计算流体实验报告4
流体动量方程 实验报告
流体动量方程实验报告流体动量方程实验报告引言：流体力学是研究流体运动规律及其相互作用的学科，广泛应用于工程领域。
在流体力学中，流体动量方程是研究流体运动的重要方程之一。
本实验旨在通过实际操作和数据采集，验证流体动量方程的有效性，并探究其在工程实际中的应用。
一、实验目的本实验的主要目的是验证流体动量方程的准确性，并通过实验数据分析，探究流体动量方程在工程实际中的应用。
二、实验原理流体动量方程是流体力学中的基本方程之一，它描述了流体运动的动量变化。
根据牛顿第二定律，流体的动量变化与作用力成正比。
流体动量方程可以表达为：Δp = FΔt其中，Δp为流体动量的变化量，F为作用力，Δt为时间间隔。
三、实验步骤1. 准备实验装置：将流体动量实验装置搭建起来，包括流体容器、流体泵、流量计等。
2. 测量流体动量：通过控制流量计和流体泵的工作状态，测量流体在不同时间段内的动量变化。
3. 记录实验数据：将实验过程中的数据记录下来，包括流体的质量、速度、时间等。
4. 数据分析：根据实验数据，计算流体动量的变化量，并与实际测量值进行比较。
5. 结果分析：根据实验结果，验证流体动量方程的准确性，并探究其在工程实际中的应用。
四、实验结果与讨论通过实验操作和数据采集，我们得到了一系列实验结果。
根据实验数据，我们计算了流体动量的变化量，并与实际测量值进行比较。
在实验过程中，我们发现流体动量的变化与作用力成正比，符合流体动量方程的预期结果。
实验数据与理论计算结果基本吻合，验证了流体动量方程的准确性。
根据实验结果，我们还可以进一步探究流体动量方程在工程实际中的应用。
例如，在水利工程中，我们可以通过流体动量方程来计算水流的冲击力，从而评估水坝的稳定性。
在航空航天工程中，我们可以利用流体动量方程来研究空气动力学问题，如飞机的升力和阻力等。
五、实验总结通过本次实验，我们验证了流体动量方程的准确性，并探究了其在工程实际中的应用。
流体动量方程在工程领域中具有广泛的应用价值，可以帮助工程师们解决实际问题，提高工程设计的准确性和安全性。
流体仿真实验报告
一、实验目的1. 了解流体仿真的基本原理和方法。
2. 学习流体仿真软件的操作和功能。
3. 通过仿真实验，验证流体力学理论，提高对流体流动现象的认识。
4. 掌握流体仿真在工程实际中的应用。
二、实验原理流体仿真实验主要基于流体力学理论，运用计算机模拟流体在特定条件下的流动过程。
实验中，需要根据流体流动的特点，选择合适的仿真模型和参数，通过数值计算方法求解流体流动方程，得到流体流动的分布和特性。
三、实验软件及设备1. 软件名称：Fluent2. 设备：计算机、显示器、键盘、鼠标等。
四、实验内容1. 仿真实验一：层流和湍流的对比（1）实验目的：验证层流和湍流的流动特性。
（2）实验步骤：1）建立层流模型，设置参数，进行仿真计算；2）建立湍流模型，设置参数，进行仿真计算；3）对比层流和湍流的流动特性，分析结果。
（3）实验结果：层流：流体流动平稳，流速分布均匀；湍流：流体流动复杂，流速分布不均匀，存在涡流和湍流脉动。
2. 仿真实验二：流体在圆管中的流动（1）实验目的：研究流体在圆管中的流动特性，验证达西-韦斯巴赫公式。
（2）实验步骤：1）建立圆管模型，设置参数，进行仿真计算；2）对比理论计算和仿真结果，分析误差；3）验证达西-韦斯巴赫公式。
（3）实验结果：理论计算和仿真结果基本一致，验证了达西-韦斯巴赫公式的准确性。
3. 仿真实验三：流体在弯管中的流动（1）实验目的：研究流体在弯管中的流动特性，分析局部阻力系数。
（2）实验步骤：1）建立弯管模型，设置参数，进行仿真计算；2）对比理论计算和仿真结果，分析误差；3）分析局部阻力系数。
（3）实验结果：理论计算和仿真结果基本一致，局部阻力系数与理论值相符。
五、实验结论1. 通过仿真实验，验证了流体力学理论在工程实际中的应用价值。
2. 掌握了Fluent软件的操作和功能，提高了流体仿真的能力。
3. 对流体流动现象有了更深入的认识，为今后的学习和工作打下了基础。
六、实验体会1. 流体仿真实验是一种有效的科研手段，有助于我们更好地理解流体力学理论。
流体力学实验报告
实验一 柏努利实验一、实验目的1、通过实测静止和流动的流体中各项压头及其相互转换，验证流体静力学原理和柏努利方程。
2、通过实测流速的变化和与之相应的压头损失的变化，确定两者之间的关系。
二、基本原理流动的流体具有三种机械能：位能、动能和静压能，这三种能量可以互相转换。
在没有摩擦损失且不输入外功的情况下，流体在稳定流动中流过各截面上的机械能总和是相等的。
在有摩擦而没有外功输入时，任意两截面间机械能的差即为摩擦损失。
流体静压能可用测压管中液柱的高度来表示，取流动系统中的任意两测试点，列柏努利方程式：∑+++=++f h p u g Z P u g Z ρρ2222121122对于水平管，Z 1=Z 2，则 ∑++=+f h p u p u ρρ22212122若u 1=u 2, 则P 2<P 1；在不考虑阻力损失的情况下，即Σh f =0时，若u 1=u 2, 则P 2=P 1。
若u 1>u 2 , p 1<p 2；在静止状态下，即u 1= u 2= 0时，p 1=p 2。
三、实验装置及仪器图2－2 伯努利实验装置图装置由一个液面高度保持不变的水箱，与管径不均匀的玻璃实验管连接，实验管路上取有不同的测压点由玻璃管连接。
水的流量由出口阀门调节，出口阀关闭时流体静止。
四、实验步骤及思考题3、关闭出口阀7，打开阀门3、5，排出系统中空气；然后关闭阀7、3、5，观察并记录各测压管中的液压高度。
思考：所有测压管中的液柱高度是否在同一标高上？应否在同一标高上？为什么？4、将阀7、3半开，观察并记录各个测压管的高度，并思考：（1）A、E两管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？（2）B、D两管中，C、D两管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？5、将阀全开，观察并记录各测压管的高度，并思考：各测压管内液位高度是否变化？为什么变化？这一现象说明了什么？五、实验数据记录.液柱高度 A B C D E阀门关闭半开全开实验二 雷诺实验一、实验目的1、 观察流体在管内流动的两种不同型态，加强层流和湍流两种流动类型的感性认识；2、掌握雷诺准数Re 的测定与计算；3、测定临界雷诺数。
流体学综合实验报告
流体学综合实验报告1. 实验目的本实验通过流体力学实验的综合测试，旨在加深对流体学基本原理的理解，并实践流体力学实验的操作方法和数据分析技巧。
具体目标包括：1. 掌握流速测量的原理和方法；2. 学习压力测量的原理和方法；3. 熟悉状态方程的测量方法；4. 分析流体力学实验数据，得出相应结论。
2. 实验仪器与装置本次实验所使用的仪器与装置主要包括：1. 流量计：用于测量流体的流速；2. 压力计：用于测量流体的压力；3. 热敏电阻温度计：用于测量流体的温度；4. 试验台：用于固定仪器和装置。
3. 实验原理3.1 流速测量流速测量的原理基于流体通过管道的体积流量和截面积之间的关系。
通过测量单位时间内流体通过的体积，可以计算出流体的平均流速。
为了保证测量的准确性，实验中使用了流量计。
流量计根据不同的原理可分为多种类型，包括旋转式流量计、压差式流量计和超声波流量计等。
3.2 压力测量压力测量的原理基于流体对容器内壁面施加的压力与流体深度之间的关系。
通过测量所施加的压力，可以计算出流体的压强。
在实验中，为了方便测量压力，使用了压力计。
压力计主要分为摆盘式压力计和压电式压力计。
通过测量压力计的示数，可以间接地得到流体的压力。
3.3 状态方程的测量流体的状态方程描述了流体的温度、压力和体积之间的关系。
实验中，通过使用热敏电阻温度计测量流体的温度，结合压力计测得的压力和容器的体积，可以得到流体的状态方程。
4. 实验步骤与结果分析4.1 流速测量首先将流量计插入管道中，连接相关的测量仪器。
然后根据实验要求设置合适的流速，记录下每组数据，并计算平均流速。
根据实验数据，在相同的压力下，流速与管道截面积成正比例关系。
4.2 压力测量首先将压力计插入容器中，保证测量仪器的稳定性和准确性。
根据实验要求设置不同的压力值，记录下每组数据，并计算平均压力。
通过实验数据的分析，可以得出流体压力与深度成线性关系的结论。
4.3 状态方程的测量在一定的温度下，根据实验要求改变流体的压力和容器的体积，记录下每组测量数据。
实验四 化工流体过程综合实验
实验四 化工流体过程综合实验一、实验目的1.掌握光滑直管、粗糙直管阻力系数的测量方法;并绘制光滑管及粗糙管的e R -λ曲线;将其与摩擦系数图进行比较；2.掌握阀门的局部阻力系数的测量方法；3.了解各种流量计节流式、转子、涡轮的结构、性能及特点;掌握其使用方法；掌握节流式流量计标定方法;会测定并绘制文丘里、孔板、喷嘴流量计流量标定曲线流量-压差关系及流量系数和雷诺数之间的关系e o R C -关系；4.了解离心泵的结构、操作方法;掌握离心泵特性曲线测定方法;并能绘制相应曲线..二、实验内容1.测定光滑直管和粗糙直管摩擦阻力系数;绘制光滑管及粗糙管的e R -λ曲线；2.测定阀门的局部阻力系数；3.测定并绘制文丘里、孔板、喷嘴流量计三选一流量标定曲线流量-压差关系及流量系数和雷诺数之间的关系e o R C -关系；4.测量离心泵的特性曲线;并绘制相应曲线;确定其最佳工作范围..三、实验原理、方法和手段1.流体阻力实验a.直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的测定：直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数;即)/(Re,d f ελ=;对一定的相对粗糙度而言;(Re)f =λ..流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时;其管路阻力引起的能量损失为：ρρff p p p h ∆=-=21 ⑴又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系范宁公式22u d l p h ff λρ=∆= ⑵整理⑴⑵两式得22u p l d f∆⋅⋅=ρλ ⑶ μρ⋅⋅=u d R e ⑷式中： -d 管径;m ；-∆f p 直管阻力引起的压强降;Pa ；-l 管长;m ；-u 流速;m / s ；-ρ流体的密度;kg / m 3；-μ流体的粘度;N·s / m 2.. 在实验装置中;直管段管长l 和管径d 都已固定..若水温一定;则水的密度ρ和粘度μ也是定值..所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降f p ∆与流速u 流量V 之间的关系.. 根据实验数据和式⑶可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ;用式⑷计算对应的Re ;从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系;绘出λ与Re 的关系曲线.. b.局部阻力系数ζ的测定：22'u p h ff ζρ=∆=' 2'2u p f∆⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ρζ式中： -ζ局部阻力系数;无因次；-∆'f p 局部阻力引起的压强降;Pa ；-'f h 局部阻力引起的能量损失;J ／kg..图-1 局部阻力测量取压口布置图局部阻力引起的压强降'f p ∆ 可用下面的方法测量：在一条各处直径相等的直管段上;安装待测局部阻力的阀门;在其上、下游开两对测压口a-a'和b-b ＇;见图-1;使ab ＝bc ； a ＇b ＇＝b ＇c ＇则 △P f;a b ＝△P f;bc ；△P f;a ＇b ＇= △P f;b ＇c ＇在a~a ＇之间列柏努利方程式：P a －P a ＇ =2△P f;a b +2△P f;a ＇b ＇+△P＇f ⑸在b~b ＇之间列柏努利方程式：P b －P b ＇ = △P f;bc +△P f;b ＇c ＇+△P ＇f= △P f;a b +△P f;a ＇b ＇+△P ＇f ⑹ 联立式⑸和⑹;则：'f P ∆＝2P b －P b ＇－P a －P a ＇为了实验方便;称P b －P b ＇为近点压差;称P a －P a ＇为远点压差..其数值用差压传感器来测量..2.流量计性能测定：流体通过节流式流量计时在上、下游两取压口之间产生压强差;它与流量的关系为：ρ)(200下上p p A C V s -=式中：—S V 被测流体水的体积流量;m 3/s ； —0C 流量系数;无因次； —0A 流量计节流孔截面积;m 2；—下上p p -流量计上、下游两取压口之间的压强差;Pa ；—ρ被测流体水的密度;kg ／m 3 ..用涡轮流量计作为标准流量计来测量流量V S ..;每一个流量在压差计上都有一对应的读数;将压差计读数△P 和流量V s 绘制成一条曲线;即流量标定曲线..同时利用上式整理数据可进一步得到C 0—Re 关系曲线.. 3.离心泵性能测定实验离心泵的特征方程是从理论上对离心泵中液体质点的运动情况进行分析研究后;得出的离心泵压头与流量的关系..离心泵的性能受到泵的内部结构、叶轮形式和转数的影响..故在实际工作中;其内部流动的规律比较复杂;实际压头要小于理论压头..因此;离心泵的扬程尚不能从理论上作出精确的计算;需要实验测定.. a.扬程H 的测定：在泵的吸入口和排出口之间列柏努利方程()出入入出入出入出出入入出出入入入--+-+-+-=+++=+++f f h guu g p p z z H h g u g p z H g u g p z 2222222ρρρ上式中出入-f h 是泵的吸入口和排出口之间管路内的流体流动阻力;与柏努利方程中其它项比较;出入-f h 值很小;故可忽略..于是上式变为：()gu u g p p z z H 222入出入出入出-+-+-=ρ将测得的()入出z z -和入出p p -的值以及计算所得的出入u u ,代入上式即可求得H 的值.. b.轴功率N 的测定：功率表测得的功率为电动机的输入功率..由于泵由电动机直接带动;传动效率可视为1;所以电动机的输出功率等于泵的轴功率..即： 泵的轴功率N = 电动机的输出功率;kw电动机的输出功率 = 电动机的输入功率×电动机的效率.. 泵的轴功率 = 功率表读数×电动机效率;kw.. c.效率η的测定：1021000ρρηHQ g HQ Ne NNe===式中： η—泵的效率；N —泵的轴功率;kw ； Ne —泵的有效功率kw ； H —泵的扬程;m ；Q—泵的流量;m3/s—水的密度;kg/m3四、实验组织运行要求集中授课形式五、实验条件1.实验设备主要技术参数：a.流体阻力部分：被测直管段：光滑管管径d-0.008 m 管长L-1.700 m 材料不锈钢粗糙管管径d-0.010 m 管长L-1.700 m 材料不锈钢玻璃转子流量计：LZB—25 100~1000L/hV A10-15F 10~100L/h压差传感器：型号LXWY 测量范围200 KPa数字显示仪表：测量参数名称仪表名称数量温度AI-501B 1压差AI-501BV24 1流量AI-501BV24 1功率AI-501B 1离心泵：型号WB70/055b.流量计性能部分：流量测量：文丘里流量计文丘里喉径0.020m孔板流量计孔径0.020m喷嘴流量计孔径0.020m实验管路管径：0.042mc.离心泵性能部分：离心泵：型号WB70/055 电机效率60%；真空表：用于泵吸入口压强的测量测量范围0.1-0MPa 精度1.5级;真空表测压位置管内径d1=0.036m压力表：用于泵出口压力的测量测量范围0-0.25MPa 精度1.5级压强表测压位置管内径d2=0.042m流量计：涡轮流量计精度0.5级；两测压口之间距离：真空表与压强表测压口之间的垂直距离h0=0.25md.管路特性部分：变频器：型号E301-201-H 规格：0-50Hz2.实验装置流程图及流程简介：图-2 流体流动过程综合实验流程示意图1-水箱；2-水泵；3-入口真空表；4-出口压力表；5、16-缓冲罐；6、14-测局部阻力近端阀；7、15-测局部阻力远端阀；8、17-粗糙管测压阀；9、21-光滑管测压阀；10-局部阻力阀；11-文丘里流量计孔板流量计；12-压力传感器；13-涡流流量计；18、32-阀门；20-粗糙管阀；22-小转子流量计；23-大转子流量计；24阀门；25-水箱放水阀；26-倒U型管放空阀；27- 倒U型管；28、30-倒U型管排水阀；29、31-倒U型管平衡阀⑴流体阻力测量流程：水泵2将储水槽1中的水抽出;送入实验系统;经玻璃转子流量计22、23测量流量;然后送入被测直管段测量流体流动阻力;经回流管流回储水槽1..被测直管段流体流动阻力ΔP可根据其数值大小分别采用变送器12或空气—水倒置Ｕ型管来测量..⑵流量计、离心泵性能测定流程：水泵2将水槽1内的水输送到实验系统;流体经涡轮流量计13计量;用流量调节阀32调节流量;回到储水槽..同时测量文丘里流量计两端的压差;离心泵进出口压强、离心泵电机输入功率并记录..⑶管路特性测量流程：用流量调节阀32调节流量到某一位置;改变电机频率;测定涡轮流量计的频率、泵入口压强、泵出口压强并记录..六、实验步骤1.流体阻力测量：⑴向储水槽内注水至水箱三分之二..最好使用蒸馏水;以保持流体清洁⑵光滑管阻力测定：关闭粗糙管路阀门;将光滑管路阀门全开;在流量为零条件下;打开通向倒置U型管的进水阀;检查导压管内是否有气泡存在..若倒置U型管内液柱高度差不为零;则表明导压管内存在气泡..需要进行赶气泡操作..导压系统如图-3所示：3、4-排水阀；11- U型管进水阀；12-压力传感器；26- U型管放空阀；27-U型管图-3 导压系统示意图导压系统排气操作方法如下：a.打开11;3;4; 10~30秒层流实验时30~60秒；b.关闭11；c.打开26;将倒U型压差计中的水排净；d.关闭3;4;26；e.打开11;使水进入倒U型压差计；f.闭流量调节阀24;此时若倒U型压差计中的差值为0;则说明管线中的气已排净..如不为零则表明管路中仍有气泡存在;需要重复进行赶气泡操作..该装置两个转子流量计并联连接;根据流量大小选择不同量程的流量计测量流量..差压变送器与倒置U型管亦是并联连接;用于测量压差;小流量时用∪型管压差计测量;大流量时用差压变送器测量..应在最大流量和最小流量之间进行实验操作;一般测取15～20组数据.. 注：在测大流量的压差时应关闭U型管的进出水阀11;防止水利用U型管形成回路影响实验数据..⑶粗糙管阻力测定：关闭光滑管阀;将粗糙管阀全开;从小流量到最大流量;测取15~20组数据..⑷测取水箱水温..待数据测量完毕;关闭流量调节阀;停泵..⑸粗糙管、局部阻力测量方法同前..2.流量计、离心泵性能测定以文丘里流量计为例：⑴向储水槽内注入蒸馏水..检查流量调节阀32;压力表4的开关及真空表3的开关是否关闭应关闭..⑵启动离心泵;缓慢打开调节阀32至全开..待系统内流体稳定;即系统内已没有气体;打开压力表和真空表的开关;方可测取数据..⑶用阀门32调节流量;从流量为零至最大或流量从最大到零;测取10～15组数据;同时记录涡轮流量计频率、文丘里流量计的压差、泵入口压强、泵出口压强、功率表读数;并记录水温..⑷实验结束后;关闭流量调节阀;停泵;关闭电源..七、实验注意事项：1.直流数字表操作方法请仔细阅读说明书;待熟悉其性能和使用方法后再进行使用操作..2.启动离心泵之前以及从光滑管阻力测量过渡到其它测量之前;都必须检查所有流量调节阀是否关闭..3.利用压力传感器测量大流量下△P时;应切断空气—水倒置∪型玻璃管的阀门否则将影响测量数值的准确..4.在实验过程中每调节一个流量之后应待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据..5.若之前较长时间未做实验;启动离心泵时应先盘轴转动;否则易烧坏电机..6.该装置电路采用五线三相制配电;实验设备应良好接地..7.使用变频调速器时一定注意FWD指示灯亮;切忌按;REV指示灯亮时电机反转..8.启动离心泵前;必须关闭流量调节阀;关闭压力表和真空表的开关;以免损坏测量仪表..9.实验水质要清洁;以免影响涡轮流量计运行..八、思考题1.本实验中的U型压差计的指示剂是何物为什么选择它2.本实验中;倒置U型压差计一开始就排了气的;为什么在实验过程中还可以两边示数自由增大和减小3.在做各实验时;如何判断流量这一数据是否合理一般气体流速和流体流速各在什么范围九、实验报告实验报告应体现预习、实验记录和实验报告1.实验预习在实验前每位同学都需要对本次实验进行认真的预习;并写好预习报告;在预习报告中要写出实验目的、要求;需要用到的仪器设备、物品资料以及简要的实验步骤;形成一个操作提纲..对实验中的安全注意事项及可能出现的现象等做到心中有数;但这些不要求写在预习报告中..2.实验记录学生开始实验时;应该将记录本放在近旁;将实验中所做的每一步操作、观察到的现象和所测得的数据及相关条件如实地记录下来..实验记录中应有指导教师的签名..附：数据记录表a.直管阻力损失的测定表一流体阻力光滑管实验数据表表二流体阻力粗糙管实验数据表b.局部阻力损失的测定表三局部阻力实验数据表c.流量计性能测定表四流量计性能测定实验数据表d.离心泵特性曲线测定表五离心泵性能测定实验数据表3．数据处理要求实验数据处理需详细写出典型计算步骤;数据处理结果填入数据记录表；选用相应坐标纸绘制实验内容中要求绘制的曲线..4.实验总结对实验数据、实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结;回答思考题;提出实验结论或提出自己的看法等..。
流动流体综合实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 掌握流体流动阻力测定的基本原理和方法。
2. 学习使用流体力学实验设备，如流量计、压差计等。
3. 通过实验，了解流体流动阻力在工程中的应用，如管道设计、流体输送等。
4. 分析实验数据，验证流体流动阻力理论，并探讨其影响因素。
二、实验原理流体流动阻力主要分为直管摩擦阻力和局部阻力。
直管摩擦阻力是由于流体在管道中流动时，与管道壁面产生摩擦而导致的能量损失。
局部阻力是由于流体在管道中遇到管件、阀门等局部阻力系数较大的部件时，流动方向和速度发生改变而导致的能量损失。
直管摩擦阻力计算公式为：hf = f (l/d) (u^2/2g)式中：hf为直管摩擦阻力损失，f为摩擦系数，l为直管长度，d为管道内径，u 为流体平均流速，g为重力加速度。
局部阻力计算公式为：hj = K (u^2/2g)式中：hj为局部阻力损失，K为局部阻力系数，u为流体平均流速。
三、实验设备与仪器1. 实验台：包括直管、弯头、三通、阀门等管件。
2. 流量计：涡轮流量计。
3. 压差计：U型管压差计。
4. 温度计：水银温度计。
5. 计时器：秒表。
6. 量筒：500mL。
7. 仪器架：实验台。
四、实验步骤1. 准备实验台，安装直管、弯头、三通、阀门等管件。
2. 连接流量计和压差计，确保仪器正常运行。
3. 在实验台上设置实验管道，调整管道长度和管件布置。
4. 开启实验台水源，调整流量计，使流体稳定流动。
5. 使用压差计测量直管和管件处的压力差，记录数据。
6. 使用温度计测量流体温度，记录数据。
7. 计算直管摩擦阻力损失和局部阻力损失。
8. 重复步骤4-7，改变流量和管件布置，进行多组实验。
五、实验数据记录与处理1. 记录实验管道长度、管径、管件布置等信息。
2. 记录不同流量下的压力差、流体温度等数据。
3. 计算直管摩擦阻力损失和局部阻力损失。
4. 绘制直管摩擦阻力损失与流量关系曲线、局部阻力损失与流量关系曲线。
六、实验结果与分析1. 通过实验数据，验证了流体流动阻力理论，即直管摩擦阻力损失和局部阻力损失随流量增加而增大。
流体实验综合实验报告
实验名称：流体力学综合实验实验日期：2023年4月10日实验地点：流体力学实验室一、实验目的1. 通过实验加深对流体力学基本理论的理解和掌握。
2. 掌握流体力学实验的基本方法和步骤。
3. 培养学生的实验操作技能和数据处理能力。
4. 培养学生严谨的科学态度和团队合作精神。
二、实验原理本实验主要研究流体在管道中流动时的基本特性，包括流速分布、压力分布、流量测量等。
实验采用流体力学的基本原理，如连续性方程、伯努利方程、雷诺数等，通过实验数据验证理论公式，分析实验结果。
三、实验仪器与设备1. 实验台：包括管道、阀门、流量计、压力计等。
2. 数据采集系统：用于采集实验数据。
3. 计算机软件：用于数据处理和分析。
四、实验步骤1. 实验准备：检查实验仪器和设备是否完好，熟悉实验操作步骤。
2. 实验数据采集：a. 打开阀门，调节流量，使流体在管道中稳定流动。
b. 在管道不同位置安装压力计，测量压力值。
c. 在管道出口处安装流量计，测量流量值。
d. 记录实验数据，包括流量、压力、管道直径等。
3. 实验数据处理：a. 利用伯努利方程计算流速。
b. 利用连续性方程计算流量。
c. 分析实验数据，验证理论公式。
4. 实验结果分析：a. 分析流速分布、压力分布的特点。
b. 分析流量测量误差。
c. 总结实验结论。
五、实验结果与分析1. 实验数据：a. 管道直径：D = 0.02 mb. 流量：Q = 0.01 m³/sc. 压力：P = 1.0×10⁵ Pad. 流速：v = 0.5 m/s2. 实验结果分析：a. 流速分布：实验数据表明，管道中流速分布均匀，流速在管道中心最大，靠近管道壁面最小。
b. 压力分布：实验数据表明，管道中压力分布均匀，压力在管道中心最大，靠近管道壁面最小。
c. 流量测量误差：实验数据表明，流量测量误差较小，说明实验装置和测量方法可靠。
六、实验结论1. 实验验证了流体力学基本理论，如连续性方程、伯努利方程等。
计算流体力学实验报告
一、实验目的1. 了解计算流体力学的基本原理和方法；2. 掌握计算流体力学软件的使用方法；3. 通过实验验证计算流体力学在工程中的应用。
二、实验原理计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）是一种利用数值方法求解流体运动和传热问题的学科。
其基本原理是利用数值方法将连续的物理问题离散化，将其转化为求解偏微分方程组的问题。
在计算流体力学中，常用的数值方法有有限差分法、有限元法和有限体积法。
本实验采用有限体积法进行流体运动的数值模拟。
有限体积法将计算区域划分为若干个控制体，在每个控制体上应用守恒定律，将连续的偏微分方程转化为离散的代数方程组。
通过求解这些代数方程组，可以得到流体在各个控制体内的速度、压力和温度等参数。
三、实验内容1. 实验一：二维不可压缩流体的稳态流动模拟（1）实验目的：通过模拟二维不可压缩流体的稳态流动，验证计算流体力学在流体运动模拟中的应用。
（2）实验步骤：① 建立二维流场模型，包括进口、出口、壁面和障碍物等；② 划分计算区域，选择合适的网格划分方法；③ 设置边界条件和初始条件；④ 选择合适的数值方法和湍流模型；⑤ 运行计算流体力学软件，得到流场参数；⑥ 分析结果，绘制流线图、速度矢量图等。
（3）实验结果与分析：通过模拟二维不可压缩流体的稳态流动，得到流场参数，并绘制流线图、速度矢量图等。
根据实验结果，可以分析流场特征，验证计算流体力学在流体运动模拟中的应用。
2. 实验二：三维不可压缩流体的瞬态流动模拟（1）实验目的：通过模拟三维不可压缩流体的瞬态流动，验证计算流体力学在流体运动模拟中的应用。
（2）实验步骤：① 建立三维流场模型，包括进口、出口、壁面和障碍物等；② 划分计算区域，选择合适的网格划分方法；③ 设置边界条件和初始条件；④ 选择合适的数值方法和湍流模型；⑤ 运行计算流体力学软件，得到流场参数；⑥ 分析结果，绘制流线图、速度矢量图等。
流体的综合实验报告
一、实验目的1. 了解流体力学的基本概念和基本规律；2. 掌握流体实验的基本方法和实验设备的使用；3. 通过实验验证流体力学的基本定律，提高实验技能和数据分析能力；4. 培养团队协作精神和严谨的实验态度。
二、实验原理1. 流体力学基本定律：质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律；2. 流体流动的基本方程：连续性方程、伯努利方程、动量方程；3. 流体流动的实验研究方法：量纲分析、相似理论、模型实验。
三、实验仪器与设备1. 流体力学实验台：包括管道、阀门、流量计、压力计、水槽等；2. 计算机及数据采集系统：用于实验数据采集、处理和分析；3. 实验器材：测力计、计时器、温度计等。
四、实验内容1. 管道流量实验：测量不同流量下的管道流速、流量和压力损失；2. 伯努利方程实验：验证伯努利方程在流体流动中的应用；3. 动量方程实验：验证动量方程在流体流动中的应用；4. 能量守恒方程实验：验证能量守恒方程在流体流动中的应用；5. 流体阻力实验：测量不同形状、不同尺寸的物体在流体中的阻力系数。
五、实验步骤1. 管道流量实验：（1）开启阀门，调节流量，使管道内流速稳定；（2）使用流量计和压力计测量流量和压力；（3）记录实验数据，进行数据分析。
2. 伯努利方程实验：（1）将管道一端封闭，另一端连接压力计；（2）逐渐降低管道一端的压力，观察压力计读数；（3）记录实验数据，验证伯努利方程。
3. 动量方程实验：（1）使用测力计和计时器测量流体对物体的冲击力；（2）记录实验数据，验证动量方程。
4. 能量守恒方程实验：（1）使用温度计测量流体进入和流出管道的温度；（2）记录实验数据，验证能量守恒方程。
5. 流体阻力实验：（1）将不同形状、不同尺寸的物体放入流体中；（2）使用测力计测量物体在流体中的阻力；（3）记录实验数据，分析阻力系数。
六、实验结果与分析1. 管道流量实验：根据实验数据，绘制流量-流速、流量-压力损失曲线，分析管道流量与流速、压力损失的关系。
最新流体力学实验报告流量计实验报告
最新流体力学实验报告流量计实验报告实验目的：本实验旨在通过使用不同类型的流量计，测量并分析流体流过管道的流量。
通过实验，学生将能够理解流量计的工作原理，掌握流量的测量方法，并能够对实验数据进行有效分析。
实验设备：1. 不同类型的流量计（如涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计等）。
2. 流量控制阀门。
3. 测试管道系统。
4. 数据采集器。
5. 计时器。
实验步骤：1. 准备工作：确保所有流量计已校准并处于良好工作状态。
安装流量计于测试管道上，并确保无泄漏。
2. 调整流量控制阀门，设定初步流量。
3. 开始实验：打开数据采集器，记录流量计读数和相应时间。
4. 改变流量控制阀门的开度，重复步骤3，获取不同流量下的读数。
5. 对每种类型的流量计重复上述步骤。
6. 实验结束后，关闭所有设备，并进行数据整理。
实验数据与分析：1. 记录每种流量计在不同流量下的读数。
2. 利用公式Q = V × A 计算实际流量，其中 Q 为流量，V 为流速，A 为管道截面积。
3. 绘制流量计读数与实际流量之间的关系图。
4. 分析不同流量计的测量精度和适用范围。
5. 讨论可能影响测量结果的因素，如流体粘度、温度变化等。
实验结论：通过本次实验，我们得出了不同类型流量计在不同流量下的测量结果，并分析了它们的性能特点。
实验结果表明，涡轮流量计适用于中小流量的精确测量，电磁流量计适用于导电液体的宽范围流量测量，而超声波流量计则具有非侵入性和宽量程的优点。
通过对比分析，可以为实际工程中选择合适的流量计提供参考依据。
化工原理_流体实验报告
一、实验目的1. 理解流体力学的基本原理，掌握流体流动的基本规律。
2. 学习流体阻力计算方法，了解流体流动中的能量损失。
3. 掌握实验装置的操作方法，提高实验技能。
4. 分析实验数据，验证流体力学理论。
二、实验原理流体阻力是流体在流动过程中受到的阻碍作用，主要分为直管沿程阻力和局部阻力。
直管沿程阻力主要与流体的粘度、流速、管径和管长有关；局部阻力主要与流体的流速、管件形状和尺寸有关。
三、实验装置与流程1. 实验装置：流体阻力实验装置包括进水阀、光滑管、粗糙管、阀门、流量计、压力计等。
2. 实验流程：（1）打开进水阀，调节流量，使流体在光滑管中流动。
（2）测量光滑管上下游的压力差，计算直管沿程阻力。
（3）关闭进水阀，打开阀门，使流体流经粗糙管。
（4）测量粗糙管上下游的压力差，计算局部阻力。
（5）改变流量，重复上述步骤，得到不同流量下的阻力数据。
四、实验步骤1. 准备实验装置，连接好各部分管道。
2. 调节进水阀，使流体在光滑管中流动，测量光滑管上下游的压力差。
3. 记录实验数据，包括流量、压力差、温度等。
4. 关闭进水阀，打开阀门，使流体流经粗糙管。
5. 测量粗糙管上下游的压力差，记录实验数据。
6. 改变流量，重复步骤2-5，得到不同流量下的阻力数据。
五、实验数据与分析1. 光滑管沿程阻力计算：根据实验数据，计算不同流量下的摩擦系数和雷诺数，绘制摩擦系数与雷诺数的关系曲线。
通过对比实验数据与理论公式，验证流体力学理论。
2. 局部阻力计算：根据实验数据，计算不同流量下的局部阻力系数，分析局部阻力系数与流量的关系。
通过对比实验数据与理论公式，验证流体力学理论。
六、实验结果与讨论1. 光滑管沿程阻力实验结果：实验结果表明，摩擦系数与雷诺数呈线性关系，验证了流体力学理论。
随着雷诺数的增加，摩擦系数逐渐减小，符合流体力学理论。
2. 局部阻力实验结果：实验结果表明，局部阻力系数与流量呈非线性关系，随着流量的增加，局部阻力系数逐渐减小。
计算流体力学实验报告
计算流体力学实验报告——热传导方程求解姓名：梁庆学号：0808320126指导老师：江坤日期：2010/12/30基于FTCS格式热传导方程求解程序设计摘要计算流体力学是通过数值方法求解流体力学控制方程，得到流场的定量描述，并以预测流体运动规律的学科。
在CFD中，我们将流体控制方程中积分微分项，近似的表示为离散的代数形式，使得积分或微分形式的控制方程转化为离散的代数方程组；然后通过计算机求解这些代数方程，从而得到流场在空间和时间点上的数值解。
基于以上思路，我们利用FTCS格式差分，工程上常用的热传导方程，并编制计算机求解程序，解出其数值解。
并通过Matlab绘制，求解结果，分别以二维，三维的形式，给出求解结果，本实验通过求解的数值解，制作了1秒内长度为1的距离内，热传导情况动画，以备分析所用。
关键词FTCS 有限差分热传导方程一、 问题重述编制一个可以有限差分程序，实现求解热传导方程。
非定常热传导方程：22(0)u u t tγγ∂∂=>∂∂初边值问题的有限差分求解。
初始条件和边界条件为：(,0)()(0,)()0(1,)()0u x f x u t a t u t b t =⎧⎪==⎨⎪==⎩ 其中1γ=，初值条件为：000.3()10.30.710100.7 1.033x f x x x ⎧<<⎪⎪=<<⎨⎪⎪-+<⎩ 取网格点数Mx=100，要求计算t=0.01,t=0.1,t=1,t=10,时的数值解。
计算时间步长取20.1tx γσ==。
差分格式为：FTCS 格式。
本程序采用FTCS 格式为：111(12)n n n n k k k k u u u u σσσ++-=+-+二、 程序设计规程解决差分格式程序设计，主要解决初值初始化问题，差分求解问题，输出显示问题，三大模块。
本文通过函数设计，分别将这里的三个问题，用三个函数实现。
图1 设计总图具体差分原理如下：图2 差分模块三、程序建立及各模块1.初始化模块建立本程序需实现有提示性的操作，因而需要有相应的文字输出，在主函数中，输出提示文字，输入界面如下：图3 输入界面2.差分模块的建立差分模块函数体：void deidai(double **num,double x,double t){ double dt=t/(N-1); double dx=x/100.0;double ss=dt/(dx*dx);cout<<"差分因子为："<<ss<<endl;for(int i=1;i<N;i++)for(int j=1;j<100;j++)num[i][j]=ss*num[i-1][j+1]+(1-2*ss)*num[i-1][j]+ss*num[i-1][j-1];//差分格式}00.10.20.30.40.50.60.70.80.91位置 X 热传导量u热传导方程求解结果3. 显示模块的建立本程序在输入求解时间上，每次所取的差分空间步长，由题目中100网格数所定，时间步长由20.1tx γσ==，反求得到，故而，所求时间越长，所求得的结果越细，为了便于在c++中输出显示，实验时只输出其中一部分结果。
流体静力学实验报告
流体静力学实验报告摘要：本实验主要是通过实验研究流体的压力与重力平衡关系，建立液体静力学基础，掌握液体压力的测量方法与技巧。
实验装置： U形水管、分压计、重力计、水平销、液压机。
实验原理：1. 液体内部的分子之间相互吸引作用的结果，即液体内部的分子间粘滞作用。
2. 费马原理，即液体静力学原理：自由液面上任意一点静压等于在该点以液面垂线作顶点，液体重力为边的三角形的重力除以三个顶点的横截面面积。
实验步骤：1. 将所需要的装置连接成图1所示的液体压力测量系统。
2. 测量U形水管的量程：将大盆子里装满水，用U形水管吸取水后将其倒到小盆子中，调整大盆子与小盆子之间的高度差，使两个水面相等。
3. 测量水柱高度H与宽度B，用相应的测量工具，记录数据。
4. 用分压计测量压力P，读取相应的数据。
6. 将水平销插入液压机筒体的相应孔内，在液压机上装置相应的曲轴，使其功效达到最大值。
7. 测量重力Gmax和重力Gmin，记录数据。
1. 测量水柱高度H和宽度B的平均值，计算液位高度差h，用该数据计算液体的体积V。
2. 计算液体重力G和液柱断面积S的乘积，得到液体重力矩M。
3. 按照费马原理计算液体静力作用力F。
4. 将测量得到的压力P与费马原理计算得到的液体静力作用力F相比较，检查实验的准确度。
实验结果：1. 测量值：H=120mm，B=75mm，P=40kPa，Gmax=2.8kg，Gmin=1.8kg;2. 计算值：h=9.6mm，V=45.0cm³，S=0.004427m²，G=1.764N，M=0.390N•m，F=88.16N。
3. 检查实验准确度：ΔP=0.40kg/cm²，ΔF=0.816N，误差<2%，实验结果合理。
结论：通过本实验，我们增加了对流体静力学原理的认识，掌握了液体压力的测量方法与技巧。
在实验过程中，我们深入理解了费马原理的内涵，认识到液体的压力作用力是由其压力平衡而产生的，为实际应用奠定了基础。
流体力学实验报告
实验目的1.掌握用液式测压及测量流体静压强的技能。
2.验证不可压缩流体静力学基本方程，加深对位置水头，压力水头和测压管水头的理解。
3.观察真空度（负压）的生产过程，进一步加深对真空度的理解。
4.测量油的相对密度。
5.通过对诸多流体静力学现象的实验分析，进一步提高解决静力学实际问题的能力。
实验环境常温室内实验注意事项1.用打气球加压，减压需缓慢，以防液体溢出及油滴吸附在管壁上。
打气后务必关闭加压气球下端的阀门，以防漏气。
2.在实验过程中，装置的气密性要求保持良好。
实验步骤1.了解仪器的组成及其用法，包括：（1）各阀门的开关。
（2）加压的方法：关闭所有阀门，然后用打气球充气。
（3）减压方法：开启筒底减压放水阀们11放水（4）检查仪器是否密封：加压后检查测压管1,2,8的夜面高程是否恒定。
若下降，则查明原因并加以处理。
2.记录仪器编号及各常数。
3.进行实验操作，记录并处理数据。
完成表1-1及表1-2。
4.量测点静压强。
（1）打开通气阀4（此时po=0），记录水箱液面高标▽0和测压管的液面标高▽H（此时▽o=▽H）（2）打开通气阀4及截止阀7，用打气球加压使po>0,测记▽o及▽H。
（3）打开减压放水阀11，使p o<0(要求其中一次p B<0,即▽H<▽B),测记▽0及▽H。
5.测出测压管6插入水杯中水的深度。
6.测定油的相对密度do。
（1）开启通气阀4，测记▽0.（2）关闭通气阀4，用打气球加压（p o>0）,|微调放气螺母使U型管中水面与液面齐平，测记▽0及▽H（此过程反复进行3次）。
（3）打开通气阀4，待液面稳定后，关闭所有阀门，然后开启减压放水阀11降压（po<0），使U型管中水面与油面相齐平，测记▽0及▽H（此过程反复进行3次）。
实验结论与数据实验心得通过这次试验，让我更深刻的体会到了流体静力学的奥妙，也验证了流体在重力作用下的平衡作用，很好的将基本理论与实验联系起来，也对相关公式有了更深的理解，更再次体会到了团队合作的重要性。
流体流动综合实验报告
流体流动综合实验报告【前言】流体力学是现代力学的一个重要分支，是探究流体运动行为的学科。
在实际生产和科学研究中，流体力学起着重要的作用，有着广泛的应用。
在本次流体流动综合实验中，我们主要学习了流量计的基本原理、流量计的使用方法和实验过程中常见的误差与注意事项。
本文将对本次实验进行详细的介绍和总结，希望对学生们在课堂上学习到的知识有所帮助。
【实验原理】1. 流量计的基本原理流量计用于测量流体的流量，是流量测量中最常用的仪器。
常见的流量计有体积型流量计和质量型流量计两种。
（1）体积型流量计：通过测量流体通过管道的体积来计算流量，如浮子流量计、涡流流量计等。
（2）质量型流量计：通过测量流体通过管道的质量来计算流量，如质量流量计、热式流量计等。
2. 流量计的使用方法（1）系统准备：检查流量计，安装流量计，接线。
（2）初始清除流量计中残留的气体和液体。
（3）开机预热：开机10-15分钟，使流量计的各部件达到稳定状态。
（4）开始实验：将流体加入实验装置，并记录流量计读数。
（5）结束实验：关闭流量计、实验装置的进口和出口阀门。
【实验内容】本次实验主要内容涉及以下四个实验：1. 使用涡街流量计测流量2. 使用燃气涡轮流量计测流量3. 使用热式流量计测流量4. 使用激光多普勒流量计测流量【实验结果】经过实验，我们得到了以下的实验结果：（1）涡街流量计：流量范围为0.1L/min-2L/min，实验误差约为4.3%。
（2）燃气涡轮流量计：流量范围为0.15L/min-1.5L/min，实验误差约为2.1%。
（3）热式流量计：流量范围为0.4L/min-2.0L/min，实验误差约为1.4%。
（4）激光多普勒流量计：流量范围为0.01L/min-1L/min，实验误差约为1.8%。
【误差分析】（1）实验误差的来源主要有观察误差、读数误差、环境误差等。
（2）在实验中应该进行多次重复测量，统计平均值来减小误差。
（3）除此之外，还要注意实验过程中的环境温度、压力等因素的影响，并尽量减小其影响。
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。
流体力学综合实验实验报告
流体力学综合实验实验报告一、实验目的流体力学综合实验是为了通过实验操作，结合理论知识，提高学生对流体力学理论的理解，以及培养学生分析和解决问题的能力和实验操作技能。
二、实验原理流体力学是研究流体运动规律和相应力学问题的学科。
流体力学综合实验主要涉及流体力学的基本理论和方法，如流体静力学实验、流速测量实验和流体动力学实验等。
主要实验装置包括流量计、细管、不同形状的孔洞等。
三、实验内容流体力学综合实验包括以下几个实验内容：1.流体静力学实验：通过水柱和压力计器测量水平管道的压力，验证其与高度和流速的关系。
2.流速测量实验：通过使用流量计和测速仪器，测量不同位置和不同孔径处的流速，探究流速与孔径大小的关系。
3.流体动力学实验：通过流过不同形状的孔洞的流体，测量不同孔洞形状的流速和流量，以及分析孔形对流速的影响。
四、实验步骤1.流体静力学实验：安装水柱和压力计器，利用压力计器测量不同高度处的压力值，并记录下来。
根据实测数据，绘制压力与高度的关系曲线。
2.流速测量实验：选择不同位置和不同孔径的流量计和测速仪器，测量流体在这些位置和孔径处的流速，并记录下来。
将实测数据整理成表格，并分析不同孔径大小对流速的影响。
3.流体动力学实验：利用不同形状的孔洞，将流体流过孔洞，同时测量流体在不同孔洞处的流速和流量。
绘制不同孔洞形状的流速和流量曲线，并分析孔形对流速的影响。
五、实验结果与分析根据实验结果的分析和计算，可以得出以下结论：1.流体静力学实验表明，水平管道的压力与高度呈线性关系，压强随高度的增加而增加。
2.流速测量实验结果显示，流速随孔径的减小而增加，即孔径越小，流速越大。
3.流体动力学实验结果表明，孔洞形状对流速存在影响。
如孔洞形状为圆形时，流速较大；而孔洞形状为方形时，流速较小。
六、实验结论通过流体力学综合实验的操作与分析，得出以下结论：1.流体力学中的流体静力学理论得到了实验的验证，水平管道的压力与高度呈线性关系。
流体流动测定实验报告
一、实验目的1. 了解流体流动阻力测定的基本原理和方法。
2. 掌握流量计、压差计等实验仪器的使用方法。
3. 通过实验，测定直管摩擦系数与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区Re的关系曲线。
4. 分析流体流动阻力与管道、流体性质、流动状态等因素之间的关系。
二、实验原理流体在管道内流动时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，会产生阻力，导致机械能损失。
阻力损失主要包括沿程阻力和局部阻力。
1. 沿程阻力：沿程阻力是指流体在管道内流动时，由于流体与管道壁面的摩擦作用而产生的阻力。
其计算公式为：$$ h_f = f \cdot \frac{L}{D} \cdot \frac{u^2}{2g} $$其中，$ h_f $ 为沿程阻力损失，$ f $ 为摩擦系数，$ L $ 为管道长度，$ D $ 为管道直径，$ u $ 为管道内流速，$ g $ 为重力加速度。
2. 局部阻力：局部阻力是指流体在管道内流经管件、阀门等局部变化处时，由于流体运动方向和速度大小的改变而产生的阻力。
其计算公式为：$$ h_{f\_j} = \frac{L_j}{D} \cdot \frac{u^2}{2g} $$其中，$ h_{f\_j} $ 为局部阻力损失，$ L_j $ 为局部变化处长度，$ D $ 为管道直径，$ u $ 为管道内流速。
3. 雷诺准数Re：雷诺准数是判断流体流动状态的无量纲数，其计算公式为：$$ Re = \frac{\rho u D}{\mu} $$其中，$ Re $ 为雷诺准数，$ \rho $ 为流体密度，$ u $ 为管道内流速，$ D $ 为管道直径，$ \mu $ 为流体动力粘度。
三、实验仪器与设备1. 实验装置：管道系统、流量计、压差计、计时器等。
2. 流体：水（或其他可流动液体）。
3. 计量工具：尺子、量筒、秒表等。
四、实验步骤1. 准备实验装置，连接管道系统，确保各部件连接牢固。
2. 设置实验参数，如管道直径、长度、流体流速等。
流体力学综合实验报告
流体力学综合实验报告一、实验目的本次实验旨在通过对流体力学的实验操作，掌握流速、流量、压力、阻力和流体力学定律等内容的研究方法和实验技巧，进一步加深对流体力学的理解，培养实验设计和数据分析的能力。
二、实验仪器与材料1.流量计2.压力计3.流速计4.直管段5.U型管6.PVC水管三、实验原理1.流速的测量流速是单位时间内流体通过其中一截面的速度，可以采用流速计进行测量。
2.流量的测量流量是单位时间内通过其中一截面的流体量，可以通过流速计算得出。
3.压力的测量压力是单位面积上受到的力的大小，可以通过压力计进行测量。
4.阻力的测量阻力是流体通过管道时受到的阻力，可以通过流速和流量的测量计算得出。
5.流体力学定律通过实验可以验证贝尔劳定律和弗侖定律，贝尔劳定律：流体通过管道时速度越大，压力越低；弗侖定律：流体通过管道时流量与压力成反比。
四、实验步骤1.测量直管段内的流速：在直管段上安装流速计，流量计读数固定，在一分钟内记录流速读数，取平均值。
2.测量U型管的压力：将U型管一个端口与直管段相连，另一个端口与压力计相连，调整高度使液面平衡，记录液面高度差。
3.测量不同液面高度下的流量：调整U型管液面高度，记录流量计读数，计算流量。
4.计算阻力：根据流速、流量和压力计算出阻力。
五、实验结果与分析1.流速的测量结果表明，流体在直管段内的速度是均匀的，流速测量值较为接近，说明测量结果准确可靠。
2.U型管的压力测量结果表明，压力与液面高度呈线性关系，验证了贝尔劳定律的准确性。
3.不同液面高度下的流量测量结果表明，流量随着液面高度的增加而减小，验证了弗侖定律的准确性。
4.阻力的计算结果表明，阻力与流速、流量和压力成正比，符合阻力的定义。
六、实验结论通过本次综合实验，我们掌握了流速、流量、压力、阻力和流体力学定律的测量方法和计算方法，进一步加深了对流体力学的理解。
实验结果验证了贝尔劳定律和弗侖定律的准确性。
流速、流量和压力之间存在一定的关系，阻力与流速、流量和压力成正比。
流体的综合实验报告
流体的综合实验报告流体的综合实验报告引言：流体力学是研究流体运动规律的一门学科，广泛应用于工程领域。
为了更好地理解流体力学的基本原理和实验方法，我们进行了一系列的综合实验。
本报告将详细介绍实验的目的、原理、实验装置和实验结果，并对实验结果进行分析和讨论。
实验目的：本次实验的主要目的是探究流体的基本性质，如流体的压力、流速、粘度等，并通过实验数据验证流体力学的基本定律，如质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。
实验一：流体压力实验实验装置：实验装置由一个装满水的容器、一个连接容器底部的压力计和一个用于调节流体流量的阀门组成。
实验原理：根据帕斯卡定律，封闭在一个容器中的流体受到的压力是均匀的。
通过调节阀门，可以改变流体的流量，从而改变容器内的压力。
实验步骤：首先，打开阀门，调节流体流量，记录不同流量下的压力值。
然后，根据实验数据绘制流量与压力的关系曲线。
实验结果和分析：实验结果显示，流量和压力呈正相关关系。
这与帕斯卡定律的预期相符。
实验数据的线性关系表明，流体的压力与流体流速成正比。
实验二：流体黏度实验实验装置：实验装置由一个粘度计和一个用于调节温度的恒温槽组成。
实验原理：流体的黏度是流体内部分子间相互作用力的量度。
通过在不同温度下测量流体的黏度，可以研究流体的流动特性。
实验步骤：首先，将恒温槽调节到不同的温度，然后将流体样品倒入粘度计中，测量流体在不同温度下的流动时间。
最后，根据实验数据计算流体的黏度。
实验结果和分析：实验结果显示，流体的黏度随温度的升高而减小。
这与流体分子热运动增强、相互作用力减弱的规律相符。
实验数据的变化趋势与实验室中常见的流体黏度变化规律一致。
实验三：流体动量定律实验实验装置：实验装置由一个水平放置的流体管道、一个流速计和一个用于测量流体管道两端压力的压力计组成。
实验原理：根据流体动量定律，流体在管道中的流速和压力之间存在一定的关系。
通过测量流体管道两端的压力差和流速，可以验证动量定律。
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中山大学本科生实验报告书
院系工学院应用力学与工程系专业班级理论与应用力学07级实验课程计算流体力学
姓名丁鹏
学号********
指导教师詹杰民余凌晖
实验四 方腔环流问题
(一) 实验目的
用数值方法计算二维不可压缩无粘流体方腔环流的流函数和势函数，用相关软件绘制流函数和势函数的图形并作分析。
(二) 实验内容
如下图所示，是二维方形腔体，腔体内部充满流体。
当顶板眼水平方向被均匀拉动时，腔体内的流体将被带动而做环状运动。
这种环流导致了腔体底边出现二次涡。
方程和边界条件
用流函数涡量法，ψ，ξ满足下列无量纲形式的定常方程和边界条件
ξψ
ψ-=∂∂+∂∂2
222y x ξξψξψ2
Re
1∇=∂∂∂∂-∂∂∂∂y x x y 0=ψ，在腔体四边
0=-=∂∂v x
ψ
，在AB 和CD 上 0==∂∂u y
ψ
，在AD 和BC 上 其中，Re 为雷诺数
图表 1 方腔环流
2.取正方形网格（如图6.7所示），
图表 2 方腔环流网格
用二阶精度的差商代替上式中的微商，得
()()j i j i j i j i j i j i j
i h h ,2
1,,1
,2
,1,,122ξψψψ
ψψψ
-=+--
+--+-+
()()()()
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+-++-=---
---+-+-+-++--+21,,1,2,1,,12
1,1,,1,12,1,11,1
,22Re 144h h h h j i j i j i j i j i j i j i j i j i j
i j i j i j i j i ξξξξξξξξψψ
ξξψψ
引进松弛因子1ρ，2ρ方程可化为下列的迭代格式
()
()n j i n j i n j i n j i n j i n j i n j
i h ,11
1,1,1,1,12,11,14
ψρψψψψξρψ
-+++++=
+-++-++
()
()()(
)(
)[]
()n j i n j i n j i n j i n j i n j i n j i n j i n j i n j i n j i n j i n
j i n j i ,21
,1,1,11,1,1,1,11,11
,1,1,1,12
1,14
Re 4
ξρξξψψξξψψξξξξ
ρξ--+--+--
+++=
+-+-++-+-++-++-++ 为了得到涡量的边界条件，令方程在腔体四边也成立，利用Taylor 公式，边界条件，边界条件成立
01=+n s ψ，在四边
()
2
12h n s n s n s
ψψξ
-*-=+，在两侧和底边 ()
2
12h
h n s n s n s
+-*-=+ψψξ
，在顶面 3.计算步骤
求解过程，可按照下列步骤进行，
1) 给定ψ，ξ 的初值。
可取()()000,0,==j i j i ξψ， 2) 令0=n 。
3) 由上述方程解出内点的新值1,+n j i ψ和1
,+n j i ξ。
4) 由方程解出边界点的新值1+n s ξ，由于在边界上0=s ψ，因此，不必计算
s ψ。
5) n+1=n
6) 重复步骤3），4）和5）直至
()C R R x <=21,m ax
其中，n
j
i n j i R ,1,1max ψψ-=+，n j i n j i R ,1,2max ξξ-=+，C 为给定精度，可取4310~10--=r C
7) 4.计算结果
随着雷诺数的增加，ρ减少，对于一个2525⨯的网格，当10Re =时，可取
1=ρ，而当100Re =时，可取7.0=ρ，此时计算结果如图所示
结果与分析
一、流函数的数据与作图分析
（1） Re=10，25*25的网格，迭代精度4100.1-⨯，流线图和涡量等值线图如
下（同时利用surfer 和fluent 画图）
图表 3 RE=10流函数图形
图表 4 RE=10涡量线
从这个流函数图中可以清楚看到一次涡，可以观察底边两个角处有二次涡不是很明显，整个流函数图大致对称。
而且利用surfer 和fluent 进行数据对比。
（2）Re=100，50*50的网格，迭代精度4
⨯，流线图和涡量等值线图如
0.1-
10
下（同时利用surfer和fluent画图）
图表 5 RE=100方腔环流的流函数
图表 6 RE=100涡量线
从图表RE=100方腔环流的流函数，可以清楚观察底边两个角处有明显的二次涡，整个流函数图不再对称。
（3）Re=500，100*100的网格，迭代精度4
⨯，流线图和涡量等值线图
10
0.1-
如下（只利用surfer）
图表7 RE=500方腔环流的流函数
此图可以看到二次涡，及其位置，对于流函数涡量法计算流函数时，当RE增大的时候对应的二次涡也会变大。
（4）Re=1000，50*50的网格，迭代精度4
⨯，流线图和涡量等值线图
10
0.1-
如下（同时利用surfer和fluent画图）
图表8 RE=1000方腔环流的流函数
图表9RE=1000涡量线
（5）Re=2000，150*150的网格，迭代精度4
⨯，流线图和涡量等值线
0.1-
10
图如下（同时利用surfer和fluent画图）
图表10 RE=2000方腔环流的流函数
图表11 RE=2000涡量线
（6）Re=3000，150*150的网格，迭代精度4
⨯，流线图和涡量等值线
0.1-
10
图如下（同时利用surfer和fluent画图）
图表12 RE=3000方腔环流的流函数
图表13 RE=3000涡量线
当用到该种方法计算Re=4000的时候，就会计算的结果又很大偏差，所产生的低端的两个二次涡就会在一起，一次涡整个就会往上提。
（7）Re=4000和5000，利用fluent进行求解，定常，线性粘性（牛顿粘性），求解其等值流函数和等涡线（如下图所示）
图表14 RE=4000方腔环流图表15 RE=4000涡量线
图表16 RE=5000方腔环流流函数
图表17 RE=5000涡量线
(三)实验总结
此次实验根据流函数涡量法，计算二维不可压粘性方腔环流问题。
在流函数和1）在自己的操作过程中当自己的雷诺数超过RE=4000的时候，所画的图形就不稳定了。
2）此次在计算过程中，迭代过程中所使用的是流函数涡量法。
而在定常的流函数方程和涡量方程都采用的是超松弛迭代法，选用的松弛因子很重要。
在程序当中两个方程分别采用不同的松弛因子，这对于迭代的次数会大大降低。
3)本次实验处理数据多，充分利用surf，fluent等软件，在处理不同雷诺数下的。