流体力学实验(环境工程)5018.docx

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1、实验一 伯伯努利方方程实验验一、目的的和要求求1 验证不可可压缩流流体的定定常流动动的总流流Berrnouullii方程（能能量方程程），加加深对流流动过程程中能量量损失的的了解；2 掌握流速速、流量量、压强强等流动动参量的的实验测测量技能能3用实实例流量量计算流流速水头头去核对对测压板板上两线线的正确确性；。二、实验验原理在实验管管路中沿沿管内水水流方向向取n个过水水断面。运运用不可可压缩流流体的定定常流动动的总流流Berrnouullii方程，可可以列出出进口附附近断面面（1）至至另一缓缓变流断断面（ii）的Beernooullli方程程：其中i=2，3，4，n；取。选好基准准面，从从断面

2、处处已设置置的静压压测管中中读出测测管水头头的值；通过测测量管路路的流量量，计算算出各断断面的平平均流速速和的值，最最后即可可得到各各断面的的总水头头的值。验验装置装装置图实实验装置置如图一一所示。三、实验验步骤1 熟悉实验验设备，了了解测压压管的布布置情况况；2打开开泵供水水，待水水箱溢流流后，关关闭伯努努利管阀阀门，检查查所有测测压管的的液面是是否平齐齐。如不不平，则则查明故故障原因因（如连连通管阻阻塞、漏气或或夹气泡泡等），并并加以排排除，直直至调平平；3打开开伯努利利管阀门，待测测压管的的液面完完全静止止后，观观察测量量测压管管的液面面高度，并并记录在在表2；4调节节伯努利利管阀的的开

3、度，待待流量稳稳定后，测测量并记记录各测测压管和和液面的的高度，同同时测记记此时的的管道流流量；5改变变流量22次，重重复上述述测量。四、实验验结果记记录与分分析1 有关常数数记入表表1。表1 常常数记录录表格测点编号号1223344556管径 (cm)两点间距距 (ccm)2 测量流量量和并记记入表22。表2 实实验记录录表格 (基准准面选在在标尺的的零点上上)水头z+p/ (ccm)z+p/+u2/2g (cm)Q编号12341234cm3/s实验次数数1233 计算速度度水头和和总水头头，填入入表3和和表4。表3 速速度水头头计算表表格管径d(mm)Q= (ccm3/s)Q= (ccm3

4、/s)Q= (ccm3/s)A(cm33)v(cm/s)v2/22g(cm)A(cm33)v(cm/s)v2/22g(cm)A(cm33)v(cm/s)v2/22g(cm)表4 总水头头计算表表格z+ pp/g+vv2/2g (cmm)Q测点编号1234(cm33/s)实验次数数1234将上上述结果果中最大大流量下下的总水水头线（动动压水头头线和计计算水头头线）和和测压管管水头线线绘在图图上。六、结果果分析及及讨论 1沿沿管长方方向，总总水头线线的变化化趋势如如何？静静水头线线的变化化趋势与与总水头头线的有有何不同同？简要要说明原原因。 2水水箱水位位恒定，流流量增加加，静水水头线发发生哪些些

5、变化？简要说说明原因因。实验二 雷雷诺实验验一、实验验目的1、观察察液体流流动时的的层流和和紊流现现象。区区分两种种不同流流态的特特征，搞搞清两种种流态产产生的条条件。2、测定定颜色水水在管中中的不同同状态下下的雷诺诺数及沿沿程水头头损失。绘绘制沿程程水头损损失和断断面平均均流速的的关系曲曲线，验验证不同同流态下下沿程水水头损失失的规律律是不同同的。二、实验验原理液体在运运动时，存存在着两两种根本本不同的的流动状状态。当当液体流流速较小小时，惯惯性力较较小，粘粘滞力对对质点起起控制作作用，使使各流层层的液体体质点互互不混杂杂，液流流呈层流流运动。当当液体流流速逐渐渐增大，质质点惯性性力也逐逐渐

6、增大大，粘滞滞力对质质点的控控制逐渐渐减弱，当当流速达达到一定定程度时时，各流流层的液液体形成成涡体并并能脱离离原流层层，液流流质点即即互相混混杂，液液流呈紊紊流运动动。通过过雷诺数数来判定定两种流流态：Re=VVd/流量由小小到大变变化时，由由层流转转变为紊紊流的雷雷诺数称称为上临临界雷诺诺数；流流量由大大到小变变化时，由由紊流转转变为层层流的雷雷诺数称称为下临临界雷诺诺数。三、实验验步骤1、开启启水泵开开关向水水箱充水水，使水水箱保持持溢流。2、微微微开启泄泄水阀及及有色液液体盒出出水阀，使使有色液液体流入入管中。调调节泄水水阀，使使管中的的有色液液体呈一一条直线线，此时时水流即即为层流流

7、。此时时用体积积法测定定管中过过流量。3、慢慢慢加大泄泄水阀开开度，观观察有色色液体的的变化，在在某一开开度时，有有色液体体由直线线变成波波状形。再再用体积积法测定定管中过过流量。4、继续续逐渐开开大泄水水阀开度度，使有有色液体体由波状状形变成成微小涡涡体扩散散到整个个管内，此此时管中中即为紊紊流。并并用体积积法测定定管中过过流量。5、以相相反程序序，即泄泄水阀开开度从大大逐渐关关小，再再观察管管中流态态的变化化现象。并并用体积积法测定定管中过过流量。6、重复复平行实实验，上上临界和和下临界界雷诺数数经多次次测量取取平均值值。四、实验验数据计计算和处处理1、实验验记录表表次数VtVs临界流速速

8、临界雷诺诺数附注10-3m3）（s）(m3/s)uk(mm/s)Rek实验管内内径：d= mmm水温： 1234562、实验验数据计计算Rek=uk=mm/sVs= m3/s 式式中：水的的运动粘粘度 （根据据实验的的水温，从从水的粘粘温曲线线上查得得）A实实验管内内横截面面积，mm2uk临界流流速，mm/sVs体积流流量，mm3/s五、结果果分析及及讨论1、液体体流态与与哪些因因素有关关?为什什么外界界干扰会会影响液液体流态态的变化化?2、雷诺诺数的物物理意义义是什么么？为什什么雷诺诺数可以以用来判判别流态态？3临界界雷诺数数与哪些些因素有有关？为为什么上上临界雷雷诺数和和下临雷雷诺数不不一

9、样？实验三 阻阻力实验验一、实验验目的1、学习习直管摩摩擦阻力力pf（hf），直直管摩擦擦系数的测定定方法。2、掌握握直管摩摩擦系数数与雷诺诺数Re和相对对粗糙度度之间的的关系及及其变化化规律。3、掌握握局部阻阻力的测测量方法法。二、实验验原理1、直管管摩擦系系数与雷诺诺数Re的测定定流体在管管道内流流动时，由由于流体体的粘性性作用和和涡流的的影响会会产生阻阻力，流流体在直直管内流流动阻力力的大小小与管长长、管径径、流体体流速和和管道摩摩擦系数数有关，它它们之间间存在如如下关系系：式中： d管径径，m；直管管阻力引引起的压压强降，Pa；l管管长，mm；v流流速，mm/s；流体体的密度度，kgg

10、/m33；流体体的重度度，N/m3；流体体的运动动粘度系数数，m2/s。直管摩擦擦系数与雷诺诺数Ree之间有有一定的的关系，这这个关系系一般用用曲线来来表示。在在实验装装置中，直直管段管管长l和管径径d都已固固定。若若水温一一定，则则水的密密度和粘粘度也是是定值。所所以本实实验实质质上是测测定直管管段流体体阻力引引起的压压强降与与流速vv（流量量V）之之间的关关系。根据实验验数据和和可计算算出不同同流速下下的直管管摩擦系系数，以及对应应的Ree，从而而整理出出直管摩摩擦系数数和雷诺诺数的关关系，绘绘出与Re的关系系曲线。式中： 局部部阻力系系数，无无因次；局部部阻力引引起的压压强降，PPa；局

11、部部阻力，m。三、实验验步骤 （1）熟熟悉实验验装置及及流程。关关闭泵的的出口阀阀，启动动离心泵泵。 （2）打打开管道道上的出出口阀门门；再慢慢慢打开开进口阀阀门，让让水流经经管道，以以排出管管道中的的气体。 （3）在在进口阀阀全开的的条件下下，调节节出口阀阀，流量量由小到到大或反反之，记记录810组组不同流流量下的的数据，并并记录各各流量下下的测压压管水头头。注意意流量的的变更，应应使实验验点在Re图上分分布比较较均匀。（4）数数据取完完后，关关闭进、出出口阀，停停止沿程程阻力实实验。（5）按按以上步步骤测定定局部阻阻力系数数。（五）数数据处理理 根据实实验数据据，计算算Re及，在双双对数座座标纸上上标绘二二者的关关系，并并与教材材上的图图线比较较之。数据记录录及整理理表管内径mmm； 管长EEF=mm水 温温 水粘粘度m2/s序号V10-3m3tsVsm3/ssvm/sR e测压管水水头（mm）pN/m22备注56差1234五、结果果分析和和讨论影响流体体阻力大大小因素素有哪些些？