流体力学实验(环境工程).doc

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1、实验一伯努利方程实验一、目的和要求1．验证不可压缩流体的定常流动的总流Bernoulli方程（能量方程），加深对流动过程中能量损失的了解；2．掌握流速、流量、压强等流动参量的实验测量技能3．用实例流量计算流速水头去核对测压板上两线的正确性；。二、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。运用不可压缩流体的定常流动的总流Bernoulli方程，可以列出进口附近断面（1）至另一缓变流断面（i）的Bernoulli方程：其中i=2，3，4，……，n；取。选好基准面，从断面处已设置的静压测管中读出测管水头

2、的值；通过测量管路的流量，计算出各断面的平均流速和的值，最后即可得到各断面的总水头的值。验装置装置图实验装置如图一所示。三、实验步骤1．熟悉实验设备，了解测压管的布置情况；2．打开泵供水，待水箱溢流后，关闭伯努利管阀门，检查所有测压管的液面是否平齐。如不平，则查明故障原因（如连通管阻塞、漏气或夹气泡等），并加以排除，直至调平；3．打开伯努利管阀门，待测压管的液面完全静止后，观察测量测压管的液面高度，并记录在表2；4．调节伯努利管阀的开度，待流量稳定后，测量并记录各测压管和液面的高度，同时测记此时的管道流量

3、；5．改变流量2次，重复上述测量。四、实验结果记录与分析1．有关常数记入表1。表1常数记录表格测点编号1223344556管径(cm)两点间距(cm)1．测量流量和并记入表2。表2实验记录表格(基准面选在标尺的零点上)水头z+p/γ(cm)z+p/γ+u2/2g(cm)Q编号12341234cm3/s实验次数1232．计算速度水头和总水头，填入表3和表4。表3速度水头计算表格管径d(mm)Q=(cm3/s)Q=(cm3/s)Q=(cm3/s)A(cm3)v(cm/s)v2/2g(cm)A(cm3)v(cm

4、/s)v2/2g(cm)A(cm3)v(cm/s)v2/2g(cm)表4总水头计算表格z+p/g+v2/2g(cm)Q测点编号1234(cm3/s)实验次数1234．将上述结果中最大流量下的总水头线（动压水头线和计算水头线）和测压管水头线绘在图上。六、结果分析及讨论1．沿管长方向，总水头线的变化趋势如何？静水头线的变化趋势与总水头线的有何不同？简要说明原因。2．水箱水位恒定，流量增加，静水头线发生哪些变化？简要说明原因。实验二雷诺实验一、实验目的1、观察液体流动时的层流和紊流现象。区分两种不同流态的特征

5、，搞清两种流态产生的条件。2、测定颜色水在管中的不同状态下的雷诺数及沿程水头损失。绘制沿程水头损失和断面平均流速的关系曲线，验证不同流态下沿程水头损失的规律是不同的。二、实验原理液体在运动时，存在着两种根本不同的流动状态。当液体流速较小时，惯性力较小，粘滞力对质点起控制作用，使各流层的液体质点互不混杂，液流呈层流运动。当液体流速逐渐增大，质点惯性力也逐渐增大，粘滞力对质点的控制逐渐减弱，当流速达到一定程度时，各流层的液体形成涡体并能脱离原流层，液流质点即互相混杂，液流呈紊流运动。通过雷诺数来判定两种流态

6、：Re=Vd/ν流量由小到大变化时，由层流转变为紊流的雷诺数称为上临界雷诺数；流量由大到小变化时，由紊流转变为层流的雷诺数称为下临界雷诺数。三、实验步骤1、开启水泵开关向水箱充水，使水箱保持溢流。2、微微开启泄水阀及有色液体盒出水阀，使有色液体流入管中。调节泄水阀，使管中的有色液体呈一条直线，此时水流即为层流。此时用体积法测定管中过流量。3、慢慢加大泄水阀开度，观察有色液体的变化，在某一开度时，有色液体由直线变成波状形。再用体积法测定管中过流量。4、继续逐渐开大泄水阀开度，使有色液体由波状形变成微

7、小涡体扩散到整个管内，此时管中即为紊流。并用体积法测定管中过流量。5、以相反程序，即泄水阀开度从大逐渐关小，再观察管中流态的变化现象。并用体积法测定管中过流量。6、重复平行实验，上临界和下临界雷诺数经多次测量取平均值。四、实验数据计算和处理1、实验记录表次数VtVs临界流速临界雷诺数附注×10-3m3）（s）(m3/s)uk(m/s)Rek实验管内径：d=mm水温：℃1234562、实验数据计算Rek=uk=m/sVs=m3/s式中：——水的运动粘度（根据实验的水温，从水的粘温曲线上查得）A——实验管

8、内横截面积，m2uk——临界流速，m/sVs——体积流量，m3/s五、结果分析及讨论1、液体流态与哪些因素有关?为什么外界干扰会影响液体流态的变化?2、雷诺数的物理意义是什么？为什么雷诺数可以用来判别流态？3．临界雷诺数与哪些因素有关？为什么上临界雷诺数和下临雷诺数不一样？实验三阻力实验一、实验目的1、学习直管摩擦阻力Δpf（hf），直管摩擦系数λ的测定方法。2、掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系及其变化