流体力学实验指导书.doc

雷诺实验1、实验目的 （1）观察流体在管道中的流动状态； （2）测定几种状态下的雷诺数； （3）了解流态与雷诺数的关系。2、实验装置 在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺数实验管、阀门、伯努力方程实验管道、颜料水盒及其控制阀门、上水阀、出水阀，水泵和计量水箱，秒表及温度计。3、实验前准备 （1）将实验台的各个阀门置于关闭状态。开启水泵，全开水箱下的上水阀门，把水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱的水有少量溢流，并保持水位不变。 （2）用温度计测量水温。 流体力学综合试验台雷诺实验示意图1.储水箱 2.上水管 3.电源插座(建议用户安装时确定的位置) 4.恒压水箱 5.墨盒 6.实验管段 7.流量调节阀 8.计量水箱 9.回水管 10.实验桌 4、实验步骤 （1）观察状态 打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出，颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，此时雷诺实验管中的流动状态为紊流；随着出水阀门的不断的关小，颜料水与雷诺实验管中的水渗混程度逐渐减弱，直至颜料水与雷诺实验管中形成一条清晰的线流，此时雷诺实验管中的流动为层流。 （2）测定几种状态下的雷诺系数 全开出水阀门，然后在逐渐关闭出水阀门，直至能开始保持雷诺实验管内的颜料水流动状态为层流状态。按照从小流量到大流量的顺序进行实验，在每一个状态下测量体积流量和水温，并求出相应的雷诺数。根据实验数据和计算结果，可绘制出雷诺数与流量的关系曲线（图2）。（3）测定下临界雷诺数调整出水阀门，使雷诺实验管中的流动处于紊流状态，然后缓缓地逐渐关小出水阀门，观察管内颜料水流的变动情况。当关小到某一程度时，管内的颜料水开始成为一条直线的线流，即为紊流转变为层流的下临界状态。记下此时的相应数据，求出下临界雷诺数。4)观察层流状态下的速度分布关闭出水阀门，用手挤压颜料水开关的胶管二到三下，使颜料水在一小段管内扩散到整个断面。然后，再微微打开出水阀门，管内呈层流流动状态，这时即可观察到水的层流流动时呈抛物线状，演示出管内水流流速分布。注：每调节阀门一次，均需等待稳定几分钟。关小阀门过程中，只许渐小，不许开大。随着出水流量减少，应调小上水阀门，以减少溢流水量引发的振动。5、实验数据处理：水温：t=，查表插值得，d=26mm。流速：实验结果 项次 目数h1cmh2cmVcm3TsQcm3/scm/sRe12345临界雷诺数：能量方程实验1、实验目的（1）观察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况；（2）对实验中出现的现象进行分析，从而加深对能量方程的理解。2、实验装置 图1 流体力学综合试验台能量方程实验示意图1.储水箱 2.上、回水管 3.电源插座(建议用户安装时确定的位置) 4.恒压水箱 8.计量水箱 9.回水管 10.实验桌 能量方程实验部分涉及的有上水箱、能量方程实验管、上水阀门、调节阀门、水泵、测压管板和计量水箱等。3、实验前准备工作 开启水泵，全开上水阀门使水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱水位始终保持不变，并有少量溢出。检查在实验过程调节流速的调节阀门。4、实验方法 （1）能量方程实验 调节出水阀门至一定开度，测定能量方程实验管的四个断面四组测压管的液柱高度，并利用计量水箱和秒表测定流量。改变阀门的开度，重复上面方法进行测试。根据测试数据的计算结果，绘出某一流量下各种水头线（如图2），并运用能量方程进行分析，解释各测点各种能头的变化规律。 图2 水头线可以看出，能量损失沿着流体流动方向增大的；与比 较，两点管径相同，所以动能头基本相同，但点的压力能头比增大了，这是由于位置能转化而得来的；与比较，其位置能头相同，但点比点的压力能头大，这是由于管径变粗；速度减慢，动能头转化为压力能头；与比较，位置能头相同，但压力能头小了，可明显看出，是压力能头转化为速度能头了。对于不可压缩的流体稳定流动，当流量一定时，管径粗的地方流速小，细的地方流速大。 2）测速 能量方程实验管上的四组测压管的任一组都相当与一个皮托管，可测得管内的流体速度。由于本实验台将总测压管置于能量方程实验管的轴线，所以测得的动压水头代表了轴心处的最大速度。皮托管求点速度的公式为：；式中 u-毕托管测点处的点速度； c-毕托管的教正系数； h-毕托管全压水头与静水压水头差。 管内的平均流速 在进行能量方程实验的同时，就可以测定出各点的轴心速度和平均速度（）。测试结果记入表二中，如果用皮托管求出所在截面的理论平均速度，可根据该截面中心处的最大流速计算，并可求出其流量系数。（3）结束实验全开阀门，把管道内的水放掉，然后关闭各阀门。5、实验数据表一 实验数据表