《流体力学》实验指导书.docx

教学实验 2012-10 流体力学实验指导书目录实验一能量方程实验实验二雷诺数实验实验三沿程阻力实验实验四局部阻力实验实验五文丘里流量计实验实验六孔板流量计实验实验七皮托管测速实验实验八离心泵综合实验 1 实验一能量方程实验 1 、实验目的观察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况,并对实验中出现的现象进行分析,从而加深对能量方程的理解。 2 、实验装置图1 能量方程实验装置示意图 1. 储水箱 2. 上水调节阀 3. 溢流回水管 4. 实验管段 5. 背后恒压水箱 6. 测压管组 7. 测压管固定板 8. 静压及全压测点接头 9. 流量调节、切断阀 10. 计量水箱 11. 接水杯 12. 量筒 3 、实验前准备工作开启水泵, 全开上水阀门使水箱注满水; 打开调节阀门, 排除管内气体; 关闭调节阀门, 再调节上水阀门, 使水箱水位始终保持不变, 并有少量溢出。检查各个测压管液面高度是否相同, 如不同, 首先排除测压管及连接的胶皮管中空气, 确保测压管中无空气泡时, 检查各个测压管液面高度是否相同, 如还不同, 则应调整标尺, 使各个测压管液面高度相同。检查实验过程调节流速的调节阀门 9, 其应该调节灵活。 4 、实验方法( 1) 、能量方程实验调节出水阀门至一定开度, 使测压管组各液柱在测压板适当位置, 测定能量方程实验管的六个断面六组测压管的液柱高度,并用体积法测定流量。改变阀门的开度,重复上面方法进行测试。根据测试数据的计算结果,绘出某一流量下各种水头线(如图 2-2 ) ,并运用能量方程进行分析,解释各测点各种能头的变化规律。 2 C1 C2 C3 C4 C5 C6 图 2-2 水头线可以看出,能量损失沿着流体流动方向增大的; C1 与 C6 比较,两点管径相同,所以动能头基本相同,但 C6 点的压力能头比 C1 增大了,这是由于位置能转化而得来的; C1 与 C4 比较,其位置能头相同,但 C4 点比 C1 点的压力能头大, 这是由于管径变粗; 速度减慢, 动能头转化为压力能头; C5 与 C4 比较, 位置能头相同,但压力能头小了,可明显看出,是压力能头转化为速度能头了。实验结果还清楚的说明了连续方程, 对于不可压缩的流体稳定流动, 当流量一定时,管径粗的地方流速小,细的地方流速大。 2 )测速能量方程实验管上的六组测压管的任一组都相当于一个皮托管,可测得管内的流体速度。由于本实验台将总测压管置与能量方程实验管的轴线, 所以测得的动压水头代表了轴心处的最大速度。皮托管求点速度的公式为: hkhgcu????2gck2?式中 u--- 毕托管测点处的点速度; c--- 毕托管的教正系数; h--- 毕托管全压水头与静水压水头差。管内的平均流速 F QV?在进行能量方程实验的同时, 就可以测定出各点的轴心速度和平均速度(F QV??)。测试结果记入表二中, 如果用皮托管求出所在截面的理论平均速度, 可根据该截面中心处的最大流速计算, 并可求出其流量系数。也可以测定时, 用量杯接实验时间段容积水, 用秒表记录下实验时间段容积水的接水时间, 从而计算实验过程中的流量并把其作为标准流量, 计算管道某个工况流速, 并与其用比托管所测流速进行比较求出流量系数。(3 )结束实验关闭电源,把管道内的水放掉,然后关闭各阀门。 3 5 、实验数据表 2-1 实验数据表测点次数 123456Q3/ cm s 全压 cm 静压 cm 全压 cm 静压 cm 全压 cm 静压 cm 全压 cm 静压 cm 全压 cm 静压 cm 全压 cm 静压 cm 12345 管中心与基线高㎝总压头㎝管内径 mm表 2-2 断面速度计算列表测点项目 123456 点速度 V s( m/ s ) 平均速度( m/ s ) 6 .分析讨论用表 2-2 给出两个工况的全部实验数据根据以上数据和计算结果, 绘出能量曲线图。就图中现象回答如下问题: (1 )为什么能量损失时沿着流动的方向增大的? 答: 因为在流动方向要不断地克服沿程阻力和局部阻力, 故能量损失越来越大。( 2 )为什么 C4 断面比 C1 断面静压力能头小? 答: 由于 C4 断面管径变粗流速减慢,动能头转变为压力能头(3 )为什么 C5 比 C4 位置能头相同但压力能头小了? 答:因为其管径变小, 速度变大, 压力能头转化成速度能头了。(4 )为什么 C6 比 C5 压力能头增大了? 答:因为尽管两点管径相同,动能头相等,但因位置变化所以压力能头大了。 4 实验二雷诺数实验一、实验目的 1、观察液体在不同流动状态时流体质点的运动规律 2、观察流体由层流变紊流及由紊流变层流的过度过程 3、测定液体在圆管中流动时的下临界雷诺数 eR 二、实验原理及实验设备流体在管道中流动, 由两种不同的流动状态,