旋涡仪LXW—1南京信息工程大学.PDFVIP

流体力学实验教程 南京信息工程大学 海洋科学学院 二○一二年九月 目 录 一、流动演示实验 二、雷诺实验 三、伯努利方程 四、沿程阻力系数测定 五、局部阻力系数的测定 六、动量定律实验 雷诺实验 一、实验目的 1 、实际观察流体的两种型态，加深对层流和紊流的认识。 2 、测定液体（水）在圆管中流动的临界雷诺数—即下临界雷诺数，学会其测定的方法。 二、实验原理 同一种液体在同一管道中流动，当流速不同时，液体可有两种不同的形态。当流速较小时， 管中水流的全部质点以平行而互不混杂的方式分层流动，这种形态的液体流动叫做层流。当流 速较大时，管中水流各质点之间发生互相混杂的运动，这种形态的液体流动叫做紊流。 三、实验装置 实验装置的结构示意图如图1 所示。恒水位水箱靠溢流来维持不变的水位。在水箱的下部 装有水平放置的雷诺试验管，实验管与水箱相通，恒水位水箱中的水可以经过实验管恒定出流， 实验管的另一端装有出水阀门，可用以调节出水的流量。阀门的下面装有回水水箱，在恒水位 水箱的上部装有色液罐，其中的颜色液体可经细管引流到实验管的进口处。色液罐的下部装有 调节小阀门，可以用来控制和调节色液液流。雷诺仪还设有储水箱，有水泵向实验系统供水， 而实验的回流液体可经集水管回流到储水箱中。 图1 雷诺实验仪 四、实验操作 1、实验前的准备 (l）打开进水阀门后，启动水泵，向恒水位水箱加水。 (2）在水箱接近放满时，调节阀门，使水箱的水位达到溢流水平，并保持有一定的溢流。 (3）适度打开出水阀门，使实验管出流，此时，恒水位水箱仍要求保持恒水位，否则，可再 调节阀门，使其达到恒水位，应一直保持有一定的溢流。（注意：整个实验过程中都应满足这 个要求）。 (4）测量水温。 2、进行实验，观察流态 具体操作如下： (l）微开出水阀门，使实验管中水流有稳定而较小的流速。 (2）微开色液罐下的小阀门，使色液从细管中不断流出，此时，可能看到管中的色液液流与 管中的水流同步在直管中沿轴线向前流动，色液呈现一条细直流线，这说明在此流态下，流体 的质点没有垂直于主流的横向运动，有色直线没有与周围的液体混杂，而是层次分明的向前流 动。此时的流体即为层流。（若看不到这种现象，可再逐渐关小阀门，直到看到有色直线为止）。 (3）逐渐缓慢开大阀门至一定开度时，可以观察到有色直线开始出现脉动，但流体质点还没 有达到相互交换的程度，此时，即象征为流体流动状态开始转换的临界状态（上临界点），当 时的流速即为临界流速。 (4）继续开大阀门，即会出现流体质点的横向脉动，继而色线会被全部扩散与水混合，此时 的流态即为紊流。 (5）此后，如果把阀门逐渐关小，关小到一定开度时，又可以观察到流体的流态从紊流转变 到层流的临界状态（下临界点）。 3、测定临界雷诺数Rek 在此下临界状态下测量水流的流量，具体步骤如下： l、关闭计量水箱的回水阀； 2、扳动出水阀门下面的出水水咀，使出流的水流入计量水箱中； 3、待水流入计量水箱中的水时，即可开始计量。 (1）打开放水阀门，把计量水箱中的水放回储水箱，再关闭阀门。 (2）按l、2 步骤重复测量3 次。 (3）将测试结果记入实验记录表中。 五、实验数据计算和处理 1 、实验记录表 临界流速 临界雷诺数 次序 W (ml) t (s) Q( m3 / s ) 附注 V (m/s) Rek k 1 实验管内径 2