流体力学实验

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2、阀门调节要缓慢平稳,尤其在过渡状态 时尽量避免设备融碰及振动。
3、在流量从最小逐渐到最大,或从最大到 最小的调节过程中,阀门只允许往一个方向 旋转,中间不得逆转。
七、思考题
1、从层流到紊流与从紊流到层流所测得 的雷诺数是否相同?为什么?
2、如果实验装置不变,改用其他液体为 流动介质,或改变管径,其临界雷诺数是否 改变?为什么?
二、实验原理
1、对于理想流体的流动,有:
z1
p1
v12 2g
z2
p2
v2 2 2g
流体的总机械能保持不变,总水头线是一条水平直
线。 2、对于实际流体,由于流体的粘滞性和水流紊动
,一定会产生水头损失。所以,粘性流体总流的伯努 利方程为:
z1
p1
1v12
2g
z2
p2
2v22
2g
hw
三、实验步骤
4、测定流量,记录各测量断面测管的高度,填入表 中。
5、改变阀门开度,调节流量,测定几组流量和水头 高度,填入表中。
6、关闭,停泵。
四、注意事项
1、实验过程中,要经常观察高位水箱的恒 流情况,随时调整上水阀门,保证液位恒定。
2、测压管中液位要适中,方便读数。 3、流量调节要缓慢平稳,测点并尽量拉开。 4、备好记录纸,分工明确,读数仔细准确。
3、微启色液调节阀,使颜色水以微小流束 在玻璃管中呈直线流动,测定流量,计算Re, 保持颜色水直线状态,再调节测定-次流量。
4、逐渐开大出水阀,观察水从层流到紊流 的过度过程及质点的变化,并在这种过渡状 态下测定两次流量。
5、继续开大阀门到紊流状态。颜色水与水 流完全混合,看不出颜色水线的迹象,测定 两次流量,计算Re。
五、数据记录及计算项目表
表3-1 数据记录表
六、思考题
1、为什么实际流体的总水头线是沿流向逐 渐降低的?
2、在调节流量时,沿能量方程试验段,请 问哪根测管内的液面变动最大,试分析原因?
3、根据能量转换关系,并结合实验结果, 绘制某一流量下能量方程管段的测压管水头线 和总水头线。
实验四 沿程阻力实验
实验三 能量方程实验
一、实验目的
1、加深对总水头、测压管水头、水头损失等概 念的理解。
2、观察流体流经能量方程试验管时能量的转化情 况,对实验中出现的现象进行分析,加深对能量方 程式的理解。
3、测定水流各项水头和水头损失,绘制测压管水 头线和总水头线。
4、掌握一种测量流体流速的方法,熟悉毕托管测 流速的原理。
三、实验装置
1.水泵;2.蓄水箱;3.上水阀;4.溢流管;5.高位水箱;6.色液调节阀; 7.色液瓶;8.测压板;9.雷诺实验管;10.流量调节阀;11.出水口;12. 计量水箱;13.放水阀
图2-1 雷诺实验装置
四、实验内容及步骤
1、关闭所有阀门,启动水泵。打开上水阀, 使恒流水箱充满水。
2、缓慢开启雷诺试验管段的出口调节阀门 并打开下游各阀门,使圆管中水在较低流速 下稳定流动。
2、沿程阻力系数的测定 由上面的分析可以得到:
hf
p1
p2
h
由达西公式:
hf
l v2
d 2g
用体积法测得流量,并计算出断面平均流 速,即可求得沿程阻力系数:
2gdh
lv 2
三、实验装置
管道阻力实验装置如图所示:
图4-1 管道阻力实验装置
四、实验步骤
1、熟悉装置、原理、流程。 2、调整流程,检查压差计,排气、调平衡。 3、调节尾阀,待管道流量稳定后,测定流 量,记下压差计读数。流量可通过磅秤、水 桶、秒表,求出体积流量。
四、数据记录及计算表格
表1-1 原始数据记录表
五、注意事项
1、移动调节筒要缓慢平稳。 2、读数要仔细准确。 3、压力调节的差距尽量拉大,合理策化实 验方案。
六、思考题
1、如何检验装置的气密性? 2、在实验过程中,欲使容器中的压强为最 大应如何进行操作? 3、调压筒与贮液容器两液面间压差和各U 型管压差之间关系如何,为什么?
流体力学实验
黄 勇 赵庆贤 环境与安全工程学院
实验一 流体静力学实验
一、实验目的 1、测定静止液体内部某点的静水压强,加深对流
体静力学基本方程式的理解。 2、理解位置水头、压强高度及测压管水头的基本
概念,并观察静水中任意两点测压管水头静水头为 常数现象。
3、建立液体表面压强的概念,搞清楚绝对压强、 相对压强、表压强及真空度等概念。
6、再缓慢平稳地把阀门逐渐关小,测定从 紊流到层流过渡时的临界流量。
7、关闭颜色水阀,停泵,结束实验。
五、数据记录及计算项目表
雷诺实验管段内径: mm
水温: ℃
水的运动粘度: m2/s 计量水箱截面积: cm2
表2-1 数据记录表
六、注意事项
1、实验中要经常观察水箱恒流情况,保证 高位水箱的液位恒定。
1、熟悉装置,看懂流程,了解实验的大体过程。 2、关闭所有阀门,启动水泵,缓慢开启上水阀门, 使上位水箱保持恒定液位,溢流管中有一定量的溢流。
3、开启能量方程管进口阀门(即流量调节阀)及下 游各阀门,使水流流过能量方程试验段。对试验管段 及各断面处的测压管进行排气调整,并注意随时调整 上水阀门使高位水箱液位保持恒定。
2. 丁 祖 荣 . 流 体 力 学 [M]. 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社.2003.12.
P2
a2 v2 2
2g
hl
因实验管段水平,且为均匀流动,所以
z1 z2 , d1 d 2 , v1 v2 , 1 2 1, hl h f
由此得
hf
p1
p2
h
即管路两点的沿程水头损失等于测压管水头差。
由此式求得沿程水头损失,同时根据实测流量计算平均流 速,将所得和数据绘在对数坐标纸上,就可确定沿程水头损 失与平均流速的关系。
4、改变尾阀的开度,调节流量,共测量10 次,记录压差,测定流量。
五、数据记录计算表格
表4-1 数据记录表
六、思考题
1、在测定管道的沿程阻力系数时,对测量 段前后管道有何要求,为什么?
2、压差计中的读数是否随着实验管道的倾 斜放置而发生变化?为什么?
ຫໍສະໝຸດ Baidu
参考文献
1.陈卓如.工程流体力学(第二版)[M].北京:高等 教育出版社. 2004.1.
b.紊流:流速大、流动快、流体质点作复杂 紊乱的无规则运动。颜色水线破碎、完全与 水混合。
c.处于两种状态之间为过渡流,颜色水线曲 折、脉动、断续。
2、流态的鉴别及雷诺数的测定 判别流体流动状态的准数——雷诺数Re
Re Vd

Re 4Q
d
一般情况下,对于圆管中的液体:Re< 2000为层流,Re为>2300为紊流。
4、了解在压强相同的条件下不同容重的液体具有 不同压强高度值。
二、实验装置 流体静力学实验仪:主要由调压筒、贮液容器、
U型管压差计、通气阀等组成。
图1-1 流体静力学实验仪示意图
三、实验步骤
1、熟悉装置,掌握测量过程和操作方法; 2、检查装置的气密性,调节平衡,读取A、B点 标高ZA、ZB; 3、打开气阀,此时P0=Pa,平衡后,关闭气阀, 提升调压筒,使P0>Pa,待稳定后,读取各压差计液 面读数记入表1中。 4、保持P0>Pa的条件,缓慢提升调压筒,改变容 器中压力,重复测量3次。 5、打开气阀,待平衡后,关闭气阀,下调调压筒, 使P0<Pa ,调节三次记录各压差计读数于表1中。
一、实验目的
1、研究稳定状态下均匀流动时压力管中水 流沿程阻力的变化规律。
2、管道阻力的类型和计算方法,了解阻力 系数在不同的流态,不同雷诺数下的变化情 况。
3、学会测定管道沿程阻力系数的方法。
二、实验原理
1、沿程水头损失与流速的关系
对沿程阻力两测点的断面列伯努利方程
z1
p1
a1v12 2g
z2
实验二 雷诺实验
一、实验目的
1、观察流体流动的两种状态——层流、紊 流;
2、观察流体在不同流动状态下质点的运动 规律,并测定其雷诺数(Re),了解流态和Re的 关系;
3、测定流体在圆管中流动时的临界雷诺数 (Recr) 。
二、实验原理
1、流体流动的状态 a.层流:流速低、流动慢、流体质点平行、 不互相混杂、层次分明,颜色水呈直线。
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