流体力学实验指导书(新版)

《水力学》

实验教学指导书及报告

：班级：学号：

学院土木工程系

序言

水力学是应用性较强的专业技术基础课。从学科的发展来看，水力学属于技术基础学科，实验方法和实验技术是促进其发展的重要研究手段。由于流体运动的复杂性，水力学的研究及应用就更加离不开科学实验，其发展很大程度上取决于实验技术的进步。因此，水力学实验是巩固和加深理论知识的学习、探求流体运动规律、解决工程实际问题的重要环节，通过实验教学，掌握各种实验方法，规操作，提高实验技能。

一、实验教学目的：

（1）观察流动现象，增强感性认识，提高实验分析能力。

（2）根据实测资料验证水力学基本理论，以加强和巩筑理论知识的学习。

（3）学会使用基本的测量仪器，掌握测量技术。

（4）培养分析实验数据，整理实验成果和编写实验报告的能力。

（5）培养严谨踏实的科学态度和合作精神，为未来进行研究和实际工作打下基础。

二、实验教学要求：

（1）每次实验前，预习教材中有关容及实验指导书，了解本次实验的目的、原理、步骤和所要验证的理论。

（2）认真听取指导教师讲解，弄清实验方法和步骤后，方能动手实验。

（3）实验中，应注意观察实验现象，细心读取实验数据，并做相应的记录，原始数据不得任意修改。

（4）实验小组每位学生亲自动手、相互配合、共同完成实验。

（5）实验态度严肃、方法严密，一丝不苟进行操作。

（6）实验完毕应清理设备及实验室，实验设备摆放整齐。

三、实验报告要求：

（1）实验报告是实验资料的总结、是实验的成果。通过完成实验报告，可以提高分析问题的能力，要求必须独立完成并按规定时间交给指导教师。

（2）实验报告一般包括以下几项容：

①班级、、同组人及实验日期。

②实验名称及实验目的。

③实验原理。

④实验装置简图及仪器。

⑤流动现象的描述及实验原始记录。

⑥计算实验结果。

（3）报告要求字体工整，语言通顺，计算结果无误，所绘表格、曲线清楚、连续，书面整洁，无胡乱涂画现象。

目录

实验一水的流线、流动形态及能量转化实验(综合性实验)

实验二静水压强实验

实验三雷诺实验

实验四沿程阻力系数测定实验

实验五局部阻力系数测定实验

实验六文丘里流量计实验

实验七恒定流动量定理实验

实验一水的流线、流动形态及能量转化实验(综合性实验)

一、实验目的

1.应用流动显示仪演示各种不同边界条件下的水流形态，以增强对流体运动特性的认识。

2.应用流动显示仪演示水流绕流不同形状物体的尾流涡街现象及非自由射流等，增强对流动现象的感性认识。

3.观察虹吸发生、发展及破坏的过程。

4.理解虹吸工作的原理及估算虹吸管能使虹吸管正常工作的高度。

5.认识水流过水断面的能量由位能、压能和动能三部分组成。

6.测压管水位显示的是位能和压能之和，即z+

r

p

7.测速管中水位显示的是总机械能，即z+r p +g

v 22

8.了解测压管水头线与总水头线的变化规律，及其各自特点、相互关系。 9.认识水流运动过程中的能量转化规律，验证恒定总流的能量方程。 二、实验设备与仪器

旋涡仪

烟风洞演示仪

虹吸实验仪

能量方程演示仪

流线和流谱可以形象的显示各种水流及气流形态及其液流部质点运动的特性。

常用设备有漩涡仪、油槽流线演示仪、烟风洞、虹吸仪、能量方程演示仪等。

三、实验容与步骤

容与步骤一：（漩涡仪、油槽流线演示仪、烟风洞）

1、显示气流、液流遇到碍障物时的绕流现象及其流谱。

2、显示逐渐扩散，逐渐收缩、突然扩大和突然缩小及直角弯道等管道纵剖

面上的流谱图象。

3、显示圆柱及桥墩绕流的流谱。

4、显示桥孔的水流谱。

5、显示流体在驻点处的停滞现象，边界层分离状况及卡门涡街的图象。

容与步骤二：（虹吸仪）

1、将测压烧杯加满水。

2、开启水泵，向高位水箱、低位水箱注水，使高位水箱有溢流，低位水箱水位达2/3后，关闭供水阀。

3、打开低位水箱的放水阀，在虹吸管形成真空后，水流将由高位水箱向低位水箱流动，同时能看到烧杯中的三根测压管水位上升，这是由于管路中的真空造成，表明三个测压点的压力分布不同。

4、拧开螺旋，吸入空气，可观察虹吸现象的破坏过程。

容与步骤三：（能量方程演示仪）

1.开动水泵，将供水箱水位升至最高，溢流管开始溢流。

2.调节实验管道阀门，使测压管，测速管中水位和测压板上红、黄两条线一致。

3.实验过程中，始终应保持少量溢流；

4.测量流量、管径、水头高度、水温。

四、实验报告与成果分析

1、绘制相应流动现象的流谱并观察其特性。

2.虹吸高度h的理论值推导。

3.实验数据计算表

水温T= ℃运动粘性系数ν= cm2/s

断面

体积

V（cm3）

时间

t (s)

流量

Q(cm3/s)

管径

d(mm)

流速

v(cm/s)

Re =

vd

测压管水头

z+

r

p

（cm）

总水头

z+

r

p

+

g

v

2

2

（cm）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

4．绘制总水头线与测压管水头线