流体力的学实验指导书.docVIP

实验一 雷诺实验 一、实验目的与要求 1、了解流体的流动形态：观察实际的流线形状，判断其流动形态的类型； 2、熟悉雷诺准数的测定和计算方法； 3、确立“层流与湍流与Re之间有一定关系”的概念。 二、基本原理 流体在流动过程中有3种不同的流动形态，即层流、湍流和介于两者之间的过渡流。雷诺用实验的方法研究流体流动时，发现影响流体流动类型的因素除了流速u以外，还有管径d、流体的密度以及粘度，由这四个物理量组成的无因次数群 称之为雷诺数。 实验证明，流体在直管内流动时： 当Re≤2000时，流体的流动类型为层流。 当Re≥4000时，流体的流动类型为湍流。 当2000＜Re＜4000，流体的流动类型可能是层流，也可能为湍流，将这一范围称之为不稳定的过渡区。 从雷诺数的定义式来看，对于同一管路d为定值时，u仅为流量的函数。对于流体水来讲，及仅为温度的函数。因此确定了温度及流量即可计算出雷诺数Re。 三、实验装置及流程 实验装置如图所示，实验时水从玻璃水槽3流进玻璃管4（内径20mm），槽内水由自来水供应，供水量由阀6控制，槽壁外有进水稳定槽7及溢流槽10，过量的水进溢流槽10排入下水道。 实验时打开阀门8，水即由玻璃槽进入玻璃管，经转子流量计9后，流进排水管排出，用阀8调节水量，流量由转子流量计9测得。 高位墨水瓶贮藏墨水之用，墨水由经墨水调节阀2流入玻璃管4。 四、实验数据记录表 表1-2 雷诺实验数据记录表 水温__________[℃] 水粘度_______________[10-3×Pa·S] 水密度_____________[kg/m3] 管内径_______________[mm] 项 序 目 号 流 速 测 定 雷诺准数 流 动 形 态 转子流量计读数 流量Vs×104 [m3/s] 实验二 流体阻力测定 一、实验目的与要求 1、测定流体通过直管的摩擦阻力，整理出直管摩擦阻力系数与雷诺准数之间的关系曲线。 2、测定阀门的流体阻力，并求出阀门的阻力系数。 3、掌握流量计、差压计的基本原理和构造以及使用方法。 4、了解流体流动的过程控制方法。 二、实验基本原理 1、 [mH2O柱] (1) 对于等径水平的直管而言： ＝ [m2O柱] (2)――直管上所选取的两个截面的压差，[Pa] ――液体的密度，[kg/m3] g ――重力加速度，9.81，[m/s2] 实验时，流量由涡轮流量计测得。在某一固定流量下，当管径己知时，则可计算出管内流速。 在测定了流量Q之后，在已知被测量的管子长度和直径的前提下，只要测出被直管两端面间的压强ΔΡ，即可计算出直管的阻力损失压头hf。测定差压ΔΡ时，根据差压的大小，分别选用倒U型差压计和差压测量仪(数字显示类型)。 [Pa] (3) R――倒U型差压计读数[mm] ρ测、ρ示――为被测液体指示液和指示剂的密度，[kg/m3]，实验中分别是水和空气； 在小流量下，使用倒U型差压计，则： ＝ 所以，可以近似得出： [mH2O柱]ΔΡ的数值，单位为KPa，这种情况下： [mH2O柱]2、直管摩擦阻力系数λ的测定原理 ，直径为 由理论分析已知：流体流过直管时摩擦阻力系数λ与损失压头hf之间的关系之间的关系可用下式表示： = (7) 由式(7)得到直管段的摩擦阻力系数λ： (8) 当流量改变时，直管两端的压强ΔΡ也相应改变，由(8)式可求得不同流量时所对应的λ值。同时在同一流量Q已知条件下，，也可求得。 由此可分别测算出不同流速下的值和λ值，将此对应关系绘制到双对数坐标纸上，即得到λRe关系曲线。 3、局部阻力系数的测定 [mH2O] (9) 或 = (10) 由(9)或(10)式可得： (11) 实验中，只要测取流量Q和阀门的差压ΔΡ和局部阻力系数ζ。 由于测压孔不可能紧靠阀门，否则阀门引起涡