中国民航大学流体力学实验指导书.doc

流体力学实验指导书 中国民航学院机电学院 2005年3月 目 录 1．流体静力学实验………………………………………………03 2．不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺里方程）实验………09 3．毕托管测速实验………………………………………………17 4．雷诺实验……………………………………………………24 5．文丘里流量计实验…………………………………………30 6．沿程水头损失实验…………………………………………37 7．局部水头损失实验…………………………………………42 8．孔口与管嘴出流实验………………………………………48 静水力学实验 仪器说明与教学指导 一、实验装置 1. 仪器装置简图 图一 流体静力学实验装置图 1. 测压管 2. 带标尺测压管 3. 连通管 4. 真空测压管5. U型测压管 6. 通气阀 7. 加压打气球 8. 截止阀9. 油柱 10. 水柱 11. 减压放水阀 说明: (1)所有测管液面标高均以标尺(测压管2)零读数为基准; (2)仪器铭牌所注(B、(C、(D系测点B、C、D标高, 若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准, 则(B、(C、(D亦为ZB、ZC、ZD; (3)本仪器中所有阀门旋柄均以顺管轴线为开。 2.功能 (1)用于训练测压管测量流体静压强的基本技能; (2)验证不可压缩流体静力学基本方程; (3)可供分析研究马利奥特容器的变液位下恒定流实验及其他十余项定性、定量实验。 3.技术特性 (1)为台式装置实验仪, 由透明有机玻璃精制的静压水箱、加气增压和放水减压装置以及用透明有机玻璃管特制的单管式测压管、U型测压管、倒虹吸真空度测压管和连通管等组成; (2)设有一带刻度标尺的测压管, 可供各项定量实验的测量, 示值精度0.1cm; (3)设有为强化负压实验直观效果而设计的真空度演示装置; (4)不需外接电源; (5)实验仪专用实验台: 长×宽=150cm×55cm。 二、教学指导 1.设计思想 实验的目的, 一是配合理论课教学, 帮助理解掌握教学知识; 二是培养学生分析、解决问题的能力和动手操作的能力。后一点随着教育改革的深入已更受注重了。 静水力学实验仪的设计, 是在深入分析静水力学基本概念、基本方程、基本应用和基本量测等知识结构基础上进行的, 尽量把知识性、分析性融汇一体。把仪器作为载体, 充分扩大知识信息量, 努力让学生在进入《流体力学》与《水力学》的第一堂实验课——静水力学实验课时, 就能获得一次“什么是能力培养”的高品位实验体现。 本实验涉及的知识内容: (1) 具体概念主要有: 绝对压强、相对压强、真空、测压管位置水头、压强水头、测管水头、测压管水头线、等压面等; (2) 基本方程 (1) (2) 为了验证方程(1), 本实验仪在同一箱体内的任意二点C、D处各设一测压点, 并和连通测压管相连; 为了验证方程(2), 本仪器设有可测量p0的测管4、标尺管2和连通管3; (3) 基本应用 为灵活应用测压管, 在本仪器中, 设计有马利奥特变液位下恒定流装置和油库内液面高度检测器装置。而这其中的部分内容, 曾作为硕士研究生入学试题; (4) 基本测量 为便于加压, 设置了加压打气球; 为减压而设置了通气阀6和放水阀11; 为显示真空, 设置了测压管4及小水杯; 为测点压强设置了带刻度测压管2。 为培养学生的实验综合测量分析能力, 还特意设置了盛有油、水的U型管, 要求在给定条件下分别实验测量, 并建立联立方程求解, 从而大大地加强了训练力度。 2. 实验原理 图二 图三 在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 (1) 或 (2) 式中: Z —— 被测点在基准面的相对位置高度; p —— 被测点的静水压强(用相对压强表示, 以下同); p0 —— 水箱中液面的表面压强; ( —— 液体容重; h —— 被测点的液体深度。 另对装有水、油(如图二及图三)U型测管, 应用等压面可得油的比重S0有下列关系 (3) 据此可用仪器(不另用尺子)直接测得S0。 3