流体力学实验(环境工程).doc

实验一 伯努利方程实验一、目的和要求1 验证不可压缩流体的定常流动的总流Bernoulli方程（能量方程），加深对流动过程中能量损失的了解；2 掌握流速、流量、压强等流动参量的实验测量技能3用实例流量计算流速水头去核对测压板上两线的正确性；。二、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。运用不可压缩流体的定常流动的总流Bernoulli方程，可以列出进口附近断面（1）至另一缓变流断面（i）的Bernoulli方程： 其中i=2，3，4，n；取。选好基准面，从断面处已设置的静压测管中读出测管水头的值；通过测量管路的流量，计算出各断面的平均流速和的值，最后即可得到各断面的总水头的值。验装置装置图实验装置如图一所示。三、实验步骤1 熟悉实验设备，了解测压管的布置情况；2打开泵供水，待水箱溢流后，关闭伯努利管阀门，检查所有测压管的液面是否平齐。如不平，则查明故障原因（如连通管阻塞、漏气或夹气泡等），并加以排除，直至调平；3打开伯努利管阀门，待测压管的液面完全静止后，观察测量测压管的液面高度，并记录在表2；4调节伯努利管阀的开度，待流量稳定后，测量并记录各测压管和液面的高度，同时测记此时的管道流量；5改变流量2次，重复上述测量。四、实验结果记录与分析1 有关常数记入表1。表1 常数记录表格测点编号1223344556管径 (cm)两点间距 (cm)2 测量流量和并记入表2。表2 实验记录表格 (基准面选在标尺的零点上)水头z+p/ (cm)z+p/+u2/2g (cm)Q编号12341234cm3/s实验次数1233 计算速度水头和总水头，填入表3和表4。表3 速度水头计算表格管径d(mm)Q= (cm3/s)Q= (cm3/s)Q= (cm3/s)A(cm3)v(cm/s)v2/2g(cm)A(cm3)v(cm/s)v2/2g(cm)A(cm3)v(cm/s)v2/2g(cm)表4 总水头计算表格z+ p/g+v2/2g (cm)Q测点编号1234(cm3/s)实验次数1234将上述结果中最大流量下的总水头线（动压水头线和计算水头线）和测压管水头线绘在图上。六、结果分析及讨论 1沿管长方向，总水头线的变化趋势如何？静水头线的变化趋势与总水头线的有何不同？简要说明原因。 2水箱水位恒定，流量增加，静水头线发生哪些变化？简要说明原因。 实验二 雷诺实验一、实验目的1、观察液体流动时的层流和紊流现象。区分两种不同流态的特征，搞清两种流态产生的条件。2、测定颜色水在管中的不同状态下的雷诺数及沿程水头损失。绘制沿程水头损失和断面平均流速的关系曲线，验证不同流态下沿程水头损失的规律是不同的。二、实验原理液体在运动时，存在着两种根本不同的流动状态。当液体流速较小时，惯性力较小，粘滞力对质点起控制作用，使各流层的液体质点互不混杂，液流呈层流运动。当液体流速逐渐增大，质点惯性力也逐渐增大，粘滞力对质点的控制逐渐减弱，当流速达到一定程度时，各流层的液体形成涡体并能脱离原流层，液流质点即互相混杂，液流呈紊流运动。通过雷诺数来判定两种流态：Re=Vd/流量由小到大变化时，由层流转变为紊流的雷诺数称为上临界雷诺数；流量由大到小变化时，由紊流转变为层流的雷诺数称为下临界雷诺数。三、实验步骤1、开启水泵开关向水箱充水，使水箱保持溢流。2、微微开启泄水阀及有色液体盒出水阀，使有色液体流入管中。调节泄水阀，使管中的有色液体呈一条直线，此时水流即为层流。此时用体积法测定管中过流量。3、慢慢加大泄水阀开度，观察有色液体的变化，在某一开度时，有色液体由直线变成波状形。再用体积法测定管中过流量。4、继续逐渐开大泄水阀开度，使有色液体由波状形变成微小涡体扩散到整个管内，此时管中即为紊流。并用体积法测定管中过流量。5、以相反程序，即泄水阀开度从大逐渐关小，再观察管中流态的变化现象。并用体积法测定管中过流量。6、重复平行实验，上临界和下临界雷诺数经多次测量取平均值。四、实验数据计算和处理1、实验记录表次数VtVs临界流速临界雷诺数附注10-3m3）（s）(m3/s) uk(m/s)Rek实验管内径：d= mm水温： 1234562、实验数据计算Rek=uk= m/sVs= m3/s 式中：水的运动粘度 （根据实验的水温，从水的粘温曲线上查得）A实验管内横截面积，m2 uk临界流速，m/s Vs体积流量，m3/s五、结果分析及讨论1、液体流态与哪些因素有关?为什么外界干扰会影响液体流态的变化?2、雷诺数的物理意义是什么？为什么雷诺数可以用来判别流态？3临界雷诺数与哪些因素有关？为什么上临界雷诺数和下临雷诺数不一样？实验三 阻力实验一、实验目的1、学习直管摩擦阻力pf（hf），直管摩擦系数的测定方法。2、掌握直管摩擦系数与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。3、掌握局部阻力的测量方法。二、实验原理1、直管摩擦系数与雷诺数Re的测定流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力，流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系：式中： d 管径，m；直管阻力引起的压强降，Pa；l 管长，m；v 流速，m/s； 流体的密度，kg/m3； 流体的重度，N/m3； 流体的运动粘度系数，m2/s。直管摩擦系数与雷诺数Re之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。在实验装置中，直管段管长l和管径d都已固定。若水温一定，则水的密度和粘度也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降与流速v（流量V）之间的关系。根据实验数据和可计算出不同流速下的直管摩擦系数，以及对应的Re，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出与Re的关系曲线。式中： 局部阻力系数，无因次；局部阻力引起的压强降，Pa； 局部阻力，m。三、实验步骤 （1）熟悉实验装置及流程。关闭泵的出口阀，启动离心泵。 （2）打开管道上的出口阀门；再慢慢打开进口阀门，让水流经管道，以排出管道中的气体。 （3）在进口阀全开的条件下，调节出口阀，流量由小到大或反之，记录810组不同流量下的数据，并记录各流量下的测压管水头。注意流量的变更，应使实验点在Re图上分布比较均匀。（4）数据取完后，关闭进、出口阀，停止沿程阻力实验。（5）按以上步骤测定局部阻力系数。（五）数据处理 根据实验数据，计算Re及，在双对数座标纸上标绘二者的关系，并与教材上的图线比较之。数据记录及整理表管内径 mm； 管长EF= m水 温 水粘度 m2/s序号V10-3m3tsVsm3/svm/sR e测压管水头（m）pN/m2备注56差1234五、结果分析和讨论影响流体阻力大小因素有哪些？accident, assist in the development of corrective programmes and follow, verify, record and feedback in a timely manner. Responsible for the overall quality management, guiding project QC group activities. 7, the Ministry of planning and finance: with all the responsible for the projects contract manager. Including curtain pile and bored pile construction. 14, earth-moving machines: equipped with excavators, dump trucks, loaders, bulldozers and other heavy machinery, mainly responsible for Foundation pit excavation and logistic, jacking of Earth excavation and Sinotrans. 15, the bridge construction team: responsible for the bridge project all steel manufacture, lashing; template polishing, derusting, release agent brushes, installation, reinforcement and demolition of concrete pouring and curing, the waterproof layer of the production, construction of railway subgrade protection pile. 16, jacking construction of bridge team: responsible for track reinforcement, conservation and maintenance, responsible for pushing online security protection, responsible for jacking equipment operation, maintenance and control of the jacking process, and is responsible for correcting and preventing bar-head, looked up. 17, electrical work shifts: responsible for on-site c