水动力学基础：局部阻力损失试验
局部阻力系数实验报告
局部阻力系数实验报告
本实验报告是基于研究局部空气阻力系数研究而撰写。
首先，实验室进行局部空气阻力系数的应力测试，其目的是为了获得空气的阻力系数。
其次，实验室采用了一种名为“局部空气阻力系数模拟实验”的物理实验方法，目的在于获取模拟实验中不同表面结构及条件下局部空气阻力系数的数值。
实验室研究了不同表面和条件下的空气阻力系数。
实验室实施基于该方法的空气阻力系数测量，在不同的条件下，实验室建造了各种不同的空气阻力模型，包括使用板材、柱杆和龙门架结构，测试了不同尺寸和几何构型的空气流条件下的局部空气阻力系数。
各测试试验的数据和实验结果报告由实验室提供，其中包括空气阻力模型各种参数、测试条件（即空气流速、压力状态、温度以及流体介质）以及各结构物表面状态等。
测量得到的数据用于计算各种表面构造结构介质空气阻力系数。
实验结果表明，不同表面构造和不同条件下的空气阻力系数均呈显著差异。
在同一表面构造的情况下，空气流的速度越快，局部空气阻力系数也越大。
压力及温度的变化也会引起空气阻力系数的增长，以及表面凹凸状态的变化也会导致阻力系数的变化。
同样的，空气的动力学性质也会影响空气阻力系数的值。
总之，通过本次对局部空气阻力系数文献研究，得到了一系列有助于深入理解和研究局部空气阻力系数特性的实验结果。
这些结果为现有空气动力学研究提供了有益的实验经验基础，可以为未来的空气动力学方面的研究提供重要的参考。
水管阻力计算公式
水管阻力计算公式是流体动力学中一个重要的概念，用于计算水管中的阻力损失。
在给定的水流速和管道条件下，通过这个公式可以精确地计算出水头损失，从而为水力设计提供依据。
在计算水管阻力时，我们需要考虑两种类型的阻力：沿程阻力和局部阻力。
沿程阻力是由于水流在管道中流动时，受到管壁的摩擦和黏滞力的作用而产生的阻力。
这种阻力与管道的长度、直径、流速、水的密度和黏滞性等因素有关。
局部阻力则是指水流在通过管道中的各种管件、阀门、弯头等局部障碍物时所产生的阻力。
这种阻力与局部障碍物的形状、尺寸、水流方向改变的程度等因素有关。
沿程阻力的计算公式是R=λ/D*(ν^2*γ/2g)，其中ν表示流速，λ表示阻力系数，γ表示密度，D表示管道直径，P表示压力，R表示沿程摩擦阻力。
这个公式是经过严格的理论推导和实验验证得出的，它可以比较精确地计算出给定条件下水流的沿程阻力。
局部阻力的计算公式是ΔP=λ*v^2/(2*g)，其中ΔP表示局部阻力，λ表示局部阻力系数，v表示水管水流速，g表示重力加速度。
这个公式也可以通过理论推导和实验验证得出，用于计算水流通过局部障碍物时的阻力损失。
在进行水力设计时，我们需要考虑水管的总阻力损失。
总阻力损失的计算公式是h(Pa)=R*l+∑ΔP*A，其中R表示单位管长直管段的沿程阻力（简称比摩阻），l表示直管段长度，A表示管段截面积。
通过这个公式，我们可以根据具体的水管长度、直径、流速和水质条件等参数，计算出总的水头损失，从而为水力设计提供依据。
在进行水力设计时，我们还需要考虑其他因素对水流阻力的影响。
例如，水质条件对水流的黏滞性和阻力系数有一定的影响；管道材料和粗糙度也会影响水流的阻力；此外，管道中的弯头、阀门等局部障碍物的数量和类型也会影响水流的局部阻力。
因此，在计算水管阻力时，需要综合考虑各种因素，以获得更加准确的结果。
综上所述，水管阻力计算公式是水力设计中一个重要的概念，它可以帮助我们精确地计算出水头损失，从而为水力设计提供依据。
局部水头损失实验报告
（2） 实验记录与计算
测试数据记录表
序号
体积
V／cm3
时间
T／s
流量
Q／（cm／s）
测压管读数
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
实验数据计算表
局部阻力形式
序号
流量
Q/( /s)
断面前测点
断面后测点
前后断面实测沿程水头损失
实测局部水头损失
3.加深对局部于流动边界急剧变化所产生的阻力称局部阻力，克服局部阻力引起的水头损失称局部水头损失。
2.从内部机理上，局部阻力或是由于边界面积大小变化引起的边界层分离现象产生 ，或是流动方向改变时形成的螺旋流动造成，或者两者都存在造成的局部阻力因此，很难能用一个公式表示。通常 ，局部水头损失用局部阻力系数ξ和流速水头的乘积表示，即
绝大多数的局部阻力系数ξ只能通过实验测定，不同的边界开关局部阻力系数ξ不同，只有少数局部阻力系数可以用理论分析得出。
如突然扩大的局部水头损失与阻力系数：
或
或
对于突然缩小的局部阻力系数为：
三、使用仪器、材料
1.自循环供水器 2.实验台 3.可控硅无级调速器 4. 水箱
5. 溢流板 6. 稳水孔板 7突然扩大实验管段 8.测压管
实测局部阻力系数
理论局部水头损
失
总水头H
总水头H
突然扩大
1
2
3
4
5
突然缩小
1
2
3
4
5
六、实验结果及分析
如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！
不同流量下渐扩段局部水头损失数值模拟
摩擦系数，无量纲；Ｖ，Ｖｘ分别为风速及其在分方向速
度（ｍ／ｓ）；Ω为科氏系数（ｓ－１）；ｐａ为大气压（Ｎ／ｍ２）。
本文是在清水定床工况下模拟 ３０，４５，６０，７５，
９０ｍ３／ｓ５种不同流量情况下渐扩段局部水头损失
的变化规律。河道底坡为０．５２％，糙率０．０１７，上游入
口条件为流量，即取上游恒定水流条件，下游出口条
ρｗ
ｘ( ｈτｘｘ)
＋ｙ( ｈτｘｙ)
＋Ωｑ－
ｆＶＶｘ
＋ｈ ρｗ
ｘ( ｐａ)
＝０。
（３）
式中：ζ为表面水位（ｍ）；ｔ为时间（ｓ）；ｐ，ｑ为沿 ｘ和 ｙ
方向的通量密度（ｍ３／ｍｓ）；ｄ为水位随时间的变化量
（ｍ）；ｈ是水深（ｍ）；Ｃ为谢才系数（ｍ１／２）；ρｗ为水密
度（ｋｇ／ｍ３）；τｘｘ，τｘｙ为有效切应力分量（Ｎ／ｍ２）；ｆ为风
第 ３５卷 第 ４期 ２０１８年 ４月
长 江 科 学 院 院 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｄｏｉ：１０．１１９８８／ｃｋｙｙｂ．２０１６１２１６
Ｖｏｌ．３５ Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２ ０ １ ８
２０１８，３５（４）：８４－８７
究的是突扩或突缩断面的水头损失，对于渐扩或渐缩 断面研究甚少，研究时更多的是利用手算减小计算的 步长，以使两断面近似为缓流断面从而利用能量方程 进行计算。这种计算方法在实际应用中要求精度不 高的情况下是可行的，但比较麻烦。本文针对这种方 法提出利用 ＭＩＫＥ软件模拟的电算办法，并利用实例 进行验证，证明 ＭＩＫＥ软件计算的合理性和实用性。
件取为稳定水深水流条件，计算中固壁按定边界条
２ 模型建立
本文计算实例由明渠段、渐扩段、明渠段组成，上
水动力学基础：局部阻力损失试验
局部阻力损失试验姓名班级学号实验日期同组姓名北京航空航天大学流体所局部阻力损失试验一、实验目的要求1．掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能；2．通过对圆管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验建立函数式的途径；3．加深对局部阻力损失机理的理解。
二、实验装置本试验装置如图1所示：图1 局部阻力系数实验装置图1．自循环供水器；2．试验台；3．可控硅无级调速器；4．恒压水箱5．溢流板；6．稳水孔板；7．突然扩大实验管段；8．测压计；9．滑动测量尺；10．测压管；11．突然收缩实验管段；12．试验流量调节阀。
实验管道由小 → 大 → 小三种已知管径的管道组成，共设有六个测压孔，测孔1-3和3-6分别测量突扩和突缩的局部阻力系数。
其中测孔1位于突扩界面处，用以测量小管出口端压强值。
三、实验原理写出局部阻力前后两断面的能量方程，根据推导条件，扣除沿程水头损失可得：1．突然扩大采用三点法计算，下式中f12h -由f23h -按流长比例换算得出。
实测 221122je 12f12p v p v h [(Z )][(Z )h ]2g2gααγγ-=++-+++21e je v h /2gαζ=理论 '21e 2A (1)A ζ=- 2''1je e v h 2gαζ=2．突然缩小采用四点法计算，下式中B 点为突缩点，f4-B f3-4h h 由换算得出，fB 5f56h h --由换算得出。
实测 225544js 4f4B 5fB-5p v p v h [(Z )h ][(Z )h ]2g2gααγγ-=++--+++25s js v h /2gαζ=经验 '5s 3A 0.5(1)A ζ=- 2''5js s v h 2gαζ=四、实验方法与步骤1．测记实验有关常数。
2．打开电子调速器开关，使恒压水箱充水，排除实验管道中的滞留气体。
《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。
PPT-第5章流动阻力与水头损失
最大流速：
流量：
夫凹呀檬馈蜜狰丧鲁闽求靳扼砚盖淑垮颤岛壕眷驶傍蛤堆挠筋烤浓迭码羹【PPT】-第5章流动阻力与水头损失【PPT】-第5章流动阻力与水头损失
§5.4 圆管中的层流运动
二、断面平均流速
芥傅亦圆圆烹攻斩庶陪袁雷捐隶到炎寝蘸听拔瓤犬回澄吊晃貉车驾要跪臂【PPT】-第5章流动阻力与水头损失【PPT】-第5章流动阻力与水头损失
二、判别标准
1.试验发现
邯鹅兽拖盒惩猖摸竟异逼撇赘悍国哩伦札夫定桌街樊履轮微雍柴劈信佬咕【PPT】-第5章流动阻力与水头损失【PPT】-第5章流动阻力与水头损失
§5.2 黏性流体的流动型态
2.判别标准
圆管：取
非圆管：
定义水力半径 为特征长度.相对于圆管有
并巴诚形酬朽猖嘴畜梧飞凡摩链碴宋础谋迭稽魏摘履显做且椭篡杨症操澜【PPT】-第5章流动阻力与水头损失【PPT】-第5章流动阻力与水头损失
（3）
法融拙紧纠咬耪弗圭瞪佩多消京航寸俘或碎菏乡迪缸时誉气惟蔡赠绚止权【PPT】-第5章流动阻力与水头损失【PPT】-第5章流动阻力与水头损失
§5.3 恒定均匀流基本方程
二、过流断面上切应力τ的分布
仿上述推导，可得任意r处的切应力：
考虑到 ，有
故 （线性分布）
适合紊流区的公式：
烧茫烧答舵喧洗佃跪送捡沁竿奎沽究豪兰尤默言线惶闻虱涪淀麻诸携番褥【PPT】-第5章流动阻力与水头损失【PPT】-第5章流动阻力与水头损失
§5.5 圆管中的紊流运动
★为便于应用，莫迪将其制成莫迪图。
Lewis Moody
疚怂橡禹局设厨捐听极盗肥逸溅攘浙拯豁暇阮号收躲摔楼脸邢剩环钱捻贰【PPT】-第5章流动阻力与水头损失【PPT】-第5章流动阻力与水头损失
水力学 局部水头损失量测实验
水力学局部水头损失量测实验水力学是研究水流流动特性的学科，它旨在研究和分析水的流动机理，以便系统和准确地描述水的流动过程。
水头损失（水头损耗）是指水流穿过管道时，由于中间的障碍（包括水力阀、排污阀等）而产生的纵向阻力，致使水体所带来的机械能（抽水机提升的能量）减少所拥有的水头，这就是水头损失所指的含义。
局部水头损失量测实验是水力学专业研究的一个基本实验，其目的是为了研究设立的管道中的流体的流变属性，它能够反映在流线方向上的变化和弯半径变化，观测流体动力学参数的变化情况，从而为提高大型水工结构的效率提供科学依据。
它主要分为直管内流测试和阀体内流测试，其原理大致相同。
实验首先安装实验装置，将直管和阀体安装在垂直安装，装置包括液体填充管、正压值表、胸管、水池和控制器等，将实验水体从水池中泵出穿行其中，实验过程采用液体温度和压力的定时记录和比较，计算出不同的参数值，用来检验水头损失的大小。
经过实验，此种装置能够很好地检测出管道中水头损失的大小，可以改善水力学模型以及水力结构的设计。
本实验中，我们在设计水工结构MyCompany制造的水池处，进行局部水头损失量测实验，首先将水池罩体（此处用以安装阀体）安装完毕后，将水填充至下料管中，打开压力表，检查压力变化。
随后，安装完成的阀体依次加入，当装置安装完成后，系统会自动开启流量计，以观察水头损失的变化。
在实验过程中，我们经过重新检查参数，得出结论：原告安装完成后，液体填充和排水阀理想运转情况下，可以使实验控制区域水头损失控制在100厘米以内。
在实验过程中，我们也可以观测流线的变化的变化趋势，并根据实验室的数据，研究出来的结果除了对水力学领域的新发现之外，还可以作为其他设计和制造水工结构的参考依据。
总的来说，局部水头损失量实验是一种能够反映管道内水头损失大小的实验和装置，能够提高大型水工结构的效率并得出新的研究发现。
而在MyCompany制造的水池处，我们完成了局部水头损失量实验，得出结论：在此安装完成后，液体填充和排水阀运行情况下，可以使实验控制区域水头损失控制在100厘米以内。
《水力学》课程教学大纲
《水力学》课程教学大纲课程名称：水力学（Hydraulics)课程类型：专业基础课;范围选修课学时:72学时，4.5学分适用对象：水利水电工程、农业水利工程、给水排水工程本科先修课程：高等数学、大学物理、理论力学一、课程性质、目的与任务以及对先开课程要求水力学是水利类各专业必修的一门主要专业基础课.水力学的任务是研究液体（主要是水）的平衡和机械运动的规律及其实际应用。
通过本课程的学习，使学生掌握水流运动的基本概念、基本理论与分析方法，理解不同水流的特点，学会常见水利工程中的水力计算，并具备初步的试验量测技能，为学习后续课程和专业技术工作打下基础.二、教学重点及难点本课程教学重点:水静力学,水动力学理论基础，流动阻力与水头损失,有压管路，明渠均匀流,明渠非均匀流。
难点：液体的相对平衡，作用在平面、曲面上的力,实际液体的运动微分方程，恒定总流伯诺里方程，恒定总流动量方程，紊流沿程损失的分析与计算，复杂长管的水力计算，管网的水力计算，无压圆管均匀流水力计算，断面单位能量、临界水深，恒定明渠流动的流动型态及判别标准,明渠非均匀渐变流微分方程，棱柱体渠道非均匀渐变流水面曲线的计算.三、与其它课程的关系学习本课程应具备高等数学中有关微分、积分、简单微分方程等高等数学基础；还应具备理论力学、材料力学中有关静力学、动力学、应力与应变、面积矩等方面的工程力学基础。
后续课程为水资源管理、水工建筑物、水利工程施工与水电站。
四、教学内容、学时分配及基本要求第一章绪论(2学时）基本要求：了解液体运动的基本规律及研究液体运动规律的一般方法,掌握液体的主要物理性质.重点：.液体的主要物理性质难点：液体粘性产生原因及作用第一节水力学的任务及其发展概况1、水力学的任务2、水力学发展简史第二节液体的主要物理性质及其作用在液体上的力1、液体的质量和密度2、液体的重量和容重3、液体的粘滞性4、液体的压缩性5、液体的表面张力6、作用于液体上的力第三节液体的基本特征和连续介质1、液体的基本特征2、连续介质假设3、理想液体的概念第四节水力学的研究方法1、科学试验2、理论分析3、数值计算第二章水静力学（8 学时）基本要求：掌握静水压强的特性，压强的表示方法及计量单位，掌握液体平衡微分方程与水静力学的基本方程，掌握液柱式测压仪的基本原理,能熟练计算作用在平面、曲面上的静水总压力。
水力学实验报告材料思考地的题目答案详解(全)
水力学实验报告思考题答案（一）伯诺里方程实验（不可压缩流体恒定能量方程实验）1、 测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？测压管水头线(P-P)沿程可升可降，线坡J P 可正可负。
而总水头线(E-E)沿程只降不升，线坡J P 恒为正，即J>0。
这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。
如图所示，测点5至测点7，管渐缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，J P >0。
，测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，J P <0。
而据能量方程E 1=E 2+h w1-2，h w1-2为损失能量，是不可逆的，即恒有h w1-2>0，故E 2恒小于E 1，（E-E ）线不可能回升。
（E-E ）线下降的坡度越大，即J 越大，表明单位流程上的水头损失越大，如图上的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。
2、 流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？1）流量增加，测压管水头线（P-P ）总降落趋势更显著。
这是因为测压管水头222gAQ E pZ H p -=+=γ，任一断面起始的总水头E 及管道过流断面面积A 为定值时，Q 增大，gv 22就增大，则γp Z +必减小。
而且随流量的增加，阻力损失亦增大，管道任一过水断面上的总水头E 相应减小，故γpZ +的减小更加显著。
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g A Q g A Q A Q g v g v v p Z H P 2222222212222222122ζζγ+-=+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆=∆ g A Q A A 212222122⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=ζ式中ζ为两个断面之间的损失系数。
管中水流为紊流时，ζ接近于常数，又管道断面为定值，故Q 增大，H ∆亦增大，()P P -线的起落变化更为显著。
3、 测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？ 测点2、3位于均匀流断面，测点高差0.7cm ，γpZ H P +=均为37.1cm （偶有毛细影响相差0.1mm ），表明均匀流各断面上，其动水压强按静水压强规律分布。
水流型态与水头损失
水流型态与水头损失任何实际液体都具有粘性，粘性的存在会使液体在运动过程中克服阻力作功，将一部分机械能不可逆地转化为热能而散失，形成能量损失。
单位重量液体的机械能损失称为水头损失。
本章主要研究恒定流的阻力和水头损失规律，它是水动力学基本理论的重要组成部分。
首先，从雷诺实验出发介绍流动的两种型态——层流和紊流，并在此基础上引出液体在管道和明渠内流动时水头损失的计算。
5.1水流阻力与水头损失的两种型式液流边界不同，对断面流速分布有一定影响，进而影响流动阻力和水头损失。
为了便于计算，根据流动边界情况，把水头损失h w分为沿程水头损失h f和局部水头损失h j两种型式。
5.1.1 沿程阻力和沿程水头损失当固体边界使液体作均匀流动时，水流阻力中只有沿程不变的切应力，称为沿程阻力；克服沿程阻力作功而引起的水头损失则称为沿程水头损失，以h f表示。
当液体作较接近于均匀流的渐变流动时，可将十分接近的两过水断面之间的渐变流动看作是均匀流动，并引用均匀流的沿程水头损失计算公式，实践表明是完全可以的。
5.1.2 局部阻力及局部水头损失液流因固体边界急剧改变而引起速度分布的急剧改组，由此产生的附加阻力称为局部阻力，克服局部阻力做功而引起的水头损失称为局部水头损失，以h j表示。
它一般发生在水流边界突变处附近，例如图2-19中水流经过“弯头”、“缩小”、“放大”及“闸门”等处。
图2-19因此，流段两截面间的水头损失可以表示为两截面间的所有沿程损失和所有局部损失的总和，即∑∑(2-28)hw hf hj=+5.2 实际流动的两种型态液体运动存在着两种型态：层流和紊流。
5.2.1 雷诺实验雷诺实验的装置如图2-20所示。
由水箱A中引出水平固定的玻璃管B，上游端连接一光滑钟形进口，另一端有阀门C用以调节流量。
容器D内装有重度与水相近的色液，经细管E流入玻璃管中，阀门F可以调节色液的流量。
图2-20试验时容器中装满水，并始终保持液面稳定，使水流为恒定流。
局部水头损失计算课件
03 提高工程效益
准确计算局部水头损失，有助于优化管道设计、 降低能耗、提高工程效益。
局部水头损失定义
01 局部阻力
流体在管道中流动时，由于管道截面变化、弯头 、阀门等局部构件引起的阻力。
02 局部损失
流体克服局部阻力所消耗的能量，表现为水头降 低。
计算方法
根据突然扩大前后的管径、流速等参数，利用经验公式进行计算。
影响因素
管径比、流速比、流体性质等。
实例二：弯曲损失计算
弯曲损失的定义
01
流体在弯曲管道中流动时，由于离心力和摩擦力的作用，将产
生局部水头损失。
计算方法
02
根据管道的弯曲半径、流速、流体性质等参数，利用经验公式
进行计算。
影响因素
03
06
实验验证与结果分析
实验目的和原理介绍
实验目的
通过实验验证局部水头损失计算公式的准确性，加深对局部水头损失的理解。
实验原理
局部水头损失是由于流体在管道中流动时，遇到局部阻力（如弯头、阀门等） 而产生的能量损失。计算公式为：hj=ξ*(v^2/2g)，其中ξ为局部阻力系数，v为 流体速度，g为重力加速度。
管径渐变对局部水头损失影响较小
采用渐变管径设计，可以减小流体在管道中的流速变化和涡流损失，从而降低局部水头损失。
优化管道布局和设计参数
合理选择管道材料和内壁粗糙度
选择内壁光滑、粗糙度小的管道材料，可以减小流体在管道中的摩擦阻力，降低局部水头损失。
优化管道布局和减少弯头、阀门等局部阻力件
合理设计管道布局，减少弯头、阀门等局部阻力件的使用，可以降低流体在管道中的涡流损失和能量损失，从而 减小局部水头损失。
流体力学 水力学 流动阻力和水头损失
控制流体流速：通过调节阀门、泵等设备控制流体的流速避免过高的流速导致阻力增大。
控制流体压力：通过调节阀门、泵等设备控制流体的压力避免过高的压力导致阻力增大。
避免压力波动：通过安装压力调节器、缓冲器等设备避免流体压力的波动减少阻力和水头损失。
采用低阻力管道：选择低阻力的管道如光滑的管道、低阻力的弯头、阀门等减少阻力和水头损 失。
质量守恒方程：描述流体 的质量变化
动量守恒方程：描述流体 的动量守恒
能量守恒方程：描述流体 的能量守恒
流体：液体和气体统称为流体
水力学：研究水流运动规ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的科学
流体力学：研究流体运动规律的科学
流体运动：流体在力的作用下产生的运 动
流动阻力：流体在运动过程中受到的阻 力
水头损失：水流在流动过程中损失的能 量
采用低压降流体处 理技术如采用低压 降泵、低压降阀等
采用高效流体处理 技术如采用高效过 滤器、高效换热器 等
采用节能流体处理 技术如采用节能泵、 节能阀等
采用智能流体处理 技术如采用智能控 制阀、智能流量计 等
流动阻力和水头损 失的应用实例
流动阻力：在给排水工程中流动阻力主要来源于管道的摩擦和弯道、阀门等设备的阻力
压力：流体压力越大流动阻力越大 水头损失越大
流体密度：流体密度越大流动阻力 越大水头损失越大
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
温度：流体温度越高流动阻力越大 水头损失越大
流体粘度：流体粘度越大流动阻力 越大水头损失越大
流动阻力和水头损 失的控制和减小方 法
管道材料：选择 具有低摩擦系数、 耐腐蚀、耐磨损 的材料如不锈钢、 聚乙烯等
水力学基本原理
水力学定义：研究液体和气体在运动状态下的力学规律 研究对象：液体和气体在运动状态下的力学规律 研究内容：包括流体静力学、流体动力学、流体热力学等 应用领域：水利工程、船舶工程、航空工程、环境工程等
局部阻力系数与全局压力损失
局部阻力系数与全局压力损失在流体力学领域中，局部阻力系数与全局压力损失是两个重要的概念。
局部阻力系数是用来描述流体在某一具体区域中阻力大小的指标，而全局压力损失则是指整个流体流动中的压力损失情况。
本文将从理论和实践两个方面介绍局部阻力系数和全局压力损失的关系以及其在工程设计中的应用。
一、局部阻力系数的定义和计算方法局部阻力系数是指在流体流经某一具体局部区域时，该区域对流体阻力的贡献程度。
根据流体力学的基本原理，局部阻力系数与局部阻力大小成正比。
一般而言，利用实验方法可以得到各种不同形状的物体的局部阻力系数数据。
在工程设计中，计算和预测局部阻力系数是非常重要的。
通过采用不同的数值模拟方法，如CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）等，可以较准确地预测不同形状物体的局部阻力系数。
在实际工程中，通过减小局部阻力系数，可以有效降低系统的能量损失，提高系统的性能。
二、全局压力损失的定义和计算方法全局压力损失是指整个流体流动过程中，由于摩擦、湍流等因素而导致的压力降低。
全局压力损失是流体系统中能量损失的重要指标，对于工程设计和流体力学研究具有重要意义。
计算全局压力损失的方法有多种，其中最常用的是利用能量方程和质量守恒方程进行计算。
通过这些方程的建立和求解，可以得到系统中各个位置的压力值，从而计算出全局压力损失。
在实际工程中，通过减小全局压力损失，可以提高系统的效率，降低能源消耗。
三、局部阻力系数与全局压力损失的关系局部阻力系数和全局压力损失在某种程度上是相关的。
具体而言，较大的局部阻力系数通常会导致较大的全局压力损失。
这是因为局部阻力较大意味着流体在该区域受到较大的阻碍，流动速度降低，从而增加了全局压力损失。
在实际工程设计中，通过合理的几何形状设计和流体控制手段，可以降低局部阻力系数，从而减小全局压力损失。
这对于提高系统的能效和运行效率具有重要意义。
结论局部阻力系数与全局压力损失是流体力学中的两个重要概念。
流体力学实验思考题解答
流体力学实验思考题解答（一）流体静力学实验1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指γpZ +，即静水力学实验仪显示的测压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。
从表1.1的实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
2、 当0<B p 时，试根据记录数据确定水箱的真空区域。
答：以当00<p 时，第2次B 点量测数据（表1.1）为例，此时06.0<-=cm p Bγ，相应容器的真空区域包括以下3三部分：（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，自水面向下深度为0∇-∇=H AP γ的一段水注亦为真空区。
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，均为0∇-∇=H AP γ。
3、 若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定0γ。
答：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w h 和o h ，由式o o w w h h γγ=，从而求得o γ。
4、 如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？答：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，σ为表面张力系数；γ为液体的容重；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。
常温（C t ︒=20）的水，mm dyn /28.7=σ或m N /073.0=σ，3/98.0mm dyn =γ。
水与玻璃的浸润角θ很小，可认为0.1cos =θ。
于是有一般说来，当玻璃测压管的内径大于10mm 时，毛细影响可略而不计。
另外，当水质不洁时，σ减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角θ较大，其h 较普通玻璃管小。
局部阻力损失实验
一、实验目的本实验旨在研究局部阻力损失的影响，以及局部阻力损失对流体动力学性能的影响。
二、实验原理局部阻力损失是指流体在流动过程中由于摩擦、湍流和激波等因素而产生的阻力损失。
局部阻力损失的大小与流体的流动特性有关，如流速、流量、温度、压力等。
当流体流动时，因为摩擦力的作用，流体会产生阻力损失，这种阻力损失可以用局部阻力损失来表示。
三、实验装置实验装置主要由风洞、电子称、温度计、湿度计、流量计、压力计、涡街流量计等组成。
风洞：用于模拟流体流动的环境，可以控制流体的流速、流量、温度、压力等参数。
电子称：用于测量流体的质量，以确定流体的流量。
温度计：用于测量流体的温度。
湿度计：用于测量流体的湿度。
流量计：用于测量流体的流量。
压力计：用于测量流体的压力。
涡街流量计：用于测量流体的涡街流量。
四、实验过程1、实验前准备（1）根据实验要求，调整风洞的参数，如流速、流量、温度、压力等，以确保实验室的安全性。
（2）检查实验装置，确保其处于正常工作状态。
（3）根据实验要求，准备实验样品，如流体、温度计、湿度计、流量计、压力计、涡街流量计等。
2、实验过程（1）将实验样品放入风洞，并调整风洞参数，使流体流动。
（2）使用电子称测量流体的质量，以确定流体的流量。
（3）使用温度计、湿度计、流量计、压力计、涡街流量计等仪器，测量流体的温度、湿度、流量、压力、涡街流量等参数。
（4）记录实验数据，计算局部阻力损失。
（5）重复上述实验，改变流体的流速、流量、温度、压力等参数，重复测量和计算局部阻力损失。
（6）根据实验数据，分析局部阻力损失的影响，以及局部阻力损失对流体动力学性能的影响。
五、实验结果根据实验数据，可以得出以下结论：（1）当流速、流量、温度、压力等参数发生变化时，局部阻力损失也会发生变化。
（2）局部阻力损失的大小与流体的流动特性有关，如流速、流量、温度、压力等。
（3）局部阻力损失会影响流体的动力学性能，如流速、流量、温度、压力等。
流体流动局部阻力的测定实验流程
流体流动局部阻力的测定实验流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!标题：流体流动局部阻力的测定实验流程详解一、实验目的：1. 理解和掌握流体流动中的局部阻力现象。
工程流体力学实验-参考答案
流体力学实验思考题参考答案流体力学实验室二○○六年静水压强实验1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 测压管水头指p z +，即静水力学实验仪显示的测压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，同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。
2．当0〈B p 时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。
0〈B p ，相应容器的真空区域包括以下三个部分：（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、气所占区域，均为真空区域。
（2）同理，过箱顶小不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域。
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0γ。
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0h ，由式00h h w w γγ= ，从而求得0γ。
4．如测压管太细，对于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γθσd h cos 4= 式中，σ为表面张力系数；γ为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。
常温的水，m N 073.0=σ，30098.0m N =γ。
水与玻璃的浸润角θ很小，可以认为0.1cos =θ。
于是有d h 7.29= （h 、d 均以mm 计）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。
另外，当水质不洁时，σ减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润角θ较大，其h 较普通玻璃管小。
如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。
《水力学》——水头损失
2.局部水头损失 2.局部水头损失 定义：由于液流局部边界的急剧改变所引起的阻力，从而引起流速的急剧变化， 流速的急剧变化 定义：由于液流局部边界的急剧改变所引起的阻力，从而引起流速的急剧变化，
加剧液流之间相互摩擦和碰撞而导致的附加阻力，称为局部阻力。 加剧液流之间相互摩擦和碰撞而导致的附加阻力，称为局部阻力。 局部阻力 单位质量液体克服局部阻力所损失的水头称为局部水头损失。 表示。 单位质量液体克服局部阻力所损失的水头称为局部水头损失。用hj表示。 局部水头损失
产生的物理原因：尽管局部阻力产生的原因各异， 产生的物理原因：尽管局部阻力产生的原因各异，但是其物理原因都是由于液体
存在粘滞性 任何断面形状的改变，都将引起流速的重新分布，改变了流体的流速。 粘滞性， 存在粘滞性，任何断面形状的改变，都将引起流速的重新分布，改变了流体的流速。
产生的条件：急变流区域。例如通过管道进口、突然扩大、突然收缩、 产生的条件：急变流区域。例如通过管道进口、突然扩大、突然收缩、
Rec＝2320
因此一般以下临界雷诺数作为判别流态的标准。如管径为d 管中流速为v 因此一般以下临界雷诺数作为判别流态的标准。如管径为d，管中流速为v，液体的 以下临界雷诺数作为判别流态的标准 运动粘滞系数为ν 则相应的雷诺数 雷诺数为 运动粘滞系数为ν，则相应的雷诺数为
由于临界流速有两个，故临界雷诺数也有两个， 由于临界流速有两个，故临界雷诺数也有两个，即 上临界雷诺数 下临界雷诺数 试验发现上临界雷诺数易受外界干扰，数值不稳定。 =12000， 试验发现上临界雷诺数易受外界干扰，数值不稳定。有的得到 =12000，有的 上临界雷诺数易受外界干扰 =20000。如在试验前将水静止几天后再做试验， 值可达到40000 50000。 40000～ 得到 =20000。如在试验前将水静止几天后再做试验， 值可达到40000～50000。 而下临界雷诺数却是个比较稳定的数值，试验得到管流的下临界雷诺 下临界雷诺数为 而下临界雷诺数却是个比较稳定的数值，试验得到管流的下临界雷诺数为
- 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)。
局部阻力损失试验
姓名
班级
学号
实验日期
同组姓名
北京航空航天大学流体所
局部阻力损失试验
一、实验目的要求
1．掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能；
2．通过对圆管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验建立函数式的途径；
3．加深对局部阻力损失机理的理解。
二、实验装置
本试验装置如图1所示：
图1 局部阻力系数实验装置图
1．自循环供水器；2．试验台；3．可控硅无级调速器；4．恒压水箱5．溢流板；
6．稳水孔板；7．突然扩大实验管段；8．测压计；9．滑动测量尺；
10．测压管；11．突然收缩实验管段；12．试验流量调节阀。
实验管道由小 → 大 → 小三种已知管径的管道组成，共设有六个测压孔，测孔1-3和3-6分别测量突扩和突缩的局部阻力系数。
其中测孔1位于突扩界面处，用以测量小管出口端压强值。
三、实验原理
写出局部阻力前后两断面的能量方程，根据推导条件，扣除沿程水头损失可得：
1．突然扩大
采用三点法计算，下式中f12h -由f23h -按流长比例换算得出。
实测 2
21
1
2
2
je 12f12p v p v h [(Z )][(Z )h ]2g
2g
ααγ
γ
-=++
-+
+
+
21
e je v h /
2g
αζ=
理论 '2
1e 2
A (1)A ζ=- 2'
'
1
je e v h 2g
αζ=
2．突然缩小
采用四点法计算，下式中B 点为突缩点，f4-B f3-4h h 由换算得出，fB 5f56h h --由换算得出。
实测 2
25
5
4
4
js 4f4B 5fB-5p v p v h [(Z )h ][(Z )h ]2g
2g
ααγγ
-=+
+
--+
+
+
25
s js v h /
2g
αζ=
经验 '5
s 3
A 0.5(1)A ζ=- 2'
'
5
js s v h 2g
αζ=
四、实验方法与步骤
1．测记实验有关常数。
2．打开电子调速器开关，使恒压水箱充水，排除实验管道中的滞留气体。
待水箱溢流后，检查泄水阀全关时，各测压管液面是否平齐，若不平，则需排气调平。
3．打开泄水阀至最大开度，待流量稳定后，测计测压管读数，同时用体积法或用重量法或用电测法测记流量。
4．改变泄水阀开度3-4次，分别测计测压管读数及流量。
5．实验完成后关闭泄水阀，检查测压管液面是否齐平？否则，需重做。
6．收拾实验台，整理数据。
五、实验报告要求
1．简要写出实验原理和实验步骤，画出实验装置。
2．记录有关常数并计算。
d 1 =D 1=______________ cm ， d 2=d 3=d 4=D 2=______________cm ，563d d D ===______________cm ， 12l 12cm -=，23l 24cm -=，34l 12cm -=，4B l 6cm -=，B 5l 6cm -=，56l 6cm -=，
'2
1e 2
A (1)A ζ=-
=______________________， '5s 3A 0.5(1)A ζ=-=_____________________ 。
3．整理、记录实验测量数据并计算。
4．将实测ζ值与理论值（突扩）或公认值（突缩）比较。
表1 记录表
表2 计算表
六、实验分析及讨论
1．结合试验成果，分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系。
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？
3．现备有一段长度及连接方式与调节阀（图1）相同，内径与试验管道相同的直管段，如何用两点法测量阀门的局部阻力系数？。