流体力学实验-参考答案
自己写的流体力学综合实验答案
一．实验目的1. 熟悉离心泵的构造和操作。
2. 测定离心泵在一定转速下的特性曲线。
二．基本原理离心泵的主要性能参数有流量Q 、压头H 、效率η和轴功率Na ，通过实验测出在一定的转速下H-Q 、Na-Q 及η-Q 之间的关系，并以曲线表示，该曲线称为离心泵的特性曲线。
特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用离心泵的重要依据。
1. 流量Q 的测定 在一定转速下，用出口阀调节离心泵的流量Q ，用涡轮流量计计量离心泵的流量Q （m 3/h ）2. 压头H 的测定 离心泵的压头是指泵对单位重量的流体所提供的有效能量，其单位为m 。
在进口真空表和出口压力表两测压点截面间列机械能衡算式得gu u h g P g P H 2212212-++-=ρρ（m 液柱） (1) 4. 离心泵的效率η 泵的效率为有效功率与轴功率之比aeN N =η (3) 式中：e N ——用kW 来计量，则：，102100081.9ρρρe e e e QH QH g QH N =⨯== a e N QH 102ρη= (4)5. 转速改变时的换算特性曲线是某指定转速下的特性曲线，如果实验时转速与指定转速有差异，应将实验结果换算为指定转速下的数值：泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。
但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量Q 的变化，多个实验点的转速n 将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为某一定转速n ′下（可取离心泵的额定转速2900rpm ）的数据。
换算关系如下：)(11n n Q Q =；211)(n n H H =；311)(nnN N = 三．实验装置流程和主要设备 1. 实验装置流程离心泵性能测定实验装置的流程如下图所示。
1－离心泵；2－进口压力变送器；3－铂热电阻（测量水温）；4－出口压力变送器；5－电气仪表控制箱；6－均压环；7－粗糙管；8－光滑管（离心泵实验中充当离心泵管路）；9－局部阻力管；10－管路选择球阀；11－涡轮流量计；12 －局部阻力管上的闸阀；13－电动调节阀；14－差压变送器；15－水箱五．实验数据记录与处理心崩子型号=MS60/0.5J 额定流量=60L/min 额定扬程=19.5m 额定功率=2850r/min泵进出口测压点高度差H0=0m 流体温度=29.4℃四．实验步骤１．实验准备：（1）实验用水准备：清洗水箱，并加装实验用水。
流体力学实验思考题解答全
流体力学课程实验思考题解答(一)流体静力学实验1、 同一静止液体内的测压管水头线就是根什么线？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就是一根水平线。
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 A P 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 A P 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,就是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面与油水界面至油面的垂直高度w h 与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γθσd h cos 4= 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。
于就是有 dh 7.29= ()mm d h 单位均为、 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。
流体力学实验思考题解答(全)
流体力学课程实验思考题解答（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 A P 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γθσd h cos 4= 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 dh 7.29= ()mm d h 单位均为、 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。
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 A P 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γθσd h cos 4= 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dh 7.29= ()mm d h 单位均为、 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。
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γθσd h cos 4=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dh 7.29=()mm d h 单位均为、 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。
流体力学实验思考题解答(全)
流体力学课程实验思考题解答（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 A P 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 A P 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γθσd h cos 4= 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 dh 7.29= ()mm d h 单位均为、 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。
流体力学实验报告答案
流体力学实验报告答案实验名称：流体力学实验实验目的：1. 理解流体的性质以及流体流动规律；2. 掌握流速的测量方法；3. 学习流量计的使用，以及流量变化对管道流速和压力分布的影响；4. 探究雷诺数、流量和管道直径对管道压力、阻力系数的影响；5. 分析和计算流量、瞬时和平均流速、雷诺数等相关参数。
实验原理：1. 流体的性质：流体是一种没有固定形状、没有固定容积的物质。
它具有流动性、分子间的粘性、不可压缩性、容积变化、分子热运动等性质。
2. 流体流动规律：当流体沿管道流动时，由于慣性力、黏性力和壓力差等因素的作用，会产生压力、速度、流量等变化。
3. 测量方法流速的测量方法有瞬时法和积分法两种。
瞬时法适合于流速变化较慢的流体，积分法适用于流速变化较快的流体。
4. 流量计流量计是一种用于测量流量的设备，常用的有容积式流量计和速度式流量计两种。
5. 雷诺数雷诺数是衡量流体流动状态的重要参数，在流体流动中一般提到的雷诺数是指惯性力与黏性力之比。
实验装置：1. 管道：10m长、直径为50mm的圆管。
2. 流量计：速度式流量计。
3. 压力表：用于测量管道内的压力。
4. 流速计：用于测定流速。
5. 计时器：用于测定流量。
实验步骤：1. 打开水泵，将水从水箱中抽到管道中。
2. 连接流量计和压力表，记录不同流速下的压力、流量和流速。
3. 记录不同管道直径下的雷诺数、流量和压降。
4. 绘制压力和流量、流速和雷诺数的关系图。
5. 计算并分析实验数据，讨论雷诺数、管道直径、流量等变化对压力、阻力系数的影响。
实验结果：1. 流速计测量管道流速方式有瞬时测量和积分测量，经过比较后选择使用瞬时测量。
2. 测量不同流量下的压力和流量，发现流量与管道内压力呈线性关系，而流速则随流量的增加而减小。
3. 测定不同管道直径下的雷诺数、流量和压降，结果表明，当管道直径增大时，雷诺数减小，压降也相对减小。
4. 从实验结果分析，可知管道内的压力、流量和流速与雷诺数、管道直径、流量之间存在着密切的关系。
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。
因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。
流体实验答案
流体力学实验思考题解答（一）流体静力学实验1、 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 A P 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 A P γ。
2、 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。
3、 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γθσd h cos 4= 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 dh 7.29= ()mm d h 单位均为、 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。
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。
流体力学实验-参考答案
从以上分析可知，为了减小局部阻力损失，在设计变断面管道几何 边界形状时应流线型化或昼接近流线形，以避免漩涡的形成，或使漩涡 区尽可能小。如欲减小管道的局部阻力，就应减小管径比以降低突扩段
的漩涡区域；或把突缩进口的直角改为圆角，以消除突缩断面后的漩涡 环带，可使突缩局部阻力系数减小到原来的～。突然收缩实验管道使用 年份长以后，实测阻力系数减小，主要原因也在这里。 3．现备有一段长度及联接方式与调节阀相同，内径与实验管道相同的 直管段(见实验装置图)，如何用两点法测量阀门的局部阻力系数？
略。 4．分析层流和紊流在运动学特性和动力学特性方面各有何差异？
流动状态
运动学特性
动力学特性
质点有规律地作分层流动 流层间无质量传输
层流
断面流速按抛物线分布 运动要素无脉动现象
流层间无动量交换
单位质量的能量损失与流 速的一次方成正比
质点互相混渗作无规则运动 流层间有质量传输
紊流
断面流速按指数规律分布 流层间存在动量交换
而泄洪洞的当量粗糙度可达(1～9)mm，洞径一般为（2～3）m，过 流速往往在(5～10)m/s以上，其大于，故一般均处于阻力平方区。
局部阻力损失实验
1．结合实验结果，分析比较突扩与突缩圆管在相应条件下的局部阻力 损失大小关系。
由式 及 表明影响局部阻力损失的因素是和。由于有
流体力学实验报告思考题答案
流体力学实验报告思考题答案实验三流量测量2、为什么Q计算与Q实际不相等？因为Q计算是在不考虑水头损失情况下，即按理想液体推导的，而实际流体存在粘性必引起阻力损失，从而减小过流能力。
3、本实验中，影响文透利管流量系数大小的参数及因素有哪些？哪个参数最敏感？实验五恒定流能量方程实验1、测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？测压管水头线沿程可升可降，线坡可正可负。
总水头线沿程只降不升，线坡恒为正。
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。
2、流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？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，表明均匀流各断面上，其动水压强按静水压强规律分布。
测点10、11在弯管的急变流断面上，表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。
4、答案：（1）减小流量、（2）增大喉管管径（3）降低相关管线的安装高程（4）改变水箱中的液体高度管道喉管的测压管水头随水箱水位同步升高，但水箱水位的升高对提高喉管的压强效果不明显。
实验七管道局部阻力系数测定实验产生突扩局部阻力损失的主要部位在突扩断面的后部。
产生突缩水头损失的主要部位是在突缩断面后。
为了减小局部阻力损失，在设计变断面管道几何边界形状时应流线型化或实验八管道沿程阻力系数测定实验1、为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？实验管道向下倾斜安装，是否影响实验结果？在管道中的水头损失直接反应与水头压力，测力水头两端压差就等于水头损失。
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。
3、实际工作中的钢管中的流动，大多为光滑紊流或紊流过渡区，而水电站泄洪洞的流动，大多为紊流阻力平方区，其原因何在？4、管道的当量粗糙度如何测得？5、本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。
实验九雷诺实验2、雷诺数的物理意义是什么？为什么雷诺数可以用来判别流态？雷诺数等号右边的分子分母部分分别反映了流动流体的惯性力和粘滞力的大小，是惯性力对粘滞力的比值。
土木工程流体力学实验报告答案
实验一 管路沿程阻力系数测定实验1． 为什么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，是否影响实验成果？现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明（图中A —A 为水平线）： 如图示O —O 为基准面，以1—1和2—2为计算断面，计算点在轴心处，设21v v =，∑=0jh，由能量方程可得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-γγ221121p Z p Z h f111222216.136.13H H h h H h h H p p +∆-∆-∆+∆+∆-∆+-=γγ112226.126.12H h h H p +∆+∆+-=γ∴ ()()122211216.126.12h h H Z H Z h f ∆+∆++-+=-)(6.1221h h ∆+∆=这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。
2．据实测m 值判别本实验的流动型态和流区。
f h lg ～v lg 曲线的斜率m=1.0～1.8，即fh 与8.10.1-v 成正比，表明流动为层流（m=1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。
3．本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。
通常试验点所绘得的曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。
但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。
对此必须认真分析。
如果由于误差所致，那么据下式分析d和Q的影响最大，Q有2%误差时，就有4%的误差，而d有2%误差时，可产生10%的误差。
Q的误差可经多次测量消除，而d值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般< 1%。
如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。
还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨，因为自动水泵供水时，会渗入少量油脂类高分子物质。
总之，这是尚待进一步探讨的问题。
实验二 管路局部阻力系数测定实验三、实验分析与讨论1．结合实验成果，分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系： 1）不同R e 的突扩ξe 是否相同？2）在管径比变化相同的条件下，其突扩ξe 是否一定大于突缩ξs ？ 由式gv h j 22ζ=及()21d d f =ζ表明影响局部阻力损失的因素是v 和21d d 。
流体力学实验思考题解答(全)
流体力学课程实验思考题解答（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）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γθσd h cos 4=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dh 7.29=()mm d h 单位均为、 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。
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γθσd h cos 4= 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dh 7.29= ()mm d h 单位均为、 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。
流体力学实验思考题解答(全)
流体力学课程实验思考题解答（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 A P 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γθσd h cos 4= 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 dh 7.29= ()mm d h 单位均为、 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。
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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；为液体容量；为测压管的内径；为毛细升高。 常温的水，，。水与玻璃的浸润角很小，可以认为。于是有
从流动仪可见，突扩段的漩涡主要发生在突扩断面以后，而且与扩 大系数有关，扩大系数越大，漩涡区也越大，损失也越大，所以产生突 扩局部阻力损失的主要部位在突扩断面的后部。而突缩段的漩涡在收缩 断面均有。突缩前仅在死角区有小漩涡，且强度较小，而突缩的后部产 生了紊动度较大的漩涡环区。可见产生突缩水头损失的主要部位是在突 缩断面后。
因为计算流量是在不考虑水头损失情况下，即按理想液体推导的， 而实际流体存在粘性必引起阻力损失，从而减小过流能力，，即 〈1.0。 3．文丘里流量计能否倾斜安装，为什么？ 如图所示
根据流体静力学方程 得 则
由图可知 式中，、、、分别为各测压管的液面读数。
因此，无论文丘里流量计是否倾斜安装，对测压管读数都不影 响。 4．文丘里管喉颈处容易产生真空，允许最大真空度为6-7mH2O。工程 中应用文丘里管时，应检验其最大真空度是否在允许范围内。根据你 的实验成果，分析本实验文丘里管喉颈处最大真空值为多少？
，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。
时，突然扩大的水头损失比相应的突然收缩的要大。在本实验最大流量 Q下，突然扩大损失较突然缩小损失约大一倍，即。
接近于1时，突然扩大的水流形态接近于逐渐扩大管的流动，因而阻 力损失显著减小。 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 扩与突缩局部损失的主要部位在哪里？怎样减小局部阻力损损失？
略。 4．分析层流和紊流在运动学特性和动力学特性方面各有何差异？
流动状态
运动学特性
动力学特性
质点有规律地作分层流动 流层间无质量传输
层流
断面流速按抛物线分布 运动要素无脉动现象
流层间无动量交换
单位质量的能量损失与流 速的一次方成正比
质点互相混渗作无规则运动 流层间有质量传输
紊流
断面流速按指数规律分布 流层间存在动量交换
孔口、管嘴出流实验
1．结合观测不同类型管嘴与孔口出流的流股特征，分析流量系数不同 的原因及增大过流能力的途径。
根据实验结果可知，流股形态及流量系数如下： 圆角管嘴出流的流股呈光滑圆柱形， ； 直角管嘴出流的流股呈圆柱形麻花状扭变， ； 圆锥管嘴出流的流股呈光滑圆柱形， ； 孔口出流的流股在出口附近有侧收缩，呈光滑圆柱形， 。 影响流量系数大小的原因有： （1）出口附近流股直径，孔口为 ， ，其余同管嘴的出口直 径，。 （2）直角进口管嘴出流，大于孔口，是因为前者进口段后由于分 离，使流股侧收缩而引起局部真空（实际实验测得局部真空度约为 16），产生抽吸作用从而加大过流能力。后者孔口出流流股侧面均为大 气压，无抽吸力存在。 （3）直角进口管嘴的流股呈扭变，说明横向脉速大，紊动度大，这 是因为在侧收缩断面附近形成漩涡这故。而圆角进口管嘴的流股为光滑 圆柱形，横向脉速微弱，这是因为进口近乎流线形，不易产生漩涡之 故，所以直角管嘴比圆角管嘴出流损失大，值小。 （4）圆锥管嘴虽亦属直角进口，但因进口直径渐小，不易产生分 离，其侧收缩面面积接近出口面积（值以出口面积计），故侧收缩并不 明显影响过流能力。另外，从流股形态看，横向脉动亦不明显，说明渐 缩管对流态有稳定作用（工程或实验中，为了提高工作段水流和稳定 性，往往在工作段前加一渐缩段，正是利用渐缩的这一水力特性）。能 量损失小，因此其值与圆角管嘴相近。 从以上分析可知，为了加大管嘴的过流能力，进口形状应力求线 化，只要将进口修圆，提高的效果就十分显著。孔口及直角管嘴的流量 系数的实验值有时比经验值偏大，其主要原因亦与制作工艺上基使用上 不小心将孔口、管嘴的进口棱角磨损了有关。 2．观察> 0.1时，孔口出流的侧收缩率较<0.1时有何不同？ 当> 0.1时，观察知，收缩断面直径增大，并接近于孔径，这叫不完 全收缩，实验测知，增大，可达0.7左右。
雷诺实验
1．为什么上临界雷诺数无实际意义，而采用下临界雷诺数作为层流和 紊流的判据？实测下临界雷诺数为多少？
根据实验测定，上临界雷诺数实测值在3000-5000范围内，与操作 的快慢、水箱的紊动度、外界干扰等密切相关。有关学者做了大量实 验，有的得12000，有的得20000，有的甚至得到40000。实际水流中， 干扰总是存在的，故上临界雷诺数为不定值，无实际意义。只有下临界 雷诺数才可以作为判别流态的标准。凡水流的雷诺数小于下临界雷诺数 者为层流。一般实测下临界雷诺数为2100左右。 2．雷诺实验得出的圆管流动下临界雷诺数理论值为2320，而目前一般 教科书中介绍采用的下临界雷诺数是2000，原因何在？
电站泄洪洞的流动，大多数为紊流阻力平方区，其原因何在？ 钢管的当量粗糙度一般为0.2mm，常温下，，经济流速，若实用管
径D=（20～100）cm，其～，相应的=0.0002～0.001，由莫迪图可知， 流动均处在过渡区。
若需达到阻力平方区，那么相应的～，流速应达到(5～9)m/s。这样 高速的有压管流在实际工程中非常少见。
当量粗糙度的测量可用实验的方法测定及的值，然后用下式求解： （1）考尔布鲁克公式 莫迪图即是本式的图解。 （2）S．J公式 （3）Barr公式 其中（3）式精度最高。在反求时，（2）式开方应取负号。也可直 接由～关系在莫迪图上查得，进而得出当量粗糙度值。 4．实验工程中的钢管中的流动，大多为光滑紊流或紊流过渡区，而水
流动演示仪1-7型可显示突扩、突缩、渐扩、渐缩、分流、合流、 阀道、绕流等三十多种内、外流的流动图谱。据此对于局部阻力损失的 机理分析如下： 从显示的图谱可见，凡流道边界突变处，形成大小不一的漩涡区。漩涡 是产生损失的主要根源。由于水质点的无规则运动和激烈的紊动，相互 磨擦，便消耗了部分水体的自储能量。另外，当这部分低能流体被主流 的高能流体带走时，还须克服剪切流的速度梯度，经质点间的动能交 换，达到流速的重新组合，这也损耗了部分能量。这样就造成了局部阻 力损失。
而泄洪洞的当量粗糙度可达(1～9)mm，洞径一般为（2～3）m，过 流速往往在(5～10)m/s以上，其大于，故一般均处于阻力平方区。
局部阻力损失实验
1．结合实验结果，分析比较突扩与突缩圆管在相应条件下的局部阻力 损失大小关系。
由式 及 表明影响局部阻力损失的因素是和。由于有
突扩：
则有 当 或
突缩：
本实验若=1.4，=0.71，以管轴线高程为基准面，以水箱液面和喉颈
断面分别为1-1、2-2计算断面，列能量方程得 则
cmH2O 即实验中最大流量时，文丘里管喉颈处真空度 cmH2O，而由本实验 实测约为60cm。 进一步分析可知，若水箱水位高于管轴线4m左右时，实验中文丘里 管喉颈处真空度可达7mH2O左右。
（、均以计） 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10时，毛细影响可略而不计。 另外，当水质不洁时，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，浸润角较大，其较普通玻璃管小。 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。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消 了。 5．过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平 面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？ 不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面 才是等压面。因为只有全部具有下列5个条件的平面才是等压面：（1） 重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体； （5）同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件（4），相对管5和水箱 中的液体而言，该水平面不是水平面。 6、用该实验装置能演示变液位下的恒定水流吗？ 关闭各通气阀门，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由C进入水 箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定水流。因为由观察可知，测压 管1的液面始终与C点同高，表明作用于底阀上的总水头不变，故为恒定 流动。这是由于液位的降低与空气补充使箱体表面真空度的减小处于平 衡状态。医学上的点滴注射就是此原理应用的一例，医学上称这为马利 奥特容器的变液位下恒定流。
如图示O—O为基准面，以1—1和2—2为计算断面，计算点在轴心 处，设，，由能量方程可得
这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。 2．根据实测值判断本实验的流1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。 3．管道的当量粗糙度如何测得？
运动要素发生不规则的脉动 单位质量的能量损失与流
现象
速的（1.75-2）次方成正比
5．为什么必须用一个保持溢流的恒压水箱来做雷诺实验？ 略。
沿程阻力损失实验
1．本实验中，沿程阻力损失就是压差计的压差，如果管道有一定的倾 角，压差计的压差是否还是沿程阻力损失？为什么？
现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明（图中A—A 为水平线）：
两点法是测量局部阻力系数的简便有效办法。它只需在被测流段 （如阀门）前后的直管段长度大于（20～40）的断面处，各布置一个测 压点便可。先测出整个测量段上的总水头损失，有 式中：----分别为两测点间不干扰的各个局部阻力段的阻力损失；
----被测段的局部阻力损失； ----两测点间的沿程阻力损失。