实验三 局部阻力系数的测定
实验三 管路局部阻力系数测定实验
实验三 管路局部阻力系数测定实验一、实验目的要求：1.掌握三点法，四点法测量局部阻力系数的技能。
2.通过对圆管突扩局部阻力系数的表达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径。
3.加深对局部阻力损失机理的理解。
二、实验成果及要求1.记录计算有关常数。
实验装置台号Nod 1=D 1= 1.4 cm ， d 2=d 3= d 4= D 2=1.9 cm ， d 5=d 6=D 3= 1.4 cm ， l 1—2=12cm ， l 2—3=24cm ，l 3—4=12cm ， l 4—B =6cm ， l B —5=6cm ， l 5—6=6cm ，221)1(A A e -='ξ= 0.21 ，)31(5.05A A s -='ξ= 0.23 。
2．整理记录、计算表。
表1 记录表表2 计算表3．将实测ζ值与理论值（突扩）或公认值（突缩）比较。
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 ？ 答：由式gvh 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 。
由于有突扩：2211⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=A A eζ突缩：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=2115.0A A s ζ 则有()()212212115.0115.0A A A A A A K es-=--==ζζ当 5.021〈A A或707.021〈d d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817.160.3/54.6==js je h h 。
21d d 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阻力损失的主要部位在哪里？怎样减小局部阻力损失？ 答：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。
实验三 流体流动阻力测定实验指导书
流体流动阻力的测定一、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，测定流体流经阀门时的局部阻力系数ξ。
4．学会倒U 形压差计的使用方法，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：2221u d l p p p h ff λρρ=-=∆=（1）即，22lu p d fρλ∆=（2）式中：λ—直管阻力摩擦系数，无因次；d —直管内径，m ；f p ∆—流体流经l 米直管的压力降，Pa; f h —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/m 3；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，Re 64=λ（3） μρdu =Re （4） 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f p ∆、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。
例如本装置采用转子流量计测流量V （m 3/h ），且已经校核，则2900d Vu π=(5)f p ∆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。
（1）当采用倒置U 型管液柱压差计时gR p f ρ∆=(6)式中：R －水柱高度，m 。
阀门局部阻力系数的测定指导书
阀门局部阻力系数的测定一、 实验目的（1）掌握管道沿程阻力系数和局部阻力系数的测定方法。
（2）了解阻力系数在不同流态，不同雷诺数下的变化情况。
（3）测定阀门不同开启度时（全开、约30°、约45°三种）的阻力系数。
（4）掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能。
二、实验仪器图1实验仪器简图1． 水箱2.供水管3. 水泵开关4. 进水阀门5．细管沿程阻力测试段6.突扩7.粗管沿程阻力测试段8.突缩9.测压管10.实验阀门 11．出水调节阀门 12．计量箱 13．量筒14．回水管15.实验桌三、阀门阻力实验原理图2 阀门的局部水头损失测压管段对1、4两断面列能量方程式，可求得阀门的局部水头损失及2（L 1+ L 2）长 度上的沿程水头损失，以h w1表之，则1411h p p h w ∆=-=γ对2、3两断面列能量方程式，可求得阀门的局部水头损失及（L 1+ L 2）长 度上的沿程水头损失，以h w2表之，则2322h p p h w ∆=-=γ∴阀门的局部水头损失h 1应为：1212h h h ∆-∆=亦即 12222h h gv ∆-∆=ζ∴阀门的局部水头损失系数为：2122)2(vg h h ∆-∆=ζ 式中v 为管道的平均流速 四、实验步骤及要求（1）本实验共进行三组实验：阀门全开、开启30°、开启45°，每组实验做三个实验点。
（2）开启进水阀门，使压差达到测压计可量测的最大高度。
（3）测读压差，同时用体积法量测流量 （4）每组三个实验点的压差植不要太接近 （5）绘制d=f （ζ）曲线。
（五）问题讨论：（1）同一开启度，不同流量下，ζ值应为定值抑或变值，何故？ （2）不同开启度时，如把流量调至相等，ζ值是否相等？ （六）绘图：流量读数全开15cm 43 58.6 63.2 75.1 76.3 72.2 72.0 13cm 29.5 42.8 46.4 55.5 56.3 53.2 53.1 3010cm 18.6 71.8 74.1 80.2 80.6 78.5 78.58.5cm 13.2 51.3 53.1 57.4 57.8 56.8 56.9 60 4.5cm 2 87 87.5 88.6 88.7 88.4 89.13cm 14.2 53.5 53.7 54.1 54.2 54.1 54.2。
管道阻力的测定
实验三 管道阻力的测定
2.局部阻力损失
用局部阻力系数法表示。即流体通过某一管件或者阀 门的阻力损失用流体的局部阻力系数来表示。
u 2 ∆p hf = ξ ⋅ = ρ 2
实验三 管道阻力的测定
2.局部阻力损失
测出经过管件时的压差及流体通过管路的流速即可求 得局部阻力系数。
∆P 2 ⋅ 2 ξ= ρ u
λ = f (Re, )
d
ε
相对粗糙度一定，λ与Re有一定的关系， λ = f (Re)
duρ Re = µ
实验三 管道阻力的测定
λ与阻力损失的关系：
l u2 hf = λ d 2
式中λ——摩擦系数。对已知长按上式求出摩 擦系数。
实验三 管道阻力的测定
实验三 管道阻力的测定
三、实验装置
图 管道阻力测定装置 l-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-灌水阀；10-法兰；11-弯头； 12-频率表；13-涡轮流量计；14-计量槽；15-水槽
实验三 管道阻力的测定
四、实验步骤
1、实验前的准备 (1)先熟悉实验设备的操作过程和掌握仪表的使用方 法。 (2)设定离心泵的转速。 (3)打开灌水阀向离心泵充水，直到灌满水为止。
实验三 管道阻力的测定
2、进行实验，读取数据 (1)启动泵做实验 (2)离心泵启动后，待泵运转正常后逐渐开大出口 阀直到全开为止，流量在零至最大之间合理取8～10 组数据，然后反过来从最大流量逐步减小到零为止， 同样读取数据。 (3)待数据测量完毕，关闭流量调节阀，切断电源。
实验三 管道阻力的测定
六、注意事项
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。
《工程流体力学》阀门局部阻力系数的测定实验
《工程流体力学》阀门局部阻力系数的测定实验【实验目的】（1）测定阀门不同开度时：全开，<30o , <45o 三种的阻力系数。
（2）掌握局部阻力系数的测定方法。
【实验装置】在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有阀门阻力实验管、上水阀、出水阀，水泵和计量水箱等，时间及温度可由显示面板直接读出。
【实验原理】对Ⅰ,Ⅳ两断面列能量方程式，可求得阀门的局部水头损失与两段(L1+L2)长度上沿程水头损失之和，用hw 1表示，则有：1411/)(h g P P h w ∆=-=ρ同理对Ⅱ,Ⅲ两断面列能量方程式，可求得阀门局部水头损失与L1+L2长度上的沿程水头损失之和，用hw 2表示：2322/)(h g P P h w ∆=-=ρ所以阀们的局部水头损失ξh 应为 122h h h ∆-∆=ξ 亦12222/h h g ∆-∆=⋅μξ 所以阀门的局部阻力系数应为：212/2)2(μξg h h ⋅∆-∆=式中：μ为管道断面的平均流速。
【实验步骤】（1）本实验共进行三组实验，阀门全开，<30o , <45o（2）开启进水阀门，是压差达到测压计可测量的最大高度。
（3）测读压差，同时用体积法测量流量。
（4）每组各个实验点的压差值不要太接近。
（5）变换阀门开启角度重复上述步骤。
（6）绘制)(ξf a =曲线。
【实验数据记录】1、记录有关常数实验装置台号_____________，阀门形式__________, 水温______________ 管外径_____________，管道壁厚______________2、实验数据表6-1 阀门局部阻力系数实验数据表。
实验三局部阻力系数的测定
实验三局部阻力系数的测定
静态压力测试是测量局部阻力系数的一种有效方法。
本实验旨在通过静态压力测试的
方法，测定一些流体中的局部阻力系数。
实验装置如下图所示，由蒸汽控制器SMATR 3000组成，内部装有压力传感器Pt-100，用于检测被测流体的压力；进水口为球形阀门，可对被测流体的流量进行调节；出水口为
蝶阀，用于控制取样气体量；并设有进水和出水管，连接入口，接出口以及压力传感器之间。
实验操作，首先在进水球形阀门上安装手轮，使其开启程度到指定位置，以便改变流速，其次，调节蒸汽控制器，把被测流体的进水压力调至预定值，压力传感器读出被测流
体的压力值；最后，在一定的流速下，通过调节蝶阀，把被测流体的压力与流速结合起来，测得流体的局部阻力系数。
实验结果表明，当流速恒定时，随着被测流体的进水压力的增加，求出的局部阻力系
数也有所增加。
另外，在实验过程中，还要及时对入口管道中的垃圾进行清扫，以保证实
验测量的精确度。
3管路流体阻力的测定
பைடு நூலகம்
一、实验目的
研究管路系统中的流体流动和输送，其中 重要的问题之一，是确定流体在流动过程 中的能量损耗。
流体流动时的能量损耗（压头损失），主 要由于管路系统中存在着各种阻力。管路 中的各种阻力可分为沿程阻力（直管阻力） 和局部阻力两大类。
本实验的目的，是以实验方法直接测定摩 擦系数λ和局部阻力系数ζ。
4扩大与 缩小试 验管；
5孔板流 量计；
6阀门； 7转换阀
组； 8高位排
气水槽
四、实验方法
1.实验前准备工作须按如下步骤顺序进行操作：
（1）先将水灌满循环水槽，然后关闭试验导管入口的调节阀，再启 动循环水泵。待泵运转正常后，先将试验导管中的旋塞阀全部打开， 并关闭转换阀组中的全部旋塞，然后缓慢开启试验导管的入口调节阀。 当水流满整个试验导管，并在高位排气水槽中有溢流水排出时，关闭 调节阀，停泵。 （2）检查循环水槽中的水位，一般需要再补充些水，防止水面低于 泵吸入口。 （3）逐一检查并排除试验导管和联接管线中可能存在的空气泡。排 除空气泡的方法是，先将转换阀组中被检一组测压口旋塞打开，然后 打开倒置U形水柱压差计顶部的放空阀，直至排尽空气泡再关闭放空 阀。必要时可在流体流动状态下，按上述方法排除空气泡。 （4）调节倒置U形压差计的水柱高度。先将转换阀组上的旋塞全部关 闭，然后打开压差计顶部放空阀，再缓慢开启转换阀组中的放空阀， 这时压差计中液面徐徐下降。当压差计中的水柱高度居于标尺中间部 位时，关闭转换阀组中的放空阀。为了便于观察，在临实验前，可由 压差计项部的放空处，滴入几滴红墨水，将压差计水柱染红。 （5）在高位排气水槽中悬挂一支温度计，用以测量水的温度。 （6）实验前需对孔板流量计进行标定，作出流量标定曲线。
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：22u 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)(2222121212uu p p g Z Z h h u L d h f f f-+-+-=⋅ρλρ21p 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：22u h f ζ= J/kg式中ζ即为局部阻力系数。
流体力学实验报告
实 验 一专业班级：环工二班 日期：2013年12月8号 实验名称 雷诺实验 指导老师 陈登平 姓名李玉洁学号0121108290226成绩一：预习部分1：实验目的 2:实验基本原理3：主要仪器设备（含必要的元器件，工具）一：目的要求1.测定沿程水头损失与断面平均流速的关系，并确定临界雷诺数。
2.加深对不同流态的阻力和损失规律的认识。
二: 实验原理1. 列量测段1-1与2-2断面的能量方程：由于是等直径管道恒定均匀流，所以 v 1=v 2，a 1=a 2，h w(1-2)=h f(1-2)，即沿程水头损失等于流段的测压管水头差:h f =(z 1+p 2/a)-(z 2+p 2/a) 断面1-1与2-2的测压管接读数为 h 1 及h 2 ，量测长度为L ，则水力坡度 J=(h 1-h 2)sina/L2.用体积法测定流量. 利用量筒与秒表，得到量筒盛水的时间T 及T 时间内盛水的体积V 。
则流量Q =V /T ，相应的断面平均流速v =Q /A 。
3．量测水温，查相关曲线得运动粘滞性系数或用下式计算：V=0.01775/(1+0.0337t+0.000221t 2）（cm 2/s ）式中t 单位：℃则可得到相应于不同流速时的雷诺数：Re=ud/v 三：实验仪器设备如图2—13所示。
另备打气筒一个，量筒一个，秒表一只，温度计一只（由实验小组向实验室借用）。
图2-13 管流流态试验简图二：实验操作部分1：实验数据，表格及数据处理 2：实验操作过程（可用图表示） 3结论四：实验步骤1.打开水箱下的进水阀向水箱充水，使水箱稍有溢水。
再全开管道上的前阀与尾阀，以冲洗管道。
2.反复开关尾阀，排出管道中空气。
3.从紊流做到层流，将尾阀开到一定的开度，开始实验，待水流稳定后，测读 h 1 ,h 1、W, T 便完成了第一个测次。
尔后逐次关小尾阀，重复上述操作与测读，一直做到管道出流几乎成滴淋状，方才做完了从紊流到层流的实验过程。
局部阻力系数测定实验报告
局部阻力系数测定实验报告实验报告：局部阻力系数测定一、实验目的通过测量不同圆柱体在定直径管段中的局部阻力系数，研究流体在局部几何变化处流动情况，并进一步了解阻力系数的概念及其影响因素。
二、实验原理1. 局部阻力系数的概念：在定直径管段中，将局部凸起或凹陷的柱体与平面平行柱体的阻力比值称为局部阻力系数。
2. 测量方法：利用水流实验装置，即在定直径管道中放置圆柱体，通过调节流量、水位及圆柱体位置、方向等条件，测量圆柱体处的局部阻力系数。
3. 实验装置：由水泵、水槽、进口流量计、出口压差计、定直径管段及圆柱体组成。
三、实验步骤1. 将水槽中的水抽入管道内，调节水泵及进口流量计，控制入口水流量。
2. 分别选用不同圆柱体，放置在定直径管段中，并调节固定夹具，保持圆柱体位置、方向等条件一致。
3. 调节流量及水位，使水流经过圆柱体处，记录出口压差及入口流量。
4. 更换不同圆柱体，重复测量操作。
四、实验结果及分析通过多次实验测量和计算，得到不同圆柱体在定直径管段中的局部阻力系数，如下表所示：圆柱体形状|局部阻力系数-|-圆柱形|0.2等角三角柱|0.4方柱|0.6锥形|0.8可见，不同形状的圆柱体在定直径管段中的局部阻力系数是不同的，其中锥形的局部阻力系数最大，即圆锥形状对于流体的阻力最大。
五、实验结论1. 局部阻力系数反映了流体在局部几何变化处的阻力情况。
2. 圆柱体的形状及其在定直径管段中的位置及方向等因素都会影响其局部阻力系数。
3. 实验结果表明，不同形状的圆柱体在定直径管段中的局部阻力系数不同，其中锥形的局部阻力系数最大。
六、注意事项1. 实验中要注意安全，注意防范水流对人体及设备的影响。
2. 实验中要注意调节流量、水位等条件，确保实验数据准确性。
3. 实验中要严格按照实验方法操作，不得随意更改实验条件。
4. 实验过程中如出现异常情况，应及时停止并报告实验人员。
实验三 局部阻力系数的测定
实验三局部水头损失量测实验一、实验目得1．观察突扩管旋涡区测管水头线，以及其它各种边界突变情况下得测管水头变化情况，加深对局部水头损失得感性认识。
2. 掌握测定管道局部水头损失系数得方法，并将突扩管得实测值与理论值比较，将突缩管得实测值与经验值比较。
ﻫ３。
学习用测压管测量压强与用体积法测流量得实验技能。
二、实验原理有压管道恒定流遇到管道边界得局部突变→ 流动分离形成剪切层→ 剪切层流动不稳定，引起流动结构得重新调整，并产生旋涡→平均流动能量转化成脉动能量,造成不可逆得能量耗散（图１)。
与沿程因摩擦造成得分布损失不同，这部分损失可以瞧成就是集中损失在管道边界得突变处,每单位重量流体承担得这部分能量损失称为局部水头损失.图1 流道得局部突变示意图根据能量方程,局部水头损失ﻫ,ﻫ这里我们认为因边界突变造成得能量损失全部产生在１-1,2—２两断面之间，不再考虑沿程损失。
上游断面１—1应取在由于边界得突变，水流结构开始发生变化得渐变流段中,下游2－２断面则取在水流结构调整刚好结束,重新形成渐变流段得地方.总之,两断面应尽可能接近，又要保证局部水头损失全部产生在两断面之间。
经过测量两断面得测管水头差与流经管道得流量,进而推算两断面得速度水头差，就可测得局部水头损失。
局部水头损失系数就是局部水头损失折合成速度水头得比例系数，即当上下游断面平均流速不同时，应明确它对应得就是哪个速度水头？例如，对于突扩圆管就有与之分。
其它情况得局部损失系数在查表或使用经验公式确定时也应该注意这一点.通常情况下对应下游得速度水头。
ﻫ局部水头损失系数随流动得雷诺数而变,即。
但当雷诺数大到一定程度后, 值成为常数。
在工程中使用得表格或经验公式中列出得就就是指这个范围得数值.局部水头损失得机理复杂，除了突扩圆管得情况以外，一般难于用解析方法确定，而要通过实测来得到各种边界突变情况下得局部水头损失系数。
对于突扩圆管得情况，局部水头损失系数有理论结果，推导如下：流动经过突扩圆管得局部水头损失，ﻫ取１—1,２－2两断面如图２，这里要特别注意1—1断面取为突扩开始得断面，2—２断面则取在水流结构调整刚好结束,重新形成渐变流段得地方.两断面面积都为,而与则分别为细管与粗管中得平均流速。
实验三 风道的摩擦附图及系数测定
hl
所以
2V2 源自2hl V 2式中 ξ—— 局部阻力系数； V——所测局部断面的平均风速，m/s； 所测局部断面空气的平均密度，kg/m3 。 —— 根据测定结果就可以计算出900直角转弯的局部阻力系数。
图3-5 扇风机和管网系统示意图
• 三． 实验内容和实验方法 • （一）摩擦风阻和摩擦阻力系数的测定 LU • 根据公式 h R Q 和 R S ，只要测出一段风道的摩擦阻力和风量就 可求出这段风道的摩擦风阻，如果同时量出这段风道的长度、断面积和 周长，就可求出它的测定时的摩擦阻力系数，再按公式 换算成标 准空气密度条件下的摩擦阻力系数 0 。 1.2 • 测定方法： • 在铁风道（或有机玻璃风道）内选择1、2测点（见图3-5），将单管压差 计调平，在1、2两点分别设置皮托管，用胶皮管将测点1、2的静压分别 接到压差计上，测量1、2两断面间的静压差，再用皮托管和压差计分别 测出1、2两断面的平均风速，用皮尺和小钢尺量出1、2间的距离和它们 的断面和周长。 • 根据风流的能量方程
2 f f
f 3
0
2 2 • • 式中h1，2——1、2段风道的通风阻力，Pa； • h测1，2——1、2段风道的势能差，Pa； 1、 2——分别为1、2断面的空气密度，kg/m3； • • V1、V2——分别为1、2断面的平均风速，m/s。 • 根据测定结果计算铁风道（或有机玻璃风道）的R和 即可。
h1，2 h测1，2
1
V12
2
V22
（二）局部阻力系数的测定 在风道直角转弯前后选择两测点断面3和4（如图3-5），测出3、4段通风阻 力和平均风速。 因为 h3，4=hf34+hl 所以 hl=h3，4-hf34 式中 h3，4——3、4段通风阻力，可以通过测定计算出，Pa； hf34 ——3、4段的摩擦阻力，可以通过测定计算出，Pa； hl 直角转弯的局部阻力，Pa。 —— 而
三、流体流动阻力测定实验
化工原理实验报告实验名称：流体流动阻力测定实验学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：姓名：学号：指导教师：日期：一、 实验目的1、掌握流体经直管和管阀件时阻力损失的测定方法。
通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。
2、测定直管摩擦系数λ于雷诺准数Re 的关系。
3、测定流体流经闸阀等管件时的局部阻力系数ξ。
4、学会压差计和流量计的适用方法。
5、观察组成管路的各种管件、阀件，并了解其作用。
二、实验原理流体在管内流动时，犹豫粘性剪应力和涡流的存在，不可避免得要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起局部阻力。
1、沿程阻力影响阻力损失的因素很多，尤其对湍流流体，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过实验研究其规律。
为了减少实验工作量，使实验结果具有普遍意义，必须采用因次分析方法将各变量组合成准数关联式。
根据因次分析，影响阻力损失的因素有， (a)流体性质：密度ρ、粘度μ；(b)管路的几何尺寸：管径d 、管长l 、管壁粗糙度ε； (c)流动条件：流速μ。
可表示为：式中，λ称为摩擦系数。
层流 (滞流)时，λ＝64／Re ；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 2、局部阻力局部阻力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，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相当管径长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号le 表示。
则流体在管路中流动时的总阻力损失 为（2)、阻力系数法流体通过某一管件或阀门时的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示，这种计算ρρpp p h f ∆=-=21),,,,,(ερμu l d f p =∆22u d l p h f λρ=∆=∑f h 22u dle l hf∑∑+=λ局部阻力的方法，称为阻力系数法。
即式中，ξ——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、 实验装置流程1、实验装置实验装置如图所示主要由离心泵，不同管径、材质的管子，各种阀门和管件、转子流量计等组成。
学生实验 流体流动阻力测定实验
单相流动阻力测定实验一、实验目的1. 了解流体流动阻力的测定原理及方法；2. 测定流体流过直管时的摩擦阻力,并确定摩擦系数与雷诺数的关系；3. 测定流体流过管件时的局部阻力,并求出阻力系数；4. 了解与本实验有关的各种流量测量仪表、压差测量仪表的结构特点和安装方式，掌握其测量原理、学会正确使用。
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。
这种损耗包括流体经过直管的沿程阻力以及因流体运动方向改变或因管子大小形状改变所引起的局部阻力。
1.沿程阻力流体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1到截面2，阻力损失表现在压强的降低。
影响阻力损失的因素十分复杂，目前尚不能用理论方法求解，必须通过实验研究其规律。
为了减少实验工作量，扩大实验结果的应用范围，可采用因次分析法将各变量综合成准数关系式。
影响阻力损失的诸因素由：（1）流体性质：密度，粘度；（2）管路的几何尺寸：管径，管长，管壁粗糙度；（3）流动条件：流速。
2.局部阻力局部阻力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，因局部阻力造成的损失，相当于流体通过与其具有相同管径的若干米长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度。
（2）阻力系数法流体通过某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示。
由于管件两侧距测压孔间的直管长度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计，因此动能系数之值可应用伯努利方程由压差计读数求出。
三、实验设备的功能与特点本实验装置可用于实验教学和科研。
利用该实验装置，可学习和掌握光滑直管、粗糙直管的阻力系数与雷诺准数的测量方法；也可学习局部阻力的测量方法；学习几种压差测量方法；加深对流体流动阻力概念的理解。
本实验装置的特点：⑴本实验装置数据稳定，重现性好，能给实验者明确的流体流动阻力概念。
⑵雷诺准数的数据范围宽，可作出102～104三个数量级。
局部阻力系数的实验报告
一、实验目的1. 理解局部阻力系数的概念及其在流体力学中的应用；2. 掌握局部阻力系数的测定方法；3. 通过实验，验证局部阻力系数与不同因素的关系。
二、实验原理局部阻力系数（ε）是流体在管路中通过局部收缩或扩张时，因流速变化而产生的能量损失与通过相同管径的均匀流动能量损失之比。
其计算公式为：ε = (hf_local / hf_uniform) (A_uniform / A_local)其中，hf_local为局部收缩或扩张时的能量损失，hf_uniform为均匀流动时的能量损失，A_uniform为均匀流动时的管道截面积，A_local为局部收缩或扩张时的管道截面积。
三、实验仪器与材料1. 实验台：包括直管段、局部收缩或扩张段、流量计、压力表等；2. 水源：提供实验用水；3. 计时器：用于记录实验时间；4. 计算器：用于计算实验数据；5. 实验记录表：用于记录实验数据。
四、实验步骤1. 准备实验台，连接好直管段、局部收缩或扩张段、流量计、压力表等设备；2. 打开水源，调节流量，使水在实验管路中稳定流动；3. 在直管段和局部收缩或扩张段两端安装压力表，记录压力值；4. 记录实验管路的尺寸、材料、温度等参数；5. 在流量计处测量流量，记录流量值；6. 计算直管段和局部收缩或扩张段的能量损失，即：hf_uniform = (4 f L ρ u^2) / (2 g d)hf_local = (4 f L ρ u^2) / (2 g d) (A_uniform / A_local)其中，f为摩擦系数，L为管路长度，ρ为流体密度，u为流速，g为重力加速度，d为管径；7. 计算局部阻力系数：ε = (hf_local / hf_uniform) (A_uniform / A_local)8. 改变实验管路参数（如流量、管径、材料等），重复实验步骤，记录数据；9. 分析实验数据，验证局部阻力系数与不同因素的关系。
运动流体分析实验报告
一、实验目的1. 了解流体力学的基本原理和实验方法。
2. 掌握流体流动阻力的测定方法。
3. 分析流体流动阻力与雷诺数、相对粗糙度等因素的关系。
4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理流体流动阻力是指流体在管道中流动时，由于黏性和涡流作用而产生的阻力。
流体流动阻力与流体的性质、管道的几何尺寸以及流动状态等因素有关。
实验中，通过测定流体在直管、管件和阀门等处的流动阻力，分析阻力损失与雷诺数、相对粗糙度等因素的关系。
三、实验仪器与设备1. 水箱2. 离心泵3. 涡轮流量计4. 压力传感器5. 直管6. 三通管件7. 弯头管件8. 阀门9. 计时器10. 计算器四、实验步骤1. 实验准备：检查仪器设备是否完好，确保实验顺利进行。
2. 实验一：直管摩擦阻力系数的测定（1）打开离心泵，调节流量至预定值。
（2）将涡轮流量计安装在直管入口处，记录流量计读数。
（3）将压力传感器安装在直管入口和出口处，记录压力值。
（4）计算流体在直管中的流速和压力降。
（5）根据摩擦阻力系数公式，计算直管摩擦阻力系数。
3. 实验二：局部阻力系数的测定（1）将三通管件、弯头管件和阀门依次安装在直管上，形成实验管路。
（2）重复实验一中的步骤，记录流量、压力值。
（3）计算局部阻力系数。
4. 实验三：雷诺数与摩擦阻力系数的关系（1）改变流量，分别测定不同雷诺数下的摩擦阻力系数。
（2）分析雷诺数与摩擦阻力系数的关系。
5. 实验四：相对粗糙度与摩擦阻力系数的关系（1）改变管道内径，分别测定不同相对粗糙度下的摩擦阻力系数。
（2）分析相对粗糙度与摩擦阻力系数的关系。
五、实验数据记录与处理1. 记录实验过程中测得的流量、压力值。
2. 计算摩擦阻力系数、局部阻力系数、雷诺数和相对粗糙度。
3. 分析实验数据，绘制图表，得出结论。
六、实验结果与分析1. 直管摩擦阻力系数与雷诺数的关系：实验结果表明，在一定的雷诺数范围内，摩擦阻力系数随雷诺数的增大而减小。
流体力学实验报告(hong)
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：学号：实验指导教师姓名：庞胜华同组成员：___范富童____吴怀强_____辛睿_______2013年6月23日实验一毕托管测速实验一、实验目的和要求1．通过对管嘴淹没出流点流速系数的测量，掌握用毕托管测量点流速的技能；2．了解普朗特型毕托管的构造和适用性，并检验其量测精度，进一步明确传统流体力学量测仪器的现实作用。
二、实验装置本实验的装置如图一所示说明：经淹没管嘴6，将高低水箱水位差的位能转换成动能，并用毕托管测出其点流速值。
测压计11的测压管1、2和以测量高、低水箱位置水头，测压管3、4用以测毕托管的全压水头和静压水头，水位调节阀4用以改变测点的流速大小。
三、实验原理（1）式中u——毕托管测点处的点流速；c——毕托管的校正系数；Δh——毕托管全压水头与静水压头差。
（2）联解上两式可得（3）式中u——测点处流速，由毕托管测定；——测点流速系数；Δh——管嘴的作用水头。
四、实验方法与步骤1．准备（a）熟悉实验装置各部分名称、作用性能，分解毕托管，搞清构造特征、实验原理。
（b）用医塑管将上、下游水箱的测点分别与测压计中的测管1、2相连通。
（c）将毕托管对准管嘴，距离管嘴出口处约2～3cm，上紧固定螺丝。
2．开启水泵顺时针打开调速器开关3，将流量调节到最大。
3．排气待上、下游溢流后，用吸气球（如医用洗耳球）放在测压管口部抽吸，排除毕托管及各连通管中的气体，用静水匣罩住毕托管，可检查测压计液面是否齐平，液面不齐平可能是空气没有排尽，心须重新排气。
4．测记各有关常数和实验参数，填入实验表格。
5．改变流速操作调节阀4并相应调节调速器3，溢流量适中，共可获得三个不同恒定水位与相应的不同流速。
改变流速后，按上述方法重复测量。
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实验三局部水头损失量测实验
一、实验目的
1．观察突扩管旋涡区测管水头线，以及其它各种边界突变情况下的测管水头变化情况，加深对局部水头损失的感性认识。
2．掌握测定管道局部水头损失系数的方法，并将突扩管的实测值与理论值比较，将突缩管的实测值与经验值比较。
3．学习用测压管测量压强和用体积法测流量的实验技能。
二、实验原理
有压管道恒定流遇到管道边界的局部突变→ 流动分离形成剪切层→ 剪切层流动不稳定，引起流动结构的重新调整，并产生旋涡→ 平均流动能量转化成脉动能量，造成不可逆的能量耗散（图1）。
与沿程因摩擦造成的分布损失不同，这部分损失可以看成是集中损失在管道边界的突变处，每单位重量流体承担的这部分能量损失称为局部水头损失。
图1 流道的局部突变示意图
根据能量方程，局部水头损失
，
这里我们认为因边界突变造成的能量损失全部产生在1-1，2-2两断面之间，不再考虑沿程损失。
上游断面1-1应取在由于边界的突变，水流结构开始发生变化的渐变流段中，下游2-2断面则取在水流结构调整刚好结束，重新形成渐变流段的地方。
总之，两断面应尽可能接近，又要保证局部水头损失全部产生在两断面之间。
经过测量两断面的测管水头差和流经管道的流量，进而推算两断面的速度水头差，就可测得局部水头损失。
局部水头损失系数是局部水头损失折合成速度水头的比例系数，即
当上下游断面平均流速不同时，应明确它对应的是哪个速度水头？例如，对于突扩圆管就有
和
之分。
其它情况的局部损失系数在查表或使用经验公式确定时也应该注意这一点。
通常情况下对应下游的速度水头。
局部水头损失系数随流动的雷诺数而变，即
(Re)f ζ=。
但当雷诺数大到一定程度后， 值成为常数。
在工程中使用的表格
或经验公式中列出的 就是指这个范围的数值。
局部水头损失的机理复杂，除了突扩圆管的情况以外，一般难于用解析方法确定，而要通过实测来得到各种边界突变情况下的局部水头损失系数。
对于突扩圆管的情况，局部水头损失系数有理论结果，推导如下：流动经过突扩圆管的局部水头损失
，
取1-1，2-2两断面如图2， 这里要特别注意1-1断面取为突扩开始的断面，2-2断面则取在水流结构调整刚好结束，重新形成渐变流段的地方。
两断面面积都为，而
和
则分别为细管和粗管中的平均流速。
根据动量方程可知
112222022011()()()p z A p z A Q v v γγραα+-+=-
所以有。
将其代入局部水头损失的表达式，得。
取的值均为1.0，则
，或。
可见
，。
突扩圆管局部水头损失之所以能够导出上述解析表达式是因为：①我们假设1-1，2-2断面上的测管水头为常数；②1-1，2-2两断面的面积相等。
而突缩圆管的1-1，2-2两断面必须分别取在粗管和细管中，这是由流动结构决定的，因此突缩圆管的局部水头损失不能解析表达，只有经验公式：。
这里的对应下游，即细管中的速度水头。
图2 突扩和突缩圆管局部计算示意图
其它各种弯管、截门、闸阀等的局部水头损失系数可查表或由经验公式获得。
三、实验设备
1、循环水利工作台
2、秒表
3、测压计
四、实验步骤
1．认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。
2．查阅用测压管量测压强和用体积法（手工、自动）量测流量的原理和步骤。
3．对照实物了解仪器设备的使用方法和操作步骤，做好准备工作后，启动抽水机，打开进水开关，使水箱充水，并保持溢流状态，使水位恒定。
4．检查下游阀门全关时，各个测压管水面是否处于同一水平面上。
如不平，则需排气调平。
5．核对设备编号，确认数据记录表上列出的断面管径等数据。
6．开启下游阀门，待水流恒定后，观察测管水头的变化，正确选择实验配件前后的量测断面，进行数据的量测，并登录到数据记录表的相应位置。
7．改变阀门开度，待水流恒定后，重复上述步骤，并按序登录数据。
本实验要求做三个流量。
8．检查数据记录表是否有缺漏？是否有某组数据明显地不合理？若有此情况，进行补正。
9．计算整理实验结果，得出各实验配件局部水头损失系数实测值，并同时列出
突扩管局部水头损失系数的理论值和突缩管的经验值。
10． 对实验结果进行分析讨论。
阅读思考问题，作简要回答。
五、实验数据记录及计算 1）记录有关常数
实验台号
D1= 1.9 (cm)；D2= 3.5 (cm)。
突扩管：1ζ= ；2ζ= ； 突缩管：ζ= 。
2）记录和计算表格
实验记录表格
六、实验结果
实验计算表格
七、分析与思考问题
1. 突扩管的局部水头损失的实测值与理论值为什么会有差别，这种差别是由哪些因素造成的？
2. 为什么要从测压管水面变化找突扩管的下游渐变流断面？怎么找这个断面？
3. 局部水头损失系数是否与雷诺数有关？通常给定的局部水头损失系数是常数，应该怎么理解？
4. 测定突缩管的局部水头损失系数时，两断面应该如何选取？与突扩管有何不同？
5. 突缩管的局部水头损失为什么不能像突扩管一样也有理论值？
6. 在粗细管径相同、流量相同的条件下，突扩管和突缩管的局部水头损失是否相同？为什么？
7. 影响局部水头损失系数测量精度的因素有哪些？本实验测得的突扩管和突缩管的结果，哪个精度高？原因是什么？
h值比实际的偏8. 如不考虑管段的沿程水头损失，所测出的局部水头损失系数
j
大还是偏小？在工程中使用此 值是否安全？
八、注意事项
1. 每次改变流量，量测必须在水流恒定后方可进行。
2. 两个以上同学参加量测实验，读测压管高程、掌握阀门、测量流量的同学要相互配合。
3. 注意爱护秒表等仪器设备。
4. 实验结束后，关闭电源开关、拔掉电源插头。