流动状态的实验报告.doc

中国石油大学（华东） 流体力学实验 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及断面的平均流速；2.绘制流态曲线图，找出下临界点并计算临界雷诺数的值。二、实验装置流动状态室验的装置如图1-6-1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1-6-1 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.液体在同一管道中的流动，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。在紊流中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次方成正比。层流与紊流之间存在一个过渡区，它的沿程水头损失与断面平均流速的关系与层流、紊流的不同。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。那么从点到点的沿程水头损失为，可由流量方程导出：分别是点、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。雷诺数的计算公式为：-圆管内径；-断面平均速度；-运动粘度系数当（下临界雷诺数）为层流，；当（上临界雷诺数）为紊流，之间。四、实验要求1有关常数： 实验装置编号：No. 5 实验管内径：D= 1.010-2 m； 水温：T= 17.0 ；水的密度：= 998.8 kg/m3；动力粘度系数：=1.082810Pas；运动粘度系数：= 1.084110m2/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/s160.630.597514.2568.42 87.12 30.18035.82 265.746.499518.5653.61 68.26 19.36296.30 369.357.395023.1241.09 52.32 124825.88 471639602933.10 42.15 83887.89 572.467.391034.5326.35 33.55 5.13095.18 673.169.469029.9423.05 29.34 3.72706.68 773.169.873031.9722.83 29.07 3.32681.76 873.270.375033.522.39 28.51 2.92629.40 973.270.974034.4721.47 27.33 2.32521.34 1073.371.479039.7819.86 25.29 1.92332.40 1173.57273541.2517.82 22.69 1.52092.68 1273.772.555035.915.32 19.51 1.21799.32 1374.273.452047.9710.84 13.80 0.81273.13 1474.373.752566.387.91 10.07 0.6928.89 1574.373.833548.546.90 8.79 0.5810.56 1674.47432550.476.44 8.20 0.4756.29 1774.474.133054.976.00 7.64 0.3705.06 181920选取第二组数据写出计算实例如下:已知:; =;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。通过观察曲线，看到第七和第八个实验点之间是直线发生了弯曲，则下临界点速度五、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，使液面恒定，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。若不平，则须排气。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标高；6.然后再调小流量。在调流量的过程中，要一直观察压差计液面的变化，直到调至合适的压差。再重复步骤5，共测17组数据；7.测量水温，利用水的密度和粘度表（见附录B）查出动力粘度和密度；8.关闭水泵电源和流量调节阀，并将实验装置收拾干净整齐。六、注意事项1.在实验的整个过程中，要求稳压水箱始终保持少量溢流。2.本实验要求流量从大到小逐渐调整，同时在实验过程中针形阀不得逆转。3.当实验进行到过渡段和层流段时，要特别注意针形阀的调节幅度一定要小，使流量及压差的变化间隔小。4.实验点分配要合理，在层流段、紊流段各测5个点，在过渡状态测6-8个点。七、问题分析1液体流动状态及其转变说明了什么本质问题？答:液体流动状态有紊流和层流，层流时，液体质点互不掺混，呈线状流动，紊流时液体质点互相掺混。随速度的变化时，液体流动状态发生改变。紊流时，表现为流体质点的相互撞击和掺混，以惯性力为主；而层流时，主要表现为液体指点的摩擦和变形，以粘性力为主。液体流动状态的改变实质上是液体内的主导作用力发生了变化，如流体从层流变为紊流，液体内的主要作用力从粘性力变成了惯性力。两种流态的转化说明了流体流动阻力从量变到质变的发展过程，通过临界状态产生质的飞跃。2为什么在确定下临界雷诺数的实验过程中要求从大流量到小流量慢慢调节，且中间不得逆转？答：因为下临界雷诺数是液体从紊流过渡到层流的临界值，管流从大流量到小流量时，逐渐减小，从紊流过渡到层流，直至到达临界，测出。因为从紊流到层流与从层流到紊流的临界流速是不同的，即下临界雷诺数与上临界雷诺数是不同的，若中间逆转，就混乱了上临界雷诺数与下临界雷诺数，从而是测量结果有很大的误差。所以在确定下临界雷诺数的实验过程中要求从大流量到小流量慢慢调节，且中间不得逆转。3为什么将临界雷诺数作为判断流态的准数？你的实测值与标准是否接近？答；用雷诺数来判别流态，能同时反映出流速、管径和流体物理性质三方面对流态的影响，综合了引起流动阻力的内因和外因，揭示了流动阻力的物理性质；对于任何一种管内液流或气流，任何流态，都可以确定出一个雷诺数值；大量实验证明，不同流体，通过不同直径的管路时，虽然临界流速各不相同，但其临界雷诺数却大致相同，这就更说明了用临界雷诺数作为判别流态标准的可靠性，故将临界雷诺数作为判断流态的准数。我的实测值在下临界雷诺数的标准值的范围之内。8、 心得体答:通过本次实验，将理论知识用到了实际的操作中，本次实验的学习，验证了课堂上所学的层流紊流与雷诺数的关系，加深了对课本内容的理解。通过这次做实验，