流动状态.doc

中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告实验日期： 成绩： 班级： 学号：姓名： 教师： 李成华 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（v）；2在双对数坐标上绘制流态（）曲线图，找出下临界点并计算临界雷诺数()的值。二、实验装置 本室验的装置如图所示。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。在图1-6-1横线上正确填写实验装置各部分的名称图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 填空1液体在同一管道中流动，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速度的关系也不相同。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速度的m次方成正比 (m= 1.75-2.0) 。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v1=v2。那么从A点到B点的沿程水头损失为hf，可由能流量方程导出：h1、h2分别是A点、B点的测压管水头，由压差计中的两个测压管读出。3雷诺数（Reynolds Number）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，=20002320；当（上临界雷诺数）为紊流，=400012000之间。四、实验要求 1有关常数： 实验装置编号：No. 4 实验管内径：D= 1.0 cm； 水温：T= 20.1 ；水的密度：= 0.998209 g/cm3； 动力粘度系数：= 1.1031 mPas；运动粘度系数：= 1.1051 cm2/s。2、以表1-6-1中的任意一组数据为例 ，写出计算实例（包含计算公式、数据及结果）。（1 ）沿程水头损失：h1-h2=53.8-9.7=44.1(cm)（2）运动粘度系数：=/p=1.1051(cm2/s)（3）流量：=915/10.69=85.59(ml/s)（4）断面平均速度：v =Q/A=85.59/3.1416*4=109.0(cm/s)（5）雷诺数：=D v/=9866.7053实验数据记录处理见表1-6-1。 表1-6-1 流动状态实验数据记录处理表次数h1/cmh2/cmV/mlt/sQ/ml/sv/cm/shf/cmRe154.211.791510.6985.59401109.03742.59866.705266.545.591016.6054.8192869.8334721.06319.2369.957.592022.5340.8344452.018412.44707.121472.063.891527.7233.0086642.049258.23805.017573.568.598039.3824.8857331.701575.02868.66674.070.274033.5022.0895528.139563.82546.336774.171.174535.3721.0630526.831913.02428.007874.271.678539.5019.8734225.316462.62290.875974.372.277040.4119.0546924.273492.12196.4971074.472.773040.3418.0961823.052461.72086.0071174.573.158535.7216.3773820.86291.41887.8751274.773.657041.9613.5843717.304921.11565.9151375.074.253052.5610.0837112.84550.81162.3831475.174.634044.407.6576589.7549780.5882.72351575.274.840567.446.0053387.6501120.4692.25521675.375.034067.855.0110546.3835080.3577.6171819204、在双对数坐标纸上绘制的关系曲线图5、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。=23.05 (cm/s)= D v/=1*23.05/0.011051=2086.007五、实验步骤 填空 正确排序（4）将流量调节阀打开，直至流量最大；（1）熟悉仪器，打开开关12启动抽水泵；（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。（5）待管内液体流动稳定后，用量筒量测水的体积，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；( 2 )向稳压水箱充水使液面恒定，并保持少量溢流；( 7 )测量水温，利用水的粘温表（见附录B)查出动力粘度系数、；( 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；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18组数据；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，同时实验过程的中流量调节阀阀不得逆转；3、当实验进行到过渡段和层流段时，要特别注意流量调节阀的调节幅度一定要小，使得流量及压差的变化间隔要小；4、实验点分配要合理，在层流、紊流段各测五个点，过渡状态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：因为从层流过渡到紊流与从紊流过渡到层流是不同的，临界流速不同，前者较大，后者较小，所以对应的临界雷诺数也不相同，由于两个过程是不可逆的所以需要慢慢调节且在调节过程中不得逆转。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Re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。我的实测值为2086.007，在下临界雷诺数的标准值2000-2320的范围内八、心得体会通过这次