热工理论基础实验指导书.doc

热工理论基础流体力学综合试验台 实验指导书长沙理工大学能动学院2007年3月目 录实验一：伯努力方程演示实验二：沿 程 阻 力 试 验实验三：局 部 阻 力 试 验实验四：流量计流量系数的测定实验五：管路流动规律研究试验实验六：静压强特性演示实验七：流态演示实验八：绕流实验18流体力学试验装置图 实验一：伯努方程演示一 实验目的观察流体在管内定常流动时，位置水头（Z）、压力水头（P/）、速度水头（V2/2g）的沿途变化规律，从而加深对伯努力能量方程的理解。二 实验装置实验装置如图所示：三 实验原理理想不可压缩流体在管内作缓变流时，遵循伯努力能量方程式： （1） 对于实际粘性流体在管内作缓变流时，伯努力能量方程式： （2） （3）（1）、（2）式中： Z位置水头，单位重量流体从某一基准面算起的势能。压力水头，单位重量流体的压力势能。速度水头，单位重量流体的动能。单位重量流体的总能量损失。 单位重量流体的沿程阻力损失。单位重量流体的局部能量损失。四 观察要点1 注意观察不同测点的位置水头、压力水头、速度水头（可根据管道截面了解速度的相对大小）变化规律。2 注意观察同一测点的位置水头、压力水头、速度水头之间的关系。实验二：沿 程 阻 力 试 验一 实验目的1 观察和测试流体在等直管道中流动时的能量损失情况。2 掌握管道沿程阻力系数的测定方法。3 了解阻力系数在不同流态、不同雷诺数下的变化情况。二 实验装置 实验装置如图所示。三 实验原理 根据达西公式： m （1） 则 （2）式中：沿程阻力系数d实验管段内径0.025 mL实验管段长度 1.5mQ体积流量 m3/s相应雷诺数为： （3）式中：试验工况下的运动黏度 m2/sV试验工况下水流的平均流速 m/s四 实验方法及步骤1 首先缓慢打开（顺时针方向）流量调节阀、溢流阀、放水阀。再开启水泵给各水箱上水，使各水箱处于溢流状态，以保证测量水位稳定。2 缓慢关闭（逆时针方向）流量调节阀，排出测试管段内空气，直到测压计的所有玻璃管水位高度一致。3 缓慢打开流量调节阀到一适当开度（应预先估计，使阀在全关到全开即：00-900范围，能调出6-8个不同开度），同时观察测压计。当液柱稳定后关闭放水阀，记录所测管段进出口玻璃管液位及计量水箱接纳一定容积水所用时间。4 调节到另一开度，重复上述测量内容，共测量6-8个不同开度，将测试数据记入数据表。五 沿程阻力数据及处理 号序据数目项液体总体积Q（m3）计时时间t（s）实际流量Q实（m3/s）平均流速V(m/s)液位（mm）压差h（m）阻力系数Re104左右12345678按对数坐标，作出实验数据曲线图（参考莫迪图作法），分析随Re数的变化情况。六 误差分析含绝对误差、相对误差及误差原因分析。实验三： 局 部 阻 力 试 验一 实验目的1 观察和测试流体通过突扩管时的能量损失情况。2 掌握局部阻力系数的测定方法。3 了解阻力系数在不同流态、不同雷诺数下的变化情况。二 实验装置 实验装置如图二所示。三 实验原理根据局部阻力计算公式: m (1) 故有: (2) (3) 式中:D、d局部阻力系数D= 0 .035md=0 .015mQ体积流量 m3/s四 实验方法及步骤1 首先缓慢打开（顺时针方向）流量调节阀、溢流阀、放水阀。再开启水泵给各水箱上水，使各水箱处于溢流状态，以保证测量水位稳定。2 缓慢关闭（逆时针方向）流量调节阀，排出测试管段内空气，直到测压计的所有玻璃管水位高度一致。3 缓慢打开流量调节阀到一适当开度（应预先估计，使阀在全关到全开即：00-900范围，能调出6-8个不同开度），同时观察测压计。当液柱稳定后关闭放水阀，记录所测管段进出口玻璃管液位及计量水箱接纳一定容积水所用时间。4 调节到另一开度，重复上述测量内容，共测量6-8个不同开度，将测试数据记入数据表。五 局部阻力数据号序据数目项液体总体积Q（m3）计时时间t（s）实际流量Q实（m3/s）平均流速V(m/s)液位（mm）压差h（m）阻力系数Re104左右12345678六 误差分析含绝对误差、相对误差及误差原因分析。实验四：流量计流量系数的测定一 实验目的1 掌握文丘利、孔板流量计测量流量的原理。2 掌握文丘利、孔板流量计的流量系数测定。二 实验装置 实验装置如图所示。三 实验原理如右图所示，取截面1-1、2-2，忽略损失,列能量方程， 因轴线水平, Z1=Z2 , 则上式为： （1）又因 ，用连续性方程 代入（1）式得： ， 即：因此，通过流量计的理论计算流量为： ， 令 （常数）则 由于实际存在能量损失，所以实测流量（计量水箱测得）应小于理论计算流量，即：，称为流量系数。对于文丘利管：D=0.035m 、d=0.015m对于孔板： D=0.035m 、d=0.010m流量计量： 计量水箱每毫米液高，相当于0211610-3m3体积水量。四 实验方法及步骤1 首先缓慢打开（顺时针方向）流量调节阀、溢流阀、放水阀。再开启水泵给各水箱上水，使各水箱处于溢流状态，以保证测量水位稳定。2 缓慢关闭（逆时针方向）流量调节阀，排出测试管段内空气，直到测压计的所有玻璃管水位高度一致。3 缓慢打开流量调节阀到一适当开度（应预先估计，使阀在全关到全开即：00-900范围，能调出6-8个不同开度），同时观察测压计。当液柱稳定后关闭放水阀，记录所测管段进出口玻璃管液位及计量水箱接纳一定容积水所用时间。4 调节到另一开度，重复上述测量内容，共测量6-8个不同开度，将测试数据记入实验数据表。五 实验数据表项目数据序号液体总体积Q（m3）计时时间t（s）实际流量Q实（m3/s）压差h（m）理论流量Q理（m3/s）流量系数雷偌数Re备注12345678以雷偌数Re为横坐标，流量系数为纵坐标作出关系曲线。六 误差分析含绝对误差、相对误差及误差原因分析。流动特性实验装置图实验五：管路流动规律研究试验一 目的：1 理解若干典型管路，如串联、并联、分叉、汇流、简单管网等的流动规律。2 掌握典型管路的水力计算方法。3 灵活应用实验室中各常规实验的测试手段。二 要求：1 设计实验管路及测点2 配置测试仪器3 自制数据表格4 撰写实验报告5 根据测试结果写出综合损失与流量之间的关系6 与理论计算结果进行比较7 分析误差原因注：管路系统参照 流动特性试验装置图实验六：静压强特性演示一 目的：理解静止流场中能量（或能头）间的守恒与转换规律。二 原理：压力能头位置能头静能头Euler静力学基本方程 三 实验装置：四 观察要点：1 观察静水头线水平线，注意理解其意义。2 观察测压口位置，并理解位置能头的特点相对性。3 分别观察各测压口的压力能头，理解压力能头的特点。实验七：流态演示一 目的：观察管流流动过程中两流态的流动及其变化特点。二 实验装置：三 观察