时，突然扩大的水头损失比相应突然收缩的要大。在本实验中D1/D2=0.7，突扩损失与突缩损失应接近，即hjs/hje=1，说明实验结果与理论推到相一致。从而我们也可得到，当21d d 接近于1时，突扩的水流形态接近于逐渐扩大管的流动，因而阻力损失显着减小。
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阻力损失的主要部位在哪里？怎样减小局部阻力损失？
流动演示仪 I-VII 型可显示突扩、突缩、渐扩、渐缩、分流、合流、阀道、绕流等三十余种内、外流的流动图谱。据此对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，形成大小不一的旋涡区。旋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，相互摩擦，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。
从流动仪可见，突扩段的旋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，旋涡区也越大，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。而突缩段的旋涡在收缩断面前后均有。突缩前仅在死角区有小旋涡，且强度较小，而突缩的后部产生了紊动度较大的旋涡环区。可见产生突缩水头损失的主要部位是在突缩断面后。
从以上分析知。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尽量接近流线型，以避免旋涡的形成，或使旋涡区尽可能小。如欲减小本实验管道的局部阻力，就应减小管径比以降低突扩段的旋涡区域；或把突缩进口的直角改为园角，以消除突缩断面后的旋涡环带，可使突缩局部阻力系数减小到原来的1/2~1/10。突然收缩实验管道，使用年份长后，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（图8.1）相同，内径与实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？
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）d 的断面处，各布置一个测压点便可。先测出整个被测流段上的总水头损失21-w h ，有
式中：ji h — 分别为两测点间互不干扰的各个局部阻力段的阻力损失；
jn h — 被测段的局部阻力损失； 21-f h — 两测点间的沿程水头损失。
然后，把被测段（如阀门）换上一段长度及联接方法与被测段相同，内径与管道
相同的直管段，再测出相同流量下的总水头损失'
21-w h ，同样有
所以 '2121---=w w jn h h h
☆4．实验测得突缩管在不同管径比时的局部阻力系数（510e R >）如下：
利用Excel 中最小二乘法线性拟合可以得到：
ξ=-0.6（d2/d1）+0.64
其中R2 = 0.9626，说明拟合效果很好。
若采用A2/A1为参数，则结果如下：
ξ=0.5（1-（A2/A1））
显然，采用A2/A1作为变量推导出的公式更符合实际情况。 理论推导过程如下:
由实验数据求得等差)/(12d d x x =∆令相应的差分)(ζ=∆y y 令，其一、二级差分如
二级差分y 2∆为常数，故此经验公式类型为：
2210x b x b b y ++= （1）
（2）用最小二乘法确定系数 令 ][22110i i x b x b b y ++-=δ
δ是实验值与经验公式计算值的偏差。 如用ε表示偏差的平方和，即
()[]
∑∑==++-==5
1
2
22101
2i i i i n
i i
x b x b b y δε （2）
为使ε为最小值，则必须满足
于是式（2）分别对0b 、1b 、2b 求偏导可得
⎪⎪⎪⎩
⎪⎪⎪⎨⎧=---=---=---∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑===========51
514
2513151202515132512
151051515
12
2100005i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i x b x b x b x y x b x b x b x y x b x b b y （3）
⎪⎩
⎪
⎨⎧=---=---=---0567.18.12.23164.008.12.236.002.2354.1210210210b b b b b b b b b （4）
解得
5.00=b ，01=b ，5.02-=b ，代入式（1） 有)1(5.02x y -=
于是得到突然收缩局部阻力系数的经验公式为 或 )1(5.01
2
A A -
=ζ ☆5．试说明用理论分析法和经验法建立相关物理量间函数关系式的途径。
突扩局部阻力系数公式是由理论分析法得到的。一般在具备理论分析条件时，函数式可直接由理论推演得，但有时条件不够，就要引入某些假定。如在推导突扩局部阻力系数时，假定了“在突扩的环状面积上的动水压强按静水压强规律分布”。引入这个假定的前提是有充分的实验依据，证明这个假定是合理的。理论推导得出的公式，还需通过实验验证其正确性。这是先理论分析后实验验证的一个过程。
经验公式有多种建立方法，突缩的局部阻力系数经验公式是在实验取得了大量数据的基础上，进一步作数学分析得出的。这是先实验后分析归纳的一个过程。但通常的过程应是先理论分析（包括量纲分析等）后实验研究，最后进行分析归纳。
局部阻力损失实验报告
局部阻力损失实验 前言： 工农业生产的迅速发展, 使石油管路、给排水管路、机械液压管路等, 得到了越来越广泛的应用。为了使管路的设计比较合理, 能满足生产实际的要求, 管路设计参数的确定显得更为重要。管路在工作过程中存在沿程损失和局部阻力损失，合理确定阻力系数是使设计达到实际应用要求的关键。但是由于扩张、收缩段的流动十分复杂，根据伯努利方程和动量方程推导出的理论值往往与具体的管道情况有所偏差，一般需要实验测定的局部水头损失进行修正或者得出经验公式用于工业设计。 在管路中, 经常会出现弯头, 阀门, 管道截面突然扩大, 管道截面突然缩小等流动有急剧变化的管段, 由于这些管段的存在, 会使水流的边界发生急剧变化, 水流中各点的流速, 压强都要改变, 有时会引起回流, 旋涡等, 从而造成水流机械能的损失。例如，流体从小直径的管道流往大直径的管道, 由于流体有惯性, 它不可能按照管道的形状突然扩大, 而是离开小直径的管道后逐渐地扩大。因此便在管壁拐角与主流束之间形成漩涡, 漩涡靠主流束带动着旋转, 主流束把能量传递给漩涡、漩涡又把得到的能量消耗在旋转中( 变成热而消散) 。此外, 由于管道截面忽然变化所产生的流体冲击、碰撞等都会带来流体机械能的损失。 摘要： 本实验利用三点法测量扩张段的局部阻力系数，用四点法量测量收缩段的局部阻力系数，然后与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中的经验值进行对比分析，从而掌握用理论分析法和经验法建立函数式的技能。进而加深对局部阻力损失的理解。 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12 f h -由 23 f h -按流长比例换算得出。 实测 2 2 1 12 21212[()][()]22je f p p h Z Z h g g αυαυγ γ -=+ + -+ + + 理论 212 (1)e A A ζ'=- 2．突然缩小 采用四点法计算，下式中B 点为突缩点，4f B h -由 34 f h -换算得出， 5 fB h -由 56 f h -换算 得出。 实测 2 2 5 54 44455[()][()]22js f B fB p p h Z h Z h g g αυαυγ γ --=+ + --+ + +
流体力学综合实验装置——流体流动阻力测定实验---实验报告
流体流动阻力测定实验 一、实验目的 1．掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。 2．测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内λ与Re 的关系曲线。 3．测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数ξ。 4．学会倒U形压差计和涡轮流量计的使用方法。 5．识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 二、基本原理 流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。 1．直管阻力摩擦系数λ的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： 即，
式中：λ—直管阻力摩擦系数，无因次； d —直管内径，m； —流体流经l米直管的压力降，Pa； hf—单位质量流体流经l米直管的机械能损失，J/kg； ρ—流体密度，kg/m3； l —直管长度，m； u —流体在管内流动的平均流速，m/s。 滞流（层流）时， 式中：Re —雷诺准数，无因次； μ—流体粘度，kg/(m·s)。 湍流时λ是雷诺准数Re和相对粗糙度（ε/d）的函数，须由实验确定。 由式（2）可知，欲测定λ，需确定l、d，测定、u、ρ、μ等参数。 l、d 为装置参数（装置参数表格中给出），ρ、μ通过测定流体温度，再查有关手册而得， u通过测定流体流量，再由管径计算得到。
例如本装置采用涡轮流量计测流量V（m3/h）。 可用U型管、倒置U型管、测压直管等液柱压差计测定，或采用差压变送器和二次仪表显示。 根据实验装置结构参数l、d，指示液密度，流体温度 (查流体物性ρ、μ)，及实验时测定的流量V、压差 ，通过式(5)、(6)或(7)、(4) 和式(2)求取Re和λ，再将Re和λ标绘在双对数坐标图上。 2．局部阻力系数ξ的测定 局部阻力损失通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。 (1) 当量长度法 流体流过某管件或阀门时造成的机械能损失看作与某一长度为的同直径的管道所产生的机械能损失相当，此折合的管道长度称为当量长度，用符号表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，则流体在管路中流动时的总机械能损失 为：
管路阻力实验报告
实验三 管路阻力的测定 一、实验目的 1.学习管路阻力损失h f ，管子摩擦系数λ及管件、阀门的局部阻力系数ζ的测定方法，并通过实验了解它们的变化，巩固对流体阻力基本理论的认识； 2.测定直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系； 3.测定管件、阀门的局部阻力系数。 二、基本原理 流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会产生流体阻力损失。流体在流动时的阻力有直管摩擦阻力（沿程阻力）和局部阻力（流体流经管体、阀门、流量计等所造成的压力损失。 1.λ－Re 关系的测定： 流体流经直管时的阻力损失可用下式计算： 2 2u d L h f ?= λ ；－直管阻力损失，式中：kg J h f / L －直管长度，m ； d －直管内径，m ； u －流体的流速，m/s ； λ－摩擦系数，无因次。 已知摩擦系数λ是雷诺数与管子的相对粗糙度（△/d ）的函数，即 λ＝（Re,△/d ）。为了测定λ－Re 关系，可对一段已知其长度、管径及相对粗糙度的直管，在一定流速（也就是Re 一定）下测出阻力损失，然后按下式求出摩擦系数λ： 为： 对于水平直管，上式变： 可根据伯努利方程求出阻力损失＝2 )(2 22 212 1212 u u p p g Z Z h h u L d h f f f -+ -+ -=?ρ λ ρ 2 1p p h f -= J/kg 其中，21p p -为截面1与2间的压力差，Pa ；ρ流体的密度，kg/m 3 。
用U 形管压差计测出两截面的压力，用温度计测水温，并查出其ρ、μ值，即可算出h f ，并进而算出λ。由管路上的流量计可知当时的流速，从而可计算出此时的Re 数；得到一个λ－Re 对应关系，改变不同的流速，有不同的Re 及λ，可得某相对粗糙度的管子的一组λ－Re 关系。以λ为纵坐标，Re 为横坐标，在双对数坐标纸上作出λ－Re 曲线，与教材中相应曲线对比。 2.局部阻力系数ζ的测定 流体流经阀门、管件（如弯头、三通、突然扩大或缩小）时所引起的阻力损失可用下式计算： 2 2u h f ζ= J/kg 式中ζ即为局部阻力系数。 只要测出流体经过管件时的阻力损失h f 以及流体在相同直径的导管中的流速u ，即可算出阻力系数ζ。 三、实验装置和流程 本实验装置主要设备有水箱和离心泵，离心泵1从水槽15吸入水，经调节阀3送到管路阻力测量系统。经直管的压口10、弯头11、涡轮测量计13后送回水槽15。测定管子摩擦系数和阀件阻力系数时，打开离心泵进口阀2、出口阀3.直管阻力损失和弯头阻力损失用U 形压差计测定其压差，指示液为水。管内水的流量由涡轮流量计测定。用调节阀3可以改变流体通过管内的流速，从而计算出不同流动状态下的摩擦系数和弯头阻力系数。 1-离心泵 2-泵进口阀 3泵出口阀 4-真空表 5-压力表 6-转速表 7转速传感器 8-冷却风扇 9-加水旋塞10-测压法兰 11-弯头 12-流量显示表 13-透明涡轮流量变送器 14-计量槽 15-水槽
管路沿程阻力测定实验报告
实验一管路沿程阻力测定 一实验目的 1. 掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法。 2. 测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数 3. 测定流体流过管件时的局部阻力，并求出阻力系数 4. 学会压差计和流量计的使用。 二实验原理 流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压 强损耗。这种损耗包括流体流经直管的沿程阻力以及流体流动方向的改变或因管 子大小、形状的改变所引起的局部阻力。 1. 沿程阻力 称为直管摩擦系数，滞留时，；湍流时， 与R e 的关系受管壁粗糙度的影响, 需由实验测得。 64 R e 根据伯努利方程可知，流体流过的沿程阻力损失，可直接得出所测得的液柱压 差计度数R （m ）算出：p R 指-水g 2）阻力系数法h p E -局部阻力系数，无因次；u-在小截面管中流体的平均流速（m/s ） 三实验装置与流程 1.本实验装置及设备主要参数： 被测元件：镀锌水管，管长2.0m ，管径（公称直径）0.021m ；闸阀D=3/4. 1）测量仪表：U 型压差计（水银指示液）；LW — 15型涡轮流量计（精度0.5级, 量程0.4~4.0m /h,仪器编号I 的仪表常数为 599.41 （次/升），仪器编号II 的仪表常数为605.30 （次/ 升）, MM 智能流量仪）。 与Re 的关系 2.局部阻力 1）当量长度法 h f l e d 2） 循环水泵。 3） 循环水箱。 4） DZ15-40型自动开 关。
X- 2 X 流体流动阻力损失实验流程图 1) 水箱 6 ）放空阀 11 ）取压孔 2) 控制阀 7 ）排液阀 12 ）U 形压差计 3) 放空阀 8 ）数显温度表 13 ）闸阀 4) 5) U 形压差计 平衡阀 9 ）泵 10） 涡轮流量计 14 取压孔 四实验操作步骤及注意事项 1. 水箱充水至80% 2. 仪表调整（涡轮流量计、MM 智能流量计仪按说明书调节） 3. 打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀。 4. 启动循环水泵（首先检查泵轴是否转动，开全阀 13,全关阀2,后启动）。 5. 排气：（1）管路排气；（2）测压管排气；（3）关闭平衡阀，缓慢旋动压差 计上放 气阀排除压差计中的气泡（注意：先排进压管后排出压管，以防压差计中 水银冲走），排气完毕。 6. 读取压差计零位读数。 7. 开启调节阀至最大，确定流量范围，确定实验点（8?10个），测定直管部分 阻力和 局部阻力（闸阀全开时）。 8测定读数：改变管道中的流量读出一系列流量 V s 、压差p 1或者p 2。 注意：每改变一次流量后，必须等流动稳定后，才能保证测定数据的准确。 9实验装置恢复原状，打开压差计上的平衡阀，并清理实验场地。 五实验数据记录 计实验装置号：L 被测管长：2.0m ，被测管径:0.021叩， 被测管件：镀锌水管，仪 六、数据处理 数据处理结果如图所示，以序号1为例写出计数过程 以序号一为例：
流体流动阻力的测定实验报告
流体流动阻力的测定实验报告 流体流动阻力的测定 17321001 1120162761 王晓鸽 一、实验目的 1. 掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的实验方法。 2. 测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区λ与Re 的关系曲线。 3. 测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数ξ。 4. 学会流量计和压差计的使用方法。 5. 识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 二、实验原理 流体通过由直管、管件和阀门等组成的管路系统 时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。 1．直管阻力摩擦系数λ的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：
?pfp1?p2lu2hf===λ 即， 2d?pfλ= 式中：λ—直管阻力摩擦系数，无因次； d—直管内径，m； ?pf—流体流经l米直管的压力降，Pa； hf—单位质量流体流经l米直管的机械能损失，J/kg； ρ—流体密度，kg/m3； l—直管长度，m； u—流体在管内流动的平均流速，m/s。 层流流时， 64λ= 湍流时λ是雷诺准数Re和相对粗糙度的函数，须由实验确定。欲测定λ，需确定l、d，测定?pf、u、ρ、μ等参数。l、d 为装置参数，ρ、μ通过测定流体温度，再查有关手册而得，u通过测定流体流量，再由管径计算得到。?pf可用U型管、倒置U型管、测压直管等液柱压差计测定，或采用差压变送器和二次仪表显示。求取Re和λ后，再将Re和λ标绘在双对数坐标图上。 2．局部阻力系数ξ的测定 局部阻力损失通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。本实验采用阻力系数法。 流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即： fhf′==ξ因此，
流体流动阻力的测定实验报告参考模板
流体流动阻力的测定 17321001 1120102761 王晓鸽 一、实验目的 1. 掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的实验方法。 2. 测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区λ与Re的关系曲线。 3. 测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数ξ。 4. 学会流量计和压差计的使用方法。 5. 识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 二、实验原理 流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。 1．直管阻力摩擦系数λ的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： h f=∆p f ρ = p1−p2 ρ =λ l d u2 2 即， λ=2d∆p f ρlu2 式中：λ—直管阻力摩擦系数，无因次；d—直管内径，m； ∆p f—流体流经l米直管的压力降，Pa；
h f—单位质量流体流经l米直管的机械能损失，J/kg；ρ—流体密度，kg/m3；
l—直管长度，m； u—流体在管内流动的平均流速，m/s。层流流时， λ=64 Re 湍流时λ是雷诺准数Re和相对粗糙度(ε/d)的函数，须由实验确定。 欲测定λ，需确定l、d，测定∆p f、u、ρ、μ等参数。l、d为装置参数（装置参数表格中给出），ρ、μ通过测定流体温度，再查有关手册而得，u通过测定流体流量，再由管径计算得到。∆p f可用U型管、倒置U型管、测压直管等液柱压差计测定，或采用差压变送器和二次仪表显示。求取Re和λ后，再将Re和λ标绘在双对数坐标图上。 2．局部阻力系数ξ的测定 局部阻力损失通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。本实验采用阻力系数法。 流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即： h f′=∆p f′ ρ =ξ u2 2 因此， ξ=2∆p f′ρu2 式中：ξ—局部阻力系数，无因次； ∆p f′－局部阻力压强降，Pa；（本装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降，直管段的压降由直管阻力实验结果求取。）ρ—流体密度，kg/m3； u—流体在管内流动的平均流速，m/s。
局部阻力系数测定实验报告
局部阻力系数测定实验报告 局部阻力系数测定实验报告 引言： 阻力是物体在流体中运动时所受到的阻碍力，它是流体动力学中的重要概念。在实际的工程设计和流体力学研究中，准确地测定局部阻力系数对于预测流体运动的行为和优化设计至关重要。本实验旨在通过测定不同物体在流体中的阻力，计算出局部阻力系数，从而对流体力学的研究和应用提供实验依据。 实验设计： 本实验采用静水槽法进行局部阻力系数测定。实验装置包括一长方形静水槽、一台流量计、一台电子天平、一组试验物体和一台计算机。实验过程如下： 1. 准备工作： a. 检查实验装置是否完好，确保流量计和电子天平的正常工作。 b. 根据实验要求，选择合适的试验物体，如球体、圆柱体等，并记录其几何参数。 2. 实验步骤： a. 将静水槽填满流体，确保流体表面平稳。 b. 将流量计安装在静水槽的一侧，并校准流量计的读数。 c. 将待测试验物体放置在流体中，并调整其位置，使其与流体的运动方向垂直。 d. 打开流量计，并记录流量计的读数和试验物体的质量。 e. 重复步骤c和d，分别测定不同试验物体的阻力和质量。 3. 数据处理：
a. 根据测得的流量计读数和试验物体的质量，计算出流体通过试验物体的体 积流量。 b. 利用流体动力学的基本原理，计算出试验物体所受到的阻力。 c. 根据阻力和流体的特性参数，计算出试验物体的局部阻力系数。 d. 对实验数据进行统计分析，得出不同试验物体的局部阻力系数的平均值和 标准差。 结果与讨论： 通过实验测定，得到了不同试验物体的局部阻力系数。以球体为例，其局部阻 力系数的平均值为0.47，标准差为0.03。而对于圆柱体，其局部阻力系数的平 均值为0.62，标准差为0.04。通过对比不同试验物体的局部阻力系数，可以发 现不同形状和尺寸的物体在流体中所受到的阻力也不同。这与流体力学的基本 原理相符合。 在实验过程中，可能存在一些误差，如流量计的读数误差、试验物体表面的粗 糙度等。为了提高实验的准确性和可靠性，可以采取一些措施，如增加实验重 复次数、改进实验装置等。 结论： 通过局部阻力系数测定实验，我们成功地测定了不同试验物体在流体中的阻力，并计算出了其局部阻力系数。实验结果表明，不同形状和尺寸的物体在流体中 所受到的阻力是不同的。这对于流体力学的研究和工程设计具有重要意义。通 过进一步的研究和实验，我们可以深入理解流体运动的规律，为实际应用提供 更准确的数据和参考。 参考文献：
局部阻力实验报告
局部阻力实验报告 概述 在物理学中，阻力是指物体在运动中受到的阻碍其前进速度的力量。本实验旨在通过对局部阻力的观察与分析，深入了解物体受到的阻力与各种因素的关系。 实验目的 1. 通过实验观察，了解不同形状、不同材质物体受到的阻力大小有何差异； 2. 探究不同物体在相同条件下受到阻力时的运动规律。 实验设备与材料 1. 床单或大块布料； 2. 钢珠或小球（两个）； 3. 牛尾巴毛或羽毛（两根）； 4. 溶液容器（一个）； 5. 水（适量）。
实验原理 1. 阻力的定义与影响因素： 阻力是物体在流体或其他介质中前进时遇到的阻碍力量。其 大小与物体运动速度、物体形状、物体表面积、介质的粘稠度等 因素有关。通常可以通过安培法进行测量。 2. 流体阻力的特点： 当物体运动速度较低时，流体阻力与速度成正比，符合斯托 克斯定律；当物体运动速度较高时，流体阻力与速度平方成正比，符合牛顿定律。 实验过程 1. 制备实验装置： 将布料铺在光滑的实验台上，将溶液容器放在布料上。 2. 求解钢珠阻力： 将一个钢珠放入溶液容器中，观察其在水中的运动情况。通 过观察钢珠在水中的速度变化，可以推测出阻力的大小。进一步 改变钢珠的半径，重复实验，得出与半径大小和速度的关系。
3. 求解球形阻力： 将一个小球放入溶液容器中，观察其在水中的运动情况，并记录下其速度变化。通过观察小球在水中的速度变化，可以推测球形物体受到的阻力大小。 4. 求解羽毛阻力： 将一根牛尾巴毛和一根羽毛放入溶液容器中，观察它们在水中的运动情况。对比两种物体在相同条件下受到的阻力差异，得出结论。 实验结果分析 1. 钢珠实验： 根据观察发现，钢珠半径越大，则在相同条件下受到的阻力越大。这是因为钢珠半径增大，有效面积增加，与流体接触面积增加，从而增大了阻力。 2. 球形实验：
流体流动阻力的测定实验报告
银纳米粒子制备及光谱和电化学性能表征 - 1 - 流体流动阻力的测定 王晓鸽 一、实验目的 1. 掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的实验方法。 2. 测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re 的关系，验证在一般湍流区λ与Re 的关系曲线。 3. 测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数ξ。 4. 学会流量计和压差计的使用方法。 5. 识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 二、实验原理 流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。 1．直管阻力摩擦系数λ的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： h f =∆p f ρ=p 1−p 2ρ=λl d u 2 2 即， λ=2d∆p f ρlu 2 式中：λ—直管阻力摩擦系数，无因次； d —直管内径，m ； ∆p f —流体流经l 米直管的压力降，Pa ； h f —单位质量流体流经l 米直管的机械能损失，J/kg ；
ρ—流体密度，kg/m3； l—直管长度，m； u—流体在管内流动的平均流速，m/s。层流流时， λ=64 Re 湍流时λ是雷诺准数Re和相对粗糙度(ε/d)的函数，须由实验确定。 欲测定λ，需确定l、d，测定∆p f、u、ρ、μ等参数。l、d为装置参数（装置参数表格中给出），ρ、μ通过测定流体温度，再查有关手册而得，u通过测定流体流量，再由管径计算得到。∆p f可用U型管、倒置U型管、测压直管等液柱压差计测定，或采用差压变送器和二次仪表显示。求取Re和λ后，再将Re和λ标绘在双对数坐标图上。 2．局部阻力系数ξ的测定 局部阻力损失通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。本实验采用阻力系数法。 流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即： h f′=∆p f′ ρ =ξ u2 2 因此， ξ=2∆p f′ρu2 式中：ξ—局部阻力系数，无因次； ∆p f′－局部阻力压强降，Pa；（本装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降，直管段的压降由直管阻力实验结果求取。）ρ—流体密度，kg/m3； u—流体在管内流动的平均流速，m/s。 根据连接阀门两端管径d，流体密度ρ0，流体温度t0（查流体物性ρ、μ），
局部阻力分析实验
管道内的局部阻力 实验报告
一、实验目的： 1.了解各种局部阻力的形成原因及影响状况。 2.掌握能量损失以及损失计算方法 二、实验设备： 压力测量计，管道，阀门 三、实验原理： 在实际的管路系统中，不但存在上一节所讲的在等截面直管中的沿程损失，而且也存在有各种各样的其它管件，如弯管、流道突然扩大或缩小、阀门、三通等，当流体流过这些管道的局部区域时，流速大小和方向被迫急剧地发生改变，因而出现流体质点的撞击，产生旋涡、二次流以及流动的分离及再附壁现象。此时由于粘性的作用，流体质点间发生剧烈的摩擦和动量交换，从
而阻碍着流体的运动。这种在局部障碍物处产生的损失称为局部损失，其阻力称为局部阻力。因此一般的管路系统中，既有沿程损失，又有局部损失。 四、局部损失的产生的原因及计算： 一、产生局部损失的原因 对于突然扩张的管道，由于流体从小管道突然进入大管道如图 4.9 （）所示，而且由于流体惯性的作用，流体质点在突然扩张处不可能马上贴附于壁面，而是在拐角的尖点处离开了壁面，出现了一系列的旋涡。进一步随着流体流动截面面积的不断的扩张，直到 2 截面处流体充满了整个管截面。在拐角处由于流体微团相互之间的摩擦作用，使得一部分机械能不可逆的转换成热能，在流动过程中，不断地有微团被主流带走，同时也有微团补充到拐角区，这种流体微团的不断补充和带走，必然产生撞击、摩擦和质量交换，从而消耗一部分机械能。另一方面，进入大管流体的流速必然重新分配，增加了流体的相对运动，并导致流体的进一步的摩擦和撞击。局部损失就发生在旋涡开始到消失的一段距离上。 图4.9（）给出了弯曲管道的流动。由于管道弯曲，流线会发生弯曲，流体在受到向心力的作用下，管壁外侧的压力
水力学实验报告
水力学实验报告 （局部阻力实验、沿程阻力实验、雷诺实验、文丘里流量计实验） 实验1：局部阻力实 验 一、实验目的 1．掌握三点法、四点法测量管路中局部水头损失和局部阻力系数的方法。 2．观察分析，掌握局部障碍物前后管道中液体之压力变化的规律。 二、实验仪器 三、实验原理
根据推导条件列出沿水流方向发生水头损失管段的前后两端面的能量方程（扣除沿程水头损失）。 （1）突然扩大段：采用三点法计算，下式中 由 按流长比例换算得： 实测值： ，则 理论值： 或 ， 或 （2突然缩小段：采用四点法计算，下式中B点为突然缩小点， 由 换算得出， 由
换算得出： 实测值： 则 理论值： , ( ) 四、实验步骤 1．接通电源，检查蓄水箱，水位是否够高，否则予以补水。 2．对整个实验管道及测压管进行充水排气。 3．调节流量进行实验，记录测压点间的液面差以及秒表和计量水箱内水的体积于表3.1和表3.2中。 4．改变流量3～4次，记录数据。 五、注意事项
（1）实验过程中，要始终保持恒定流这个条件。 （2）实验过程中，每调节一次流量之后，需稳定2～3min，流量愈小，稳定时间愈长，待流量和测压管压降的数据稳定以后方可记录数据。 （3）每次测流时段不少于8～10s（流量大可短些）。 （4）读压差时不要搞错次序，沿着水流方向，h1为干扰前侧点，h2为干扰后测点。 （5）若较长时间内不做实验，放掉系统内及储水槽内的水。 五、实验数据整理 1．基本数据 圆管直径 = 0.8 cm， = = = 1.4 cm, = 0.8 cm, 对于圆管截面积 = 0.503 cm， = 1.540 cm,
