流体力学实验

流体力学实验目录雷诺实验文丘里实验沿程阻力系数的测定沿程阻力系数的测定雷诺实验一实验目的1、实际观察流体的两种型态，加深对层流和紊流的认识。2、测定液体（水）在园管中流动的临界雷诺数—即下临界雷诺数，学会其测定的方法。二实验装置1.自循环供水器；2.实验台；3.可控硅无级调速器；4.恒压水箱；5.有色水水管；6.稳水孔板；7.溢流板；8.实验管道；9.实验流量调节阀。二实验装置供水流量由无级调速器调控使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进口前水体稳定度。本恒压水箱还设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到3~5分钟。有色水经有色水水管5注入实验管道8，可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染，有色指示水采用自行消色的专用色水。三实验操作1、实验前的准备(1)打开进水阀门后，按下电测流量仪上的水泵开关，启动水泵，向恒水位水箱加水。(2)在水箱接近放满时，调节阀门，使水箱的水位达到溢流水平，并保持有一定的溢流。(3)适度打开出水阀门，使实验管出流，此时，恒水位水箱仍要求保持恒水位，否则，可再调节阀门，使其达到恒水位，应一直保持有一定的溢流。（注意：整个实验过程中都应满足这个要求）。(4)检查并调整电测流量装置，使其能够正常工作。(5)测量水温。三实验操作2、进行实验，观察流态(1)微开出水阀门，使实验管中的水流有稳定而较小的流速。(2)微开色液罐下的小阀门，使色液从细管中不断流出，此时可能看到管中的色液液流与管中的水流同步在直管中沿轴线向前流动，色液呈现一条细直流线，这说明在此流态下，流体的质点没有垂直于主流的横向运动，有色直线没有与周围的液体混杂，而是层次分明的向前流动。此时的流体即为层流。(3)逐渐缓慢开大阀门至一定开度时，可以观察到有色直线开始出现脉动，但流体质点还没有达到相互交换的程度，此时即象征为流体流动状态开始转换的临界状态(上临界点)，当时的流速即为临界流速。(4)继续开大阀门，即会出现流体质点的横向脉动，继而色线会被全部扩散与水混合，此时的流态即为紊流。(5)此后，如果把阀门逐渐关小，关小到一定开度时，有可以观察到流体的流态从紊流转变到层流的临界状态(下临界点)。继续关小阀门，试验管中会再次出现细直色线，流体流态转变为层流。三实验操作3、测定临界雷诺数Rek(1)开大水阀门，并保持细管中有色液流出，使实验管中的水流处于紊流状态，看不到色液的流线。(2)缓慢地逐渐关小出水阀门，仔细观察试验管中的色液流动变化情况，当阀门关小到一定开度时，可看到试验管中色液出口处开始有有色脉动流线出现，但还没有达到转变为层流的状态，此时，即象征为稳流装变为层流的临界状态。三实验操作(3)在此临界状态下测量出水流的流量，具体步骤如下：1)关闭计量水箱的出水阀门；2)扳动出水阀门下面的出水水咀，使出流的水流入计量水箱中；3)待水流入计量水箱中的水已使电测流量计的浮子浮起一定高度时，即可开始计量。①按下电测流量仪上的复位按钮，流量显示器即开始计量显示，显示出此时的出流总体积和相应的出流时间。三实验操作②计量到适当时间后，按下电测流量仪上的锁定按钮，即停止计量，并显示出计量时出流流体的总体积W(ml)和相应的出流时间t(s)。③打开放水阀门，把计量水箱中的水放回储水箱，再关闭阀门。④按①、②步骤重复测量3次。⑤将测试结果记入实验记录表中。注：本实验台Ⅱ型加装电测流量装置。四实验数据计算和处理1、实验记录表次数W(ml)t(s)Q(m3/s)临界流速VK(m/s)临界雷诺数Rek附注1实验管内径d=mm水温：℃232、实验数据计算式中：V—水的运动粘度(根据实验的水温，从水的粘温曲线上查得)A—试验管内横截面积，m2文丘里实验文丘里实验一实验目的标定文丘里流量计的流量系数。验证能量方程的正确性。一实验目的标定文丘里流量计的流量系数。验证能量方程的正确性。二实验装置在文丘里流量计的两个测量断面上，分别有4个测压孔与相应的均压环连通，经均压环均压后的断面压强由气—水多管压差计9测量（亦可用电测仪量测）。再装置图如下图所示：三实验原理在文丘里流量计入口处取Ⅰ-Ⅰ断面，在其喉部收缩段取Ⅱ-Ⅱ断面，，由于流量计系水平放置，则可列出上述能量方程如下：（不计水头损失）根据连续性方程得三实验原理令a1=a2=1解(1)(2)两式可得计算流量的公式如下：或三实验原理式中为两断面测压管水头差，亦即测压计内的液面高差Δh。令则上式可写成21pp三实验原理因此，测出测压计水位高差Δh后，即可求出计算流量Q。由于实际上所取的两个断面之间存在着水头损失，所以实际流量Q一般要略小于计算流量Q，若令则μ是一小于1的数，称为流量系数。三实验原理本实验的目的就是用实验的方法确定流量系数μ的具体数值。实际流量Q用体积法测定。V为Δt时间内由管道流入计量箱内的体积。四实验步骤1、准备工作(1)记录仪器常数d，d并算出k值。(2)检查测压计液面是否水平(此时Q=0)，如果不在同一水平面上，必须将橡皮管内空气排尽，使两测压管的液面处于水平状态，方能进行实验。(3)全部开启出水阀门。四实验步骤2、进行实验(1)开启进水门调至一较大流量，使测压计高差达到最大值，作为第一个实验点，测读并记录测压计内液面的读数。(2)用秒表和计量箱测定流量，记下时间Δt和体积V。(3)逐渐关小进水门，每次减小高差约10厘米左右，测读Δh，V和Δt，如此共进行6-10次。(4)关闭阀门，检查测压计液面是否在同一水平上，从而检查实验过程中橡皮管内有否进入空气泡。四实验步骤3、注意事项：(1)实验过程中如测压管液面波动不稳，应对两个液面同时进行测读。(2)每次调节流量应比较缓慢，调节完后，实验过程中不可再动前后进出水阀。五成果分析（1）分析实验得出的μ值的正确性。（2）怎样验证能量方程的正确性。实验次数h1(cm)h2(cm)Δh(cm)V(cm)Δt(s)Q(cm3/s)Q0(cm3/s)μ水均η值123456六思考题文丘里流量计在安装时，是否必须保证水平？如不水平，上述流量公式是否仍可应用？沿程阻力测定实验一实验目的（1）测定不同雷诺数Re时的沿程阻力系数（2）掌握沿程阻力系数的测定方法二设备简图三实验原理对1，2两断面列能量方程式，可求得L长度上的沿程水头损失：根据达西公式：hpphf21gvdLhf22三实验原理用流量计测得流量，（仔细阅读流量计使用方法），并算出断面平均流速，即可求得沿程阻力系数22LVqdhf四实验步骤1、开泵、调节进水阀门、使测压管中出现高差。2、关闭进水阀门，测压管中水位应一平，如仍有高差，说明连接管中有气泡，应赶净。3、用流量计量测流量。沿程阻力系数测定实验报告d=mmL=mNOh1（cm）h2（cm）△h（cm）Q（cm3/s）v（cm/s）λ123局部阻力测定实验一实验目的(1)测定阀门不同开启度时（全开、30°、45°三种）的阻力系数。(2)掌握局部水头损失的测定方法。二设备简图三实验原理对测点1、2两断面列能量方程式，可求得阀门的局部水头损失及2（L1+L2）长度上的沿程水头损失，以hw1表之，则：(1)对测点3、4两断面列能量方程式，可求得阀门的局部水头损失及（L1+L2）长度上的沿程水头损失，以hw2表之，则(2)1211hpphw2432hpphw三实验原理则，式(2)-式(1)即为阀门的水头损失hh=h1-h2∴局部阻力系数为：gvhhhh2/)()(222143四实验步骤（1）开泵。调节进水阀门，使测压管1、2、3、4中出现压差，如管中液位太高，可用压气球打压，使液位降低，以增加量测范围。（2）先闭进水阀门，测压管中水位应一平，如不平，说明连接胶管中有气泡，应赶净后再进行实验。（3）用流量计量测流量。注意事项：如出现测压管冒水现象，不必惊慌，可把出水阀门全开、或停泵重做。阀门不同开启度阻力系数测定实验报告d=cmL1=mL2=m开启度NOh1(cm)h2(cm)△h1(cm)h3(cm)h4(cm)△h2(cm)2△h1-△h1(cm)Q(cm3/s)v(cm/s)全开12330°12345°123