流体力学实验

局部水头损失实验

一．实验目的和要求

1. 掌握三点法、四点法测量局部水头损失与局部阻力系数的技能。，并将突扩管的实测值与理论值比较，将突缩管的实验值与经验值比较。

2. 通过阀门局部阻力因素测量的设计性实验，学习二点法测量局部阻力因素的方法。

二．实验原理

1.由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

g v h f 22

ξ

=

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：g v v h f 2)(2

21-=

或

g v

g v A A h f 22)1(2

2

222212ξ=-= 或

g v g v A A h f 22)1(2

1

12

1221ξ=-=

对于突然缩小的局部阻力系数为：

)1(5.012

A A -

=ξ

三、实验内容与方法

1、测量突然扩大局部水头损失与突然缩小局部水头损失，并测定相应的局部水头损失因数。

参照实验基本操作方法，在恒定流条件下改变流量2-3次，其中一次为最大流量，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时侧记实验流量。

2、 设计性实验：利用实验装置，设计某开度下阀门的局部阻力因数的测量实验。要求：用二点法测量，设计实验装置改造简图，制定实验方案，并结合CAI 软件（已随仪器配置），进行计算机仿真实验。

四．实验步骤

1)熟悉实验仪器，记录有关参数，并写入实验记录表格。

2)打开电源供水，待水箱溢流恒定后全开流量调节阀，排除实验管道内气体管道内气体排

净后关闭流量调节阀，检查测压管液面是否齐平。

3)全开流量调节阀，待流量稳定后，采用时间体积法测算流量，并计算通过各管段的流速，

同时读取测压管液面高度。

4)调节流量调节阀开度，逐级放大流量，重复步骤3,测试5组流量，记录数据到计算表

中。关闭流量调节阀，再次检查测压管液面是否齐平。若未齐平，则需重新实验。齐平后关闭电源，将仪器恢复到实验前状态。

五．实验数据处理

实验管直径：d1=D1=1.03*10^-2m d2=d3=d4=D2=1.93*10^-2m d5=d6=D3=1.01*10^-2m

实验管长度：L1-2= 12*10^-2；L2-3= 24*10^-2m；L3-4=12*10^-2m；L4-b=6*10^-2m；

Lb-5=6*10^-2m；L5-6=6*10^-2m

实验数据计算表

六．思考题

为什么本实验中压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影响实验结果？

在管道中的，水头损失直接反应于水头压力。测力水头两端压差就等于水头损失。如果管道

倾斜安装，不影响实验结果。但压差计应垂直，如果在特殊情况下无法垂直，可乘以倾斜角

度转化值。

文丘里综合型实验

一．实验目的和要求

1、了解文丘里流量计的构造、原理和适用条件，率定流量因素μ。

2、掌握应用气—水多管压差计量测压的方法

3、通过确定文丘里流量计最大允许过流量的设计性实验，体验理论分析和实验相结合的

研究过程。

二．实验原理

根据能量方程式和连续性方程式，可得不计阻力作用时的文氏管过水能力关系式

式中：Δh为两断面测压管水头差。

由于阻力的存在，实际通过的流量Q恒小于Q’。今引入一无量纲系数µ=Q/Q’（μ称为流

量系数），对计算所得的流量值进行修正。

即

另，由水静力学基本方程可得气—水多管压差计的Δh为

三、实验方法与步骤

(1)排气方法

多管压差计12及其连接管的排气：水箱溢满状态下，开关调节阀14数次，在开关交替时，停顿操作片刻，滞留水体中的空气即通过实验管道排除，排气后测压管液面滑尺读数h1-h2=h3-h4为0，h的下标为测压管的序号。压差传感器9及其两连接管的排气。

（2）调节多管压差计

全开调节阀14检查各测压管液面是否处于滑尺读数范围内？否则，按下列步骤调节：1、关阀14，拧开气阀11，待各测压管中液位稳定后，将清水注入压差计12中编号2、3的测管内；2、拧紧气阀11，全开调节阀14，若压差计2中编号为1、3的测压管液面上升过高，可微微松开相应的气阀11。

（3）调节压差电测仪

关闭阀门14的情况下，文丘里流量计中充满水但流速为零。此时，测点1和2压差应为零，电测仪读值也应为零；若不为零，可旋转电测仪面板上的调零旋钮，使读值为零。

（4）测压管水头差h测量

1、读取气—水多管压差计12各测压管的液面读数，。

2、直接读取压差电测仪8的读数值。

（5）真空度测量

实验时，将电测仪传感器低压端用连通管连接于文丘里流量计后颈处，电测仪传感器高压端（即红色点）端接通大气，并调整传感器放置高度，使高压端口与文丘里流量计后颈处的测点齐平。此时，即可测量测点的真空度。

（6）流量测量

实验流量用调节阀14调节，用称重法测量。

四．实验注意事项

○1流量计要与管道同心

○2垫片要与管道同心，不能凸出于管道中

○3两根导压管的最高端的高度要一致

○4要有取压的根部阀（截止阀）

○5防冻

○6气体的导压管应向上引出，液体的应向下引出。

五．实验数据处理

1.记录有关信息及实验常数

实验设备名称：文透利实验仪d1=1.40*10^-2m d2=0.698*10^-2m 水温T=12.8℃

2.实验数据记录及计算结果