流体力学-流动状态实验报告最新版

1 中国石油大学 华东 中国石油大学 华东 工程流体力学工程流体力学实验报告实验报告 实验日期 实验日期 2014 11 19 成绩 成绩 班级 班级 石工石工 12 912 9 学号 学号 1202140912021409 姓名 姓名 陈相君陈相君 教师 教师 李成华李成华 同组者 同组者 王光彬 刘海飞王光彬 刘海飞 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 平均流速 v v f h 2 在双对数坐标上绘制流态 曲线图 找出下临界点并计算 临界雷诺数临界雷诺数 f hv ReRe 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 稳压水箱稳压水箱 2 进水管进水管 3 溢流管溢流管 4 实验管路实验管路 5 压差计压差计 6 流量调节阀流量调节阀 7 回流管线回流管线 8 实验台实验台 9 蓄水箱蓄水箱 10 抽水泵抽水泵 11 出水管出水管 2 三 实验原理 填空 1 液体在同一管道中流动 当 速度速度 不同时有层流 紊流两种流动状态 层流层流 的特点是质点互不掺混 成线状流动 在 紊流紊流 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 21 75 2 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 22 1122 f12 12 1212 22 pvpv hzz gg pp zzhhh h1 h2分别是 A 点 B 点的测压管水头 由 测压管测压管 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 Dv Re 圆管内径 断面平均速度 运动粘度系数Dv 当 下临界雷诺数 为层流 2000 2320 c ReRe c Re 当 上临界雷诺数 为紊流 4000 12000 之间 c Re Re c Re 四 实验要求 1 有关常数 实验装置编号 No 7 7 实验管内径 D 1 01 0 cm 水温 T 20 120 1 水的密度 0 9982090 998209 g cm3 动力粘度系数 1 00261 0026 mPa s 运动粘度系数 0 01 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 h2 h1 53 0 11 9 41 1cm f h 2 运动粘度系数 1 0026 0 998209 0 01cm 1 0026 0 998209 0 01cm2 2 s s 3 3 流量 955 10 44 91 475cm955 10 44 91 475cm3 3 s sQ 4 断面平均速度 v Q A 91 475 0 785 116 53cm s 5 雷诺数 Dv 0 01 1 1653 0 000001 11653 Dv 0 01 1 1653 0 000001 11653Re 3 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 cmRe 111 953 095510 4491 475116 5341 111653 245 064 998517 5056 28671 719 97170 3576993021 9142 44654 07125407 464 5 67 3 69 1 70 4 73 5 72 1 71 596031 0630 90839 3773937 567 372 396036 3226 43233 6753367 669 172 980535 3122 79829 043 82904 770 473 376538 1220 06825 562 92556 871 573 579042 0618 78323 9322393 972 173 675544 9416 821 41 52140 1073 274 278069 3111 25414 3411434 1173 4574 360059 0710 15712 940 851294 1273 974 556579 407 1169 060 6906 137474 540566 96 0547 710 5771 1474 274 637090 534 0875 210 4521 1574 374 637598 873 7934 830 3483 16 17 18 19 20 4 4 在双对数坐标纸上绘制的关系曲线图 f hv 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 c v c Re 第第 6 个点和第个点和第 7 个点之间发生弯曲 读出个点之间发生弯曲 读出 vc 21 4 21 4cm s c v Dv 0 01 0 214 0 000001 2140 c Re 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 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 稳压水箱稳压水箱 始终保持少量溢流 5 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 逆转逆转 3 当实验进行到 过渡段过渡段 和 层流段层流段 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 液体有紊流和层流两种流态 层流时 液体质点互不掺混 呈线状流动 紊流时液体答 液体有紊流和层流两种流态 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 不规则流动 质点互相掺混 不规则流动 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 c Re 不得逆转 答 因为紊流和到层流的临界雷诺数与层流到紊流不同 顺序错误就会出现较大误差 因答 因为紊流和到层流的临界雷诺数与层流到紊流不同 顺序错误就会出现较大误差 因 此不可逆 上临界雷诺数的范围太大 不稳定 而下临界雷诺数的范围在此不可逆 上临界雷诺数的范围太大 不稳定 而下临界雷诺数的范围在 20002000 到到 23002300 之间 比较稳定 要尽量保证测到的值是下临界雷诺数 之间 比较稳定 要尽量保证测到的值是下临界雷诺数 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 c Re 答 在湍流状态下 惯性力占主导地位 雷诺数较大 在层流状态下 惯性力较弱 粘性答 在湍流状态下 惯性力占主导地位 雷诺数较大 在层流状态下 惯性力较弱 粘性 力居主导地位 雷诺数较小 故用雷诺数判断流态 能同时反映流速 管径和流体物理性力居主导地位 雷诺数较小 故用雷诺数判断流态 能同时反映流速 管径和流体物理性 质三个方面对流态的影响 所以 雷诺数质三个方面对流态的影响 所以 雷诺数 Re 综合了影响流态的各种因素 反映了流体惯综合了影响流态的各种因素 反映了流体惯 性力与粘性力的比值 实测值为性力与粘性力的比值 实测值为 2140 位于 位于 2000 2300 之间 之间 八 心得体会 本次实验操作上比较困难 在观测本次实验操作上比较困难 在观测 h 时 一定要看清是否到达试验点 随时时 一定要看清是否到达试验点 随时 算好是不是到了