工程流体力学汇总研究报告
水力学工程流体力学
水力学工程流体力学实验指导书及实验报告专业农田水利班级学号姓名河北农业大学城乡建设学院水力学教研室目录〔一〕不可压缩流体恒定流能量方程〔伯诺里方程〕实验 (1)〔二〕不可压缩流体恒定流动量定律实验 (4)〔三〕雷诺实验 (8)〔四〕文丘里实验 (10)〔五〕局部水头损失实验 (14)〔六〕孔口与管嘴出流实验 (18)〔一〕不可压缩流体恒定流能量方程〔伯诺里方程〕实验一.实验目的要求:1.掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验两侧技术;2.验证恒定总流的能量方程;3.通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研究,进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性。
二.实验装置:本实验的装置如图1.1所示,图中:1.自循环供水器;2.实验台;3.可控硅无级调速器;4.溢流板;5.稳水孔板;6.恒压水箱;7.测压计;8.滑动测量尺;9.测压管;10.实验管道;11.测压点;12.毕托管;13.实验流量调节阀。
三.实验原理:在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面,可以列出进口断面〔1〕至断面〔i〕的能量方程式〔2,3,,i n =⋅⋅⋅⋅⋅⋅〕1i z ++=z +++22111122i i i w i p v p vh g g取121n a a a ==⋅⋅⋅=,选好基准面,从已设置的各断面的测压管中读出z+p值,测出通过管路的流量,即可计算出断面平均流速v 及22v g,从而即可得到各断面测管水头和总水头。
四.实验方法与步骤:1.熟悉实验设备,分清各测压管与各测压点,毕托管测点的对应关系。
2.翻开开关供水,使水箱充水,待水箱溢流后,检查泄水阀关闭时所有测压管水面是否齐平,假设不平那么进行排气调平〔开关几次〕。
3.翻开阀13,观察测压管水头线和总水头线的变化趋势及位置水头、压强水头之间的相互关系,观察当流量增加或减少时测管水头的变化情况。
4.调节阀13开度,待流量稳定后,侧记各测压管液面读数,同时测记实验流量〔与毕托管相连通的是演示用,不必测记读数〕。
工程流体力学实验报告
福州大学土木工程学院本科实验教学示范中心学生实验报告工程流体力学实验题目:实验项目1:毕托管测速实验实验项目2:管路沿程阻力系数测定实验实验项目3:管路局部阻力系数测定实验实验项目4:流体静力学实验姓名:李威学号:051001509组别:________实验指导教师姓名:__________________________同组成员:____________________________________2011年月日实验一毕托管测速实验一、实验目的要求:1.通过对管嘴淹没出流点流速及点流速系数的测量,掌握用测压管测量点流速的技术和使用方法。
2.通过对毕托管的构造和适用性的了解及其测量精度的检验,进一步明确水力学量测仪器的现实作用。
二、实验成果及要求实验装置台号No 表1 记录计算表校正系数c= ,k= cm0.5/s三、实验分析与讨论1.利用测压管测量点压强时,为什么要排气?怎样检验排净与否?答:若测压管内存有气体,在测量压强时,水柱因含气泡而虚高,使压强测得不准确。
排气后的测压管一端通静止的小水箱中(此小水箱可用有透明的机玻璃制作,以便看到箱内的水面),装有玻璃管的另一端抬高到与水箱水面略高些,静止后看液面是否与水箱中的水面齐平,齐平则表示排气已干净。
2.毕托管的压头差Δh和管嘴上、下游水位差ΔH之间的大小关系怎样?为什么?答:这两个差值分别和动能及势能有关。
在势能转换为动能的过程中,由于粘性的存在而有能量损失,所以压头差较小。
3.所测的流速系数ϕ'说明了什么?实验二 管路沿程阻力系数测定实验一、实验目的要求:1. 掌握沿程阻力的测定方法;2. 测定流体流过直管时的摩擦阻力,确定摩擦系数λ与的关系; 3测定流体流过直管时的局部阻力,并求出阻力系数ξ; 4学会压差计和流量计的使用。
二、实验成果及要求1.有关常数。
实验装置台号圆管直径d= cm , 量测段长度L=85cm 。
及计算(见表1)。
工程流体力学实验
1.40
0
3.500
7.500
3.500
11.000
6.100
19
1.40
0
3.500
6.208
3.500
9.708
0.000
1.292
毕托管测速计算表
编号
6
8
12
14
16
18
备注
测速管读数
44.75
23.9
22.5
14.7
12
11
测压管读数
14.7
15.05
11.85
6.9
9.6
3.5
点流速u(cm/s)
三、使用仪器、材料
自循环供水器、恒压水箱、溢流板、稳水孔板、可控硅无级调速器、实验管道、流量调节阀、接水阀、接水盒、回水管测压计。
四、实验步骤
1、熟悉实验仪器,分清普通测压管和测速管及两者功能上的区别。
2、打开电源,启动供水系统,水箱供水至溢流,排净实验管道内的空气后关闭流量调节阀。检查所有的测压管液面是否齐平,若不平需查明原因并排除气体。
8、在均匀流断面上,推求测速管处的流速,将测试与计算成果列于表中。
水箱面高程 =47.60cm直径
实验装置图:
五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)
测点液面读数于断面能量转换的测算表单位:cm
测点
管径d
位置水头Z
压强水头p/γ
流速水头
测压管水头z+ p/γ
总水头H
测压管水头差△(z+ p/γ)
水头损失h=-=
如果自由表面压强p0与当地大气压pa压强相等时,液体内任一点相对压强可表示为:
式中:h为液体自由表面下任一点液体深度。
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。
流体学小知识点总结
流体学小知识点总结
流体力学的基本概念包括流体的性质如压力、密度、黏度、表面张力、粘性、并且需要注意流体的类型如牛顿流体和非牛顿流体。
流体的运动包括流体的直线运动和曲线运动,对于流体力学的研究,需要了解如何描述流体的运动、速度分布和流线等。
此外,还需要了解流体力学的实验方法和模拟方法,包括雷诺数、科里奥利力等。
最重要的应用是通过流体的运动来实现工程的设计和改进。
在空气动力学中,翼型设计是重要的一环,研究翼型在各种条件下的流动特性,以及飞机、汽车等车辆的空气阻力可以有效地减少气动力的损失,提高能效。
在水力学中,通过研究河流、水库、水电站的水流情况,可以避免水灾、引发治理。
当然,还有其他很多应用,如气象学、地质学等等。
总之,流体力学是一门非常有用和有趣的学科,通过研究流体的性质和运动规律,可以帮助人类更好地理解自然,同时也为工程技术的发展提供了重要的理论工具。
通过对流体力学的学习,不仅可以提高自己的物理学水平,更可以为人类社会的发展贡献自己的力量。
工程流体力学实验报告讲解
工程流体力学实验报告专业油气储运年级14秋姓名万军生学号14456560012油气储运工程系流体力学综合实验台(LTZ-15)简介本实验台主要针对流体力学教学中各重要参数指标进行测定和实验。
把这些单一性能的检测加以综合。
它是多用途实验装置,用此实验台可进行下列实验:○1雷诺实验○2沿程阻力实验○3局部阻力实验○4能量方程(伯努利方程)实验○5文丘里流量计和孔板流量计系数的测定实验○6毕托管测流速和流量的方法实验装置如下图所示实验一、水静压强仪(LSJ-10)一、演示目的1、加深理解静力学基本方程式及等压面的概念。
2、观察封闭容器内静止液体表面压力及其液体内部某空间点上的压力。
3、观察压力传递现象。
二、演示原理对密封容器的液体表面加压时,设其压力为P0,即P0> Pα。
从U形管可以看到有压差计产生,U形管与密封容器上部连通的一面,液面下降,而与大气相通的一面,液面上升。
由此可知液面下降的表面压力即是密闭容器内液体表面压力P0,即P0= P0+ρgh,h是U形管液面上升的高度。
当密闭容器内压力P0下降时U形管内的液面呈现相反的现象,即F0<Pα这时密闭容器内液面压力P0= Pα-ρgh,h为液面下降的高度。
如果对密闭容的液体表面加压时,其容器内部的压力向各个方向传递测压管中,可以看到由于A、B、两点在容器内的淹没深度h不同,在压力向各点传递时,先到A点后到B点。
在测压管中反应出的是A管的液柱先上升而B管的液柱滞后一点也在上升,当停止加压时,A、B两点在同一水平面上。
三、演示步骤(如图所示)1、打开阀1,2, 3,4和5向容器内加水(加水处即为加压上升罐);水位加到“0”位线即可。
2、向“U”型管内加水,水位加至一半再向视气罐内加水。
3、顺时针关闭2、3、排气阀即可向容器内加压。
4、把加压上升罐缓慢上升,U型管出现压差△h,在加压的同时,观察左侧A、B管的液柱上升情况。
5、打开排气阀3,使液面恢复到同一水平面上同时可以看到气体的存在打开阀2使容器内的气体与大气相等,再关闭排气阀2、3,打开密闭容器底部放水阀门7,放出一部分水,造成容器内压力下降观察其产生的现象。
华东工程流体力学实验报告
华东工程流体力学实验报告华东工程流体力学实验报告引言:流体力学是研究流体运动规律及其力学性质的学科,广泛应用于工程领域。
华东工程流体力学实验是一项重要的实验课程,旨在通过实验研究和数据分析,加深对流体力学理论的理解,并培养学生的实验操作能力。
本文将对华东工程流体力学实验进行详细的报告和分析。
实验一:流体静力学实验流体静力学实验是流体力学实验的基础,通过测量液体静压力和压力分布,探究流体静力学的基本原理。
在实验中,我们使用了U型管、压力计等实验仪器,通过调整液体高度和测量压力差来研究流体静力学的特性。
实验二:流体动力学实验流体动力学实验是流体力学实验的进一步延伸,通过测量流体在管道中的流速、流量和压力等参数,研究流体在运动中的行为。
实验中,我们使用了流量计、压力传感器等仪器,通过改变管道截面积和流速等条件,研究流体动力学的规律。
实验三:流体阻力实验流体阻力实验是研究物体在流体中运动时所受到的阻力大小和变化规律的实验。
在实验中,我们使用了流体阻力测量仪器,通过改变物体形状、尺寸和流体流速等条件,测量阻力的大小,并分析阻力与这些条件之间的关系。
实验四:流体波动实验流体波动实验是研究流体中波动现象的实验,通过观察和测量波浪的传播和干涉现象,研究流体波动的特性。
在实验中,我们使用了水槽、波浪发生器等仪器,通过改变波浪频率和振幅等条件,研究流体波动的规律和特性。
实验五:流体粘性实验流体粘性实验是研究流体粘性特性的实验,通过测量流体的黏度和粘滞阻力等参数,研究流体粘性的大小和变化规律。
在实验中,我们使用了粘度计等仪器,通过改变温度和流体类型等条件,测量流体的黏度,并分析黏度与这些条件之间的关系。
实验六:流体力学模拟实验流体力学模拟实验是通过计算机模拟流体力学实验过程和结果的实验,可以更加直观地观察流体力学现象。
在实验中,我们使用了流体力学模拟软件,通过调整参数和观察模拟结果,研究流体力学的规律和特性。
结论:通过华东工程流体力学实验的学习和实践,我们深入了解了流体力学的基本原理和实验方法。
工程流体力学实验报告
工程流体力学实验报告哎呀,这次的工程流体力学实验可真是让我开了眼界。
想当初,我以为流体力学就只是个高大上的学科,没想到在实验室里,真是一场精彩的“水上运动会”。
先说说那天的实验环境,实验室里充满了各种设备,有些像太空船的控制台,有些则像老爷爷的发明,真是五花八门。
光是看到那些闪闪发光的仪器,我的心情就像孩子看到糖果一样,别提多兴奋了。
实验开始之前,老师简单介绍了一下实验的目的和步骤。
乍一听,感觉复杂得像天书,但老师用通俗易懂的话把它拆解开来,简直是拨云见日。
我们这次的任务是研究不同流速下流体的行为。
没错,水就是我们的主角!说实话,看着水流动的时候,我的心里总是忍不住想象:这些水到底在想什么呢?是着急赶路,还是悠闲散步?哈哈,可能它们也会想:“这群人真奇怪,居然对我感兴趣。
”接下来的步骤更是让人兴奋。
我们分成小组,每组负责一个实验环节。
我的小组负责测量流速。
说到这里,大家一定想象到了那种紧张又兴奋的气氛。
我们拿着计量器,像侦探一样观察水流,恨不得每一滴水都不放过。
想象一下,几个人围在一起,眼神都亮了,像是发现了新大陆,简直是一幅好玩的画面。
实验开始了,水在管道里汩汩流动,发出轻微的“哗哗”声,那声音真是音乐般悦耳。
我们用不同的流量调节器调节水流速度,心里想着:“快来呀,水宝宝,咱们看看你能有多快!”每当看到水流速度加快,心里那个激动啊,真是像打了鸡血。
然后,我们就开始记录数据,真是看似简单的过程,却让人感到无比的重要。
数据像是我们的宝贝,得好好保存!不过,实验过程中也不乏搞笑的插曲。
我的一个小伙伴因为太兴奋,竟然把手里的记录本掉进了水里。
看着那本书在水中漂浮,我们都笑得前仰后合,心想:“这下水里有记录了,真是开了眼界。
”实验室的气氛瞬间轻松了不少,大家的笑声回荡在墙壁之间,仿佛连水流都被我们的快乐感染了。
随着实验的深入,我们慢慢意识到,流体的行为真的有它的规律。
比如,当流速增加的时候,水流的形状会发生变化,这可是让我们大开眼界的发现。
静力学实验报告结果分析
一、实验背景静力学实验是工程流体力学及水力学领域的基础实验之一,通过实验验证静力学基本原理,加深对流体静力学现象的理解。
本次实验主要验证了流体静力学基本方程,研究了位置水头、压力水头和测压管水头的关系,并观察了真空度的产生过程。
二、实验目的1.验证流体静力学基本方程;2.研究位置水头、压力水头和测压管水头的关系;3.观察真空度的产生过程;4.提高解决静力学实际问题的能力。
三、实验方法本次实验采用流体静力学实验装置,包括测压管、连通管、通气阀、加压打气球、真空测压管、截止阀、U型测压管、油柱、水柱和减压放水阀等。
实验步骤如下:1.连接实验装置,确保各部分连接牢固;2.将水箱注满水,并打开通气阀,使装置内部气压平衡;3.记录各测点B、C、D的标高,并计算相对位置高度zC、zC、zD;4.调整连通管两端液面高度,使测压管液面保持水平;5.打开加压打气球,逐步增加压力,观察各测点液面变化;6.记录各测点液面高度,计算压力水头、位置水头和测压管水头;7.关闭加压打气球,观察真空度产生过程;8.计算油的相对密度。
四、实验结果分析1.验证流体静力学基本方程通过实验数据计算,验证了流体静力学基本方程p=ρgh在本次实验中成立。
在实验过程中,测点B、C、D的静水压强与理论计算值基本一致,证明了该方程的正确性。
2.研究位置水头、压力水头和测压管水头的关系实验结果表明,位置水头、压力水头和测压管水头之间存在以下关系:(1)位置水头:表示被测点在基准面的相对位置高度,与被测点在液体中的深度成正比;(2)压力水头:表示被测点的静水压强,与被测点在液体中的深度和液体容重成正比;(3)测压管水头:表示静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度,与被测点的压力水头和位置水头之和相等。
3.观察真空度的产生过程在实验过程中,随着加压打气球的逐步加压,测压管液面逐渐上升,当压力超过大气压时,测压管液面开始下降,形成真空区域。
实验结果表明,真空度产生的原因是液体内部压力低于大气压。
工程流体力学实验报告
工程流体力学实验报告工程流体力学实验报告引言工程流体力学是研究流体在工程领域中的运动和力学性质的学科。
实验是工程流体力学研究中不可或缺的一部分,通过实验可以验证理论,探究流体的行为和特性。
本实验报告旨在介绍并分析工程流体力学实验的设计、方法、结果和讨论。
一、实验目的本次实验的目的是研究流体在管道中的流动特性,通过测量流体的压力、流速和管道摩阻系数等参数,探究不同条件下的流体流动规律。
二、实验装置和方法本次实验使用的装置包括一段直径为D的水平圆管、压力传感器、流速计和流量调节阀等设备。
实验方法主要分为以下几个步骤:1. 准备工作:根据实验要求选择合适的管道直径和长度,将管道安装在实验台上,并连接好压力传感器、流速计等设备。
2. 流量调节:通过调节流量调节阀控制流体的流量,保持一定的实验条件。
3. 测量压力:利用压力传感器测量管道中的压力,并记录下来。
在不同流量条件下进行多次测量,确保数据的准确性。
4. 测量流速:使用流速计测量管道中的流速,并记录下来。
同样地,在不同流量条件下进行多次测量。
5. 数据处理:根据测量得到的数据,计算出流体的摩阻系数、雷诺数等参数,并进行数据分析和比较。
三、实验结果和讨论根据实验数据,我们可以绘制出不同流量条件下的压力-流速曲线和压力-摩阻系数曲线。
通过观察曲线的变化趋势,我们可以得出以下结论:1. 流体的摩阻系数与流速成正比,即流速越大,摩阻系数越大。
这与工程流体力学中的理论预测相符合。
2. 随着流速的增加,管道中的压力也随之增加。
这是由于流体在管道中的摩擦力增加导致的。
3. 在一定流速范围内,压力和流速之间存在线性关系。
然而,在流速达到一定阈值后,压力增加的速率会减缓,这是由于流体达到了临界状态,流动变得不稳定。
通过实验结果的分析,我们可以更好地理解流体在管道中的流动特性,为工程实践提供参考和指导。
四、实验误差和改进在实验过程中,可能会存在一些误差,例如仪器的精度限制、实验条件的不完全控制等。
10-1工程流体力学实验报告
工程流体力学实验报告班级:_________姓名:_________学号:_________实验一 能量转换实验一、实验目的1、熟悉流体在流动过程中各种能量和水头的概念及其转换关系,加深对伯努利方程的理解;2、观察流体流速随管径变化的规律。
二、实验原理1、总水头的分析:总水头为测压管水头与流速水头之和,任意两截面间的能量方程为21,2111222222--++=++f H gv g p Z g v g p Z ρρ 。
图一所示实验装置中,从实验可以观测到B 截面的总水头低于A 截面的总水头,这符合伯努利方程。
2、A 、B 截面间压强水头的分析:由于A 、B 两截面处于同一水平位置,B 截面面积比A 截面面积大。
所以B 截面处的流速比A 截面处小。
设流体从A 截面流到B 截面的水头损失为B A f H -,,在A 、B 两截面间列伯努利方程。
B A f BB B A A A H gv g p Z g v g p Z -+++=++,2222ρρB A Z Z =B A f BA AB H gv g v g p g p ---=-,2222ρρ 即A 、B 两截面处的压强水头之差,决定于ggBA2222νν-和B A f H -,。
当ggBA2222νν-大于B A f H -,时,压强水头的增值为正,反之,压强水头的增值为负。
3、C 、D 截面间压强水头的分析:出口阀全开时,由于C 、D 截面积相等,所以C 、D 两截面处的流速相等,即流速水头相等;设流体从C 截面流到D 截面的水头损失为D C f H -, ,在C 、D 两截面间列伯努利方程。
D C f DD D C C C H gv g p Z g v g p Z -+++=++,2222ρρgv g v DC 2222=D C f D C CD H Z Z gp g p ---=-,ρρ 即C 、D 两截面压强水头之差,决定于)(D C Z Z -和D C f H -,。
生活中的流体力学知识研究报告
摘要简要介绍了流体力学在生活中的应用,涉及到体育,工业,生活小窍门等。
讨论了一些流体力学原理。
许许多多的现象都与流体力学有关。
为什么洗衣机老翻衣兜?倒啤酒要注意什么诀窍?高尔夫球为什么是麻脸的?本文将就以上三个问题讨论流体力学中一些简单的原理,如伯努力定律,雷诺数,边界层分离等,展现流体力学的广泛应用,证明流体力学妙趣横生。
关键字:伯努利定律;层流;湍流;空气阻力;雷诺数;高尔夫球前言也许,到现在你都有点不会相信,其实我们生活在一个流体的世界里。
观察生活时我们总可以发现。
生活离不开流体,尤其是在社会高速发展的今天。
鹰击长空,鱼翔浅底;汽车飞奔,乒乓极旋,许许多多的现象都与流体力学有关。
为什么洗衣机老翻衣兜?倒啤酒要注意什么诀窍?高尔夫球为什么是麻脸的?本文将就以上三个问题讨论流体力学中一些简单的原理,如伯努力定律,雷诺数,边界层分离等,展现流体力学的广泛应用,证明流体力学妙趣横生。
生活中的很多事物都在经意或不经意中巧妙地掌握和运用了流体力学的原理,让其行动变得更灵活快捷。
一、麻脸的高尔夫球(用雷诺数定量解释)不知道大家有没有发现,高尔夫球的表面做成有凹点的粗糙表面,而不是平滑光趟的表面,就是利用粗糙度使层流转变为紊流的临界雷诺数减小,使流动变为紊流,以减小阻力的实际应用例子。
最初,高尔夫球表面是做成光滑的,如图1—1,后来发现表面破损的旧球图1-1光滑面 1-2粗糙面反而打的更远。
原来是临界Re数不同的结果。
光滑的球由于这种边界层分离得早,形成的前后压差阻力就很大,所以高尔夫球在由皮革改用塑胶后飞行距离便大大缩短了,因此人们不得不把高尔夫球做成麻脸的,即表面布满了圆形的小坑。
麻脸的高尔夫球有小坑,飞行时小坑附近产生了一些小漩涡,由于这些小漩涡的吸力,高尔夫球附近的流体分子被漩涡吸引,边界层的分离点就推后许多,这时在高尔夫球后面所形成的大漩涡区便比光滑的球所形成漩涡区小很多,从而使得前后压差所形成的阻力大为减小。
工程流体力学实验报告
工程流体力学实验报告学院:交通运输工程学院班级:交通设备 1206姓名:邱瑞玢学号: 1104120907雷诺数测定实验【实验目的】1. 观察水的层流和紊流的形态及特征;2. 学习测量和计算流体的雷诺数和临界雷诺数。
【实验原理】雷诺数是流体惯性力Lυρ2与黏性力Lv2μ的比值,它是一个无因次化的量。
R e =μρVl =llVl V 22)/(2μρ雷诺说较小时,粘滞力对流场的影响大于惯性力,流场中流速的扰动会因粘滞力而衰减,流体流动稳定,为层流;反之,若雷诺数较大时,惯性力对流场的影响大于粘滞力,流体流动较不稳定,流速的微小变化容易发展、增强,形成紊乱、不规则的紊流流场。
【实验内容】1. 缓慢调节水量控制阀,观察透明水管中红色水流线的变化。
观察水的层流态、紊流态的特征。
2. 找出层流和紊流转换临界点,在临界点测量水的流速,往复测量三次。
3. 根据测量数据计算出水的临界雷诺数。
【实验现象】1. 当水流流速较低时,水管中水流处于层流状态,示踪剂(红色墨水)呈线状,无分散;2. 逐渐开大控制阀,水流速度加大,呈线状流动的红色墨水开始出现波动,逐渐散开,这时水流处于过渡状态;3. 再开大控制阀,水流速度继续增大,红色墨水消失,此时水流处于紊流状态。
层流状态紊流状态【实验结果】项目组别时间(s)水量(mL)流量(mL/s)流量均值120120060220110055320125062.51306002023070023.333072024从层流到紊流从紊流到层流59.122.4实验中,水流束的特征长度l=D=3CM,流速由公式D2π4qv V =求得,得到V1=0.032m/s,V2=0.084m/s ,而水在标准大气压,室温时的动力粘度s p 10000.1a-3×∙=μ,则雷诺数R e1 =μρVD =960R e2 =μρVD =2520【结果分析】查阅资料可知一般管道雷诺数Re <2000为层流状态,Re >4000为紊流状态,Re =2000~4000为过渡状态。
工程流体力学课程三级项目
工程流体力学课程三级项目——流线的计算及绘制流线图组员:指导教师:2014-10-26目录机械设计12-1班流体力学课程三级项目导书 (2)课题方向及要求 (4)小组分工及贡献 (5)第一章绪论 (6)1.1 课题背景 (6)第二章流线的基本知识及计算 (6)2.1 流线的基本知识 (6)2.1.1 流线 (6)2.1.2 流线的性质 (7)2.2 流线的计算 (7)2.2.1 流线的计算方法 (7)2.2.2 流线计算实例 (7)第三章软件编程求解及绘图 (8)3.1 软件介绍.................. (8)3 .2 MATLAB 编程 (9)3.3 绘制流线图 (11)第四章总结与心得 (13)机械设计12-1班流体力学课程三级项目指导书任课教师:郑小军开课学期:第五学期课程类别:三级项目课程性质:基础课适用专业:机械设计制造及自动化1、整体思路将工程流体力学课程中学到的基础理论知识用于分析和解决工程实践中出现的问题,使学生在项目分析中深入理解如何将所学理论知识应用于解决实际问题的方法和思路。
介绍先进的计算辅助计算方法,引导学生积极思考、学会学习、主动学习,综合训练学生能力,提高学生综合运用本专业基础理论知识,分析、理解和解决本专业及相关行业的理论和实践问题的能力,并为后续其他专业课程的学习打下基础。
2、目的和意义(1)通过基于团队的学生分工协作,在充分分析讨论的基础上,给出解决问题的方案。
使学生在沟通能力、团队合作能力等方面得到锻炼和提高;(2)学会查阅文献、阅读相关技术资料和调查研究能力;(3)更深地了解工程实践。
3、具体实施方案1)时间安排学生利用课外时间完成项目。
2)项目成绩项目教学从属于课程教学,占本门课程总成绩的10%。
成绩由二部分组成:(1) 组内互评总分5分,最优分和最差分相差不得小于1分,组内人均得分4分/人;(2) 导师评每组得分5分,最优分和最差分相差不得小于1分;3)分组安排及指导老师机设1班共28名学生,分成6个组;每个组3--5人,每组选1名组长。
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工程流体力学三级项目流体对曲面壁作用力分析
指导老师:
班级:
小组成员:
制作时间:2012/10/12
目录
1.项目目的 (3)
2.项目要求 (3)
3.公式推导计算过程 (4)
4.Matlab软件编程求解过程 (6)
5.分析比较 (9)
6.小组成员感想 (9)
7.参考文献 (11)
一、项目目的
(1)学会流体作用在曲面壁上的力的分析方法
(2)掌握流体作用在曲面壁上的力的推导过程
(3)了解Matlab 软件的简单使用
二、项目要求
一个闸门的横截面如图所示,垂直于直面的深度是6m,外形x=2y+0.5y2 ,此闸门可以绕0点旋转,试以闸门浅的水深度为自变量,推导一下参量的表达式;水平分力;垂直分力;作用在闸门上对原点0的顺时针方
向转矩。
三、公式推导计算过程
流体对曲面壁受力分布图
此曲面在XOZ平面上的投影如图所示,在此截面上取微面积dA,设其形心在水面以下的深度为h,则此微分面积上所承受的压力为:
dP=γhdA
此压力垂直于微元面积dA,并指向右下方,与水平面成ɑ角,可将其分解为
水平分力:dPx=dPcosα
=γhdAcosɑ
垂直分力:dPz= dPsinɑ
=γhdAsinɑ
由图三可知dPcosɑ为dA在垂面yoz上的投影面dAx ,dAsinɑ为dA在水平面xoy上的投影面积dAz因此上式可改写为
dPx=γhdAx
dPz=γhdAz
将上式沿曲面ABCD相应的投影面积积分,可得此曲面所受液体的总压力P为
水平分力:Px=∫AxγhdAx
竖直分力:Pz=∫AxγhdAz
式中∫Ax hdAx 为曲面ABCD的垂直投影面积Ax绕y 轴的静力矩可表示为
∫AxhdAx=h o Ax
式中,ho为投影面积在Ax的形心在水面下的深度,所以总压力的
水平分力:
Px=γh0A x
=bh2/2
=29400h2
垂直分力:
Pz=γv
=γb∫o h(2y+0.5y2)dy
=γb(h2+h3/6)
水平分力对原点o的顺时针方向力矩:
Mx=2hP x/3
垂直分力对原点o的顺时针方向力矩:
Mz =∫γx(h-y)bdx
=39200h3+14700h4+1470h5 作用在闸门上对原点0的顺时针方向矩为:
M=Mx+Mz
=58800h3+14700h4+1470h5 四、Matlab软件编程求解过程
>> syms h
>> px=9800*0.5*6*h*h
px =
29400*h^2
>> syms y
>> pz=9800*6*int(2*y+0.5*y*y,y0,h)
>> pz=9800*6*int(2*y+0.5*y*y,y,0,h)
pz =
9800*h^2*(h + 6)
>> mx=px*2*h/3
mx =
9600*h^3>>
mz=6*9800*int((2*y+0.5*y^2)*(h-y)*(2+y),y,0,h) mz =
490*h^3*(3*h^2 + 30*h + 80)
>> m=mx+mz
m =
490*h^3*(3*h^2 + 30*h + 80) + 19600*h^3
>> ezplot(px,[0 6])
>> ezplot(pz,[0 6])
>> ezplot(m,[0 6])
(一)水平力分布曲线
(二)垂直分力曲线
(三)原点O的顺时针方向力矩曲线
(五)分析比较
计算推导方法要求我们:
(1)有严谨的思维;
(2)有较强的逻辑性;
(3)有把复杂力分解为简单力的思路;
(4)有积分的概念;
软件编程要求我们:
(1)熟悉软件的功能;
(2)会编程,能模拟出想要的曲线;
(3)有缜密的逻辑思维能力,有认真的态度。
(六)小组成员感想
王晓丽:
通过这几天大家在一起的讨论、思考,首先我们学会了如何正确地分析静止流体对曲面壁的作用力即应该把总力分解成水平分力和竖直分力,这样使问题简单了很多;其次,我们学会了把整个流体分解成一个个微元体,对单个微元体进行受力分析,然后把所有微元体的受力进行叠加,学会了静止流体对曲面壁的受力分析过程;第三,我们初步掌握了Matlab软件的简单使用,学会了利用它进行数值分析,绘图,以及简单的编程;最后我们学会了团结合作,相信只要我们大家一起努力,什么事情都能解决。
郎军:
通过国庆假期期间和我们组组员之间的讨论,学习,交流,我对工程流体力学有了新的认识也学到了许
多东西。
首先,通过这几天的学习,我对工程流体力学产生了浓厚的学习兴趣。
其次,我还在组员们的帮助下初步了解了Matlab软件以及它的基本使用。
再次,在这个过程中小组的组员互相帮助,互相配合,团结合作使我们的项目得以完成,这充分反映了团队的力量!!王璐:
经过这次工程流体力学的三级项目,大家通过研究、思考,首先对所学的知识有了更深的印象和巩固,学会了如何正确地分析计算流体对于曲面壁的作用力及力矩,了解到所学的知识在实际工程当中的应用,同时对于matlab有了更多的解,也学会了基本的操作,了解到软件在实际应用和研究当中的重要作用,收获很大。
也了解了团队的协作和采纳其他人的意见的重要性,在研究讨论中扬长避短,每个人起到最大的作用,通力合作,完成我们的任务。
李林珏:
在这次课题的讨论研究中,我们通过多次的讨论,对静止流体对曲面壁的作用力有了更深刻的了解,通过查阅各种资料,掌握了将流体分割细化加以分析的方法。
同时,也对matlab软件的功能及用法有了一定了解,并且尝试着进行一些入门的绘图分析。
更重要的是收获了我们组员共同协作得到的知识。
这种合作的讨论学习方式更能加深对知识的印象。
余伟:
由于我们小组不断的努力,终于成功的完成了这次的三级项目,通过此项目我懂得了好多以前所不知道的
东西:首先,流体看似很抽象,其实就时时刻刻存在我们的周围,通过它我们可以了解好多我们以前所不知道的;其次就是对于个人能力的提高,每一个数据的处理都需要极其的细心,稍微有一点的疏忽都会导致之前的努力白费而前功尽弃;再次就是对于团队合作的能力的培养,个人能力极其重要,但是团队合作也是不可缺少。
(六)参考文献
1.工程流体力学(第三版)主编:谢振华宋存义
冶金工业出版社2007年9月
2.Matlab从入门到精通主编:周建新
人民邮电出版社2008年11月
11。