技能，增强对流体运动的直观认识，加深理解并掌握流体力学的基本知识和原理，通过实验训练进一步培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的创新意识、创新精神和创新能力，为学生今后从事环境工程领域的科学研究和技术开发工作打下坚实的基础。

本实验适应环境工程、环境科学、给水排水、建筑环境工程等专业的实验教学。

本实验共开设7个实验项目，分别为静水压力实验、伯诺里方程式的验证、雷诺实验、管路沿程阻力实验、管路局部阻力实验、水跃实验和宽顶堰实验。

实验类型包括验证性实验和设计性实验，可根据课程教学的进度合理安排实验时间。

实验以小组为单位进行，每组5～6人。

实验前，学生必须认真阅读实验指导书，了解实验的目的和原理，明确本次实验中要测定什么量，最终要求什么量，用什么实验方法，使用什么仪器，控制什么条件，需要注意什么问题。

实验过程中，要求学生勤于动手，敏锐观察，细心操作，准确记录原始数据，经教师检查并签名，实验及其原始数据记录才有效。

本实验开始前，一些常见的共同性的的问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9807v =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 μρ=（μ为水的动力粘性系数，ρ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）这样才能读数准确。

因数据在大多数情况下仅读取其压差值，此时可不考虑测压管的毛细现象对读取数据的影响。

4、液体流量的测定。

通常在实验中采用下列方法： 1）体积法：用量水桶和秒表来测定；2）重量法：用盛水桶磅秤和秒表来测定，也可用电子秤； 3）差压法：用文德里管、毕托管、管中孔板或管嘴等来测定；4）堰流体：利用各种形式的水堰来测定，本室多用三角形量水堰，如下图所示。

(建筑工程管理)工程流体力学实验指导书

（建筑工程管理）工程流体力学实验指导书工程流体力学实验指导书谢振华编北京科技大学土木和环境工程学院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，能够对课堂讲授的理论知识加以巩固和进壹步的验证，加强理论和实践的结合，同时能够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，且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。

这些实验能够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，书中不足之处于所难免，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)实验 1 水静压强实验壹、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P0，则P0>P a，为大气压强。

从U 形管中能够见到有压差产生，U 形管和密封水箱上部连通的壹面，液面下降，而和大气相通的壹面，液面上升。

密闭水箱内液体表面压强为：式中——液体的重度；——U 形管中液面上升的高度。

当密闭水箱内压强P0下降时，U形管内的液面呈现相反的现象，即P0＜P a，这时密闭水箱内液面压强为：式中——U 形管中液面下降的高度。

四、实验步骤1．关闭排气阀，用加压器缓慢加压，U 形管ft现压差。