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流体力学实验指导书 中国矿业大学(北京) 朱红青 实验一 能量方程实验 中国矿业大学(北京) 朱红青 实验目的 解它们之间的相互转换关系 量和流速等水力学参数的测试技能,并对其进行比较 实验原理 本实验采用一种称之为伯努利实验仪的简单装置,实验观察不可压缩流体在导管内流动时,各种形式机械能的相互转化现象,并验证机械能守恒方程(伯努利方程)。通过实验,加深对流体流动过程基本原理的理解。流体在流动时具有位能、动能、压力能、内能,另还由于流体流动时会产生阻力,因而损耗一部分机械能,当流体在导管内作定常流动时,在导管的各截面之间的的各种形式机械能的变化规律,可由稳定流动总能量基本方程来表达。 实验仪器 1稳压水槽 2实验导管 3出口调节阀 4静压头测量管 5冲压头测量管 实验步骤 水箱供水,使水有适量的溢流关闭调节阀,看槽内液面是否平齐。实验前一定要将实验导管和测压管中的空气泡排除干净 量液体处于静止状态下各测试点( A、 三点)的压强 察液体在流动情况下的各测试点的压头变化 量流体在不同流量下的各测试点的静压头,动压头和损失压头 实验注意事项 泵启动 23分钟后,短暂关闭 23秒钟,以利用回水排除离心式水泵内滞留的空气 溢流量适中,待水头稳定后才能进行实验 预习和思考题 析未将空气排净对实验的影响? 为何一定要缓慢调节阀的开启度? 你解释原因。 试做总结。 实验报告要求 容、步骤 出能量方程表达方式,并说明能量方程各项物理意义 实验二 动量方程实验 中国矿业大学(北京) 朱红青 实验目的 量、出射角度、动量矩等因素间相关性的分析研究,进一步掌握液体动力学的动量定律守恒特性 造,进一步启发与培养创造性思维的能力 实验原理 恒定总流动量方程为 因滑动摩擦阻力水平分力 ,可忽略不计,在 式中: 作用在活塞圆心处的水深; 活塞的直径; 射流的速度; 射流的速度; 动量修正系数。 实验中,在平衡状态下,只要测量流量 Q、测压管液柱,由给定的管嘴直径 ,便可验证动量方程并确定射流的动量修正系数值,其中,测压管的标尺零点已固定在活塞的圆心处。标尺的液面读数,即为作用在活塞圆心处的水深。 2 0114 122 实验仪器 自循环供水装置 1由离心式水泵和蓄水箱组合而成 ,如下图所示 实验步骤 悉实验装置各部分名称、结构特征、作用性能,记录有关常数 开调速器开关,水泵启动 23分钟后,短暂关闭 23秒钟,以利用回水排除离心式水泵内滞留的空气 尺的零点已固定在活塞圆心的高程上。当测压管内液面稳定后,记下测压管内液面的标尺读数,即 用体积时间法,在上回水管的出口处测量射流的流量,流量时间根据流速定。利用量筒接水,并测量其体积 次打开不同高度上的溢水孔盖,改变管嘴的作用水头。调节调速器,使溢流量适中,待水头稳定后,按上述步骤重复进行实验 实验注意事项 泵启动 23分钟后,短暂关闭 23秒钟,以利用回水排除离心式水泵内滞留的空气 溢流量适中,待水头稳定后才能进行实验 预习和思考题 什么? 说明原因。 与实测值进行比较。计算实测值与计算值间的误差。分析产生误差的原因。 实验报告要求 容、步骤 实验三 雷诺实验 中国矿业大学(北京) 朱红青 实验目的 实验原理 流体流动有两种不同的状态,层流和紊流,用雷诺数来判断流态 液体在管道中的平均流速( m/s) d 管道内径( m) 液体密度( 液体动力粘度( ) 液体运动粘度( /s) 实验仪器 雷诺实验涉及的水箱 、 雷诺试管 、 阀门 、 伯努利( 能量 ) 方程实验管道 、 孔板流量计试验管道 、文丘里管 、 局部阻力试管 、 皮托管和计量水箱等 ,并自备秒表和温度计 。 实验步骤 启水泵,打开雷诺水箱下面控制的阀门,使水箱注满水,保持水箱少量溢流,如溢流过大,请调正桌面上的溢流阀门 开颜料水控制阀,使颜料水从注入针中流出,颜料水和雷诺试管中的水将迅速混合成均匀的淡颜色水,此时,雷诺试管中的水为紊流;随着出水阀门的不断关小,颜料水与雷诺试验管中的水的渗混程度逐渐减弱,直至颜料水在雷诺试管中成一条清晰地线流,此时,雷诺试管中的水为层流流动,称为层流 开出水阀门,再逐渐关闭出水阀门,直至能开始保持雷诺试管内颜料水处于层流状态。测量体积流量和水温,并求出相应的雷诺数 实验注意事项 泵启动 23分钟后,短暂关闭 23秒钟,以利用回水排除离心式水泵内滞留的空气 溢流量适中,待水头稳定后才能进行实验 预习和思考题 320作为临界雷诺数? 径 、管长等与雷诺数的关系? 实验报告要求 容、步骤 实验四 沿程阻力实验 中国矿业大学(北京) 朱红青 实验目的 同雷诺数下的变化情况 实验仪器 雷诺实验涉及的水箱 、 雷诺试管 、 阀门 、伯努利 ( 能量 ) 方程实验管道 、 孔板流量计试验管道 、 文丘里管 、 局部阻力试管 、皮托管和计量水箱等 、 并自备秒表和温度计 。 实验步骤 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。 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。 预先估计,使阀在全关到全开即: 00调出 6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。 复上述测量内容,共测量 6测试数据记入数据表。 实验注意事项 于压差不稳定而容易产生误差,特别是在小流量、小压差下,误差会更大,因此要多做几次才能准确 关阀门要缓慢,否则会是紊流状态提前出现,从而影响实验效果 预习和思考题 同流量下,沿程阻力系数 值应为定值或变值? 把流量调至相等,沿程阻力系数 值是否相等? 实验报告要求 容、步骤 实验五 局部阻力损失实验 中国矿业大学(北京) 朱红青 实验目的 点法测量局部阻力系数的技能 悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径 实验仪器 雷诺实验涉及的水箱 、 雷诺试管 、 阀门 、 伯努利( 能量 ) 方程实验管道 、 孔板流量计试验管道 、文丘里管 、 局部阻力试管 、 皮托管和计量水箱等 ,并自备秒表和温度计 。 实验步骤 恒压水箱充水,排除实验管道中的滞留气体。待水箱溢流后,检查泄水阀全关时各测压管液面是否齐平,若不平,则需排气调平。 流量稳定后,测记测压管读数,同时用体积法或用电测法测记流量。 4次,分别测记测压管读数及流量。 查测压管液面是否齐平?否则,需重做。 实验注意事项 对各测压管液面同时测读 节后应稳定一段时间后再进行测读。 ,使溢流量适中,待水头稳定后才能进行实验 预习和思考题 析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系 析局部阻力损失机理何在?产生突扩与突缩局部阻力损失的主要部位在哪里?怎样减小局部阻力损失? 径与实验管道相同的直管段,如何用两点法测量阀门的局部阻力系数 ? 实验报告要求 容、步骤 实验六 串并联管路实验 中国矿业大学(北京) 朱红青 实验目的 实验原理 流体流过孔板时,孔板前后产生压差,其差值随流量而变,两者之间有确定的关系,因此可通过测量压差来测定流量。 实验仪器 实验步骤 1、准备工作 ( 1)记录仪器常数 D、 、 e、 d。 ( 2)检查当 时测压管液面是否水平,如果不在同一水平面上,必须将橡皮管内空气排尽,使测压管液面处于水平状态,才能进行以后的实验。 ( 3)全部开启出口阀门与各管路阀门,微开入口阀门 1。 ( 4)将测压计排气阀关闭。 2、进行实验 ( 1)打开电机,经进水阀门组件开启至最大流量,使 3, 4测压管高度差达到最大值,则为第一个实验点,测读出并记录测压及内液面的读数。 ( 2)逐渐关小进水阀门,读出 10个测压点的高度,共测三次。 ( 3)关闭电机,检查测出液面是否在同一水平面上,从而检查实验过程中橡皮管内是否有气泡。 实验注意事项 对各测压管液面同时测读 节后应稳定一段时间后再进行测读 预习和思考题 析未将空气排净对实验的影响? 为何一定要缓慢调节阀的开启度? 实验报告要求 记录数据 实验七 流量计流量系数的测定方法 中国矿业大学(北京) 朱红青 实验目的 测定文丘里及孔板流量计的流量系数 实验仪器 雷诺实验涉及的水箱 、 雷诺试管 、 阀门 、 伯努利( 能量 ) 方程实验管道 、 孔板流量计试验管道 、文丘里管 、 局部阻力试管 、 皮托管和计量水箱等 ,并自备秒表和温度计 。 实验步骤 经上水管流进管道 17,再流经管道 15后,流回水箱。 文丘里和孔板达到一定的流量,如有空气,请排气。 检查在水阀全关时,测管液面读数是否为 0,不为 0时,需查出原因并予以排除; 流量稳定后测记测压管读数和流量。打开回水阀开度 3 4次,分别测记测压器读数,并用秒表、量筒测定流量; 水泵。 实验注意事项 泵启动 23分钟后,短暂关闭 23秒钟,以利用回水排除离心式水泵内滞留的空气 溢流量适中,待水头稳定后才能进行实验 读取时均值 预习和思考题 1. 文丘里的实际流量与理论流量为什么会有差别?这种差别是由哪些因素造成的? m 的因素有哪些? m 值有无影响? 实验报告要求 实验八 皮托管测速实验 中国矿业大学(北京) 朱红青 实验目的 握用皮托管测量点流速的技能 检验其量测精度,进一步明确传统流体力学量测仪器的现实作用 实验仪器 雷诺实验涉及的水箱 、 雷诺试管 、 阀门 、 伯努利( 能量 ) 方程实验管道 、 孔板流量计试验管道 、文丘里管 、 局部阻力试管 、 皮托管和计量水箱等 ,并自备秒表和温度计 。 实验步骤 经上水管流进管道 17,再流经管道 15后,流回水箱 文丘里和孔板达到一定的流量,如有空气,请排气。打开回水阀至最大开度,等流量稳定后测记测压管读数和流量。打开回水阀开度 3 4次,分别测记测压器读数和流量。按照图示分成 3个等面积同

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