工程流体力学_流动状态实验..doc

中国石油大学（华东） 工程流体力学 实验报告 实验日期： 成绩： 班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者： 实验六、流动状态实验 一、实验目的 1.测定液体运动时的沿程水头损失（hf）及断面的平均流速（v）。 2.绘制流态曲线（lg hf-lg v）图，找出下临界点并计算临界雷诺数（Rec）的值。 二、实验装置 本室验的装置如图6-1所示。本实验所用的设备有流态实验装置、量筒、秒表、温度计及粘温表。 图6-1 流态实验装置 1. 稳压水箱 ；2. 进水管 ；3. 溢流管 ； 4. 实验管路 ；5. 压差计 ；6. 流量调节阀 ； 7. 回流管线 ；8. 实验台 ；9. 蓄水箱 ； 10. 抽水泵 ；11. 出水管 三、实验原理 1.液体在统一管道中流动，当速度不同时有层流、紊流两种流动状态。层流的特点是流体各质点互不掺混，成线状流动。紊流的特点是流体的各质点相互掺混，有脉动现象。 不同的流态，其沿程水头损失与断面平均流速的关系也不相同。层流的沿程水头损失与断面平均流速的一次方成正比；紊流的沿程水头损失与断面平均流速的m(m=1.75~2.0)次方成正比。层流与紊流之间存在一个过渡段，它的沿程水头损失与断面平均流速的关系与层流、紊流不同。 2.当稳压水箱一直保持溢流时，实验管路水平放置且管径不变，流体在管内的流动为稳定流，此种情况下A点、B点的断面平均流速相等，且v1=v2。这时从A点到B点的沿程水头损失hf可由能量方程导出： （1-6-1） 式中 ——分别为A点、B点的测压管水头，由压差计中的两个测压管读出。 3.根据雷诺数判断流体流动状态。雷诺数Re的计算公式为： （1-6-2） 式中 圆管内径； 断面平均速度； 运动粘度。 当ReRec(下临界雷诺数)时，为层流，其中Rec=2000~2320； 当ReRec(上临界雷诺数)时，为紊流，其中Re′c=4000~12000。 四、实验要求 1．有关常数： 实验装置编号：No. 6 实验管内径：D= 1.0×10-2 m； 水温：T= 18.0 ℃； 水的密度：= 998.62 kg/m3； 动力粘度系数：= 1.0559×10-3 Pas； 运动粘度系数：= 1.0574×10-6 m2/s。 2．实验数据记录处理见表6-1。 表6-1 流动状态实验数据记录处理表 次数 /s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 以其中一组数据写出计算实例。 以第一组数据为例： 流量 由公式 则断面的平均流速 沿程水头损失 雷诺数 3．要求： （1）在双对数坐标纸上绘制关系曲线图 （2）确定下临界点，找出临界点速度，并写出计算临界雷诺数的过程。 由图可得，下临界点为（23.097,1.9）,则临界速度vc=23.097×10-2m/s 所以，临界雷诺数为 五、实验步骤 1.熟悉仪器，打开水泵开关启动抽水泵。 2.向稳压水箱充水，使页面恒定，并保持少量溢流。 3.在打开流量调节阀前，检查压差计液面是否齐平。若不齐平，则需排气。 4.将流量调节阀打开，直到流量最大。 5.待管内液体流动稳定后，用量筒量测水的体积，并用秒表测出时间。记录水的体积及所用的时间，同时读取压差计的液柱高度。 6.调小流量，在调节流量的过程中要一直观察压差计液面的变化，直到调至合适的压差，然后再重复步骤