流动状态中国石油大学(华东)流体力学实验报告

1、流动状态中国石油大学( 华东 ) 流体力学实验报告实验六、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（hf ）及断面的平均流速 (v) ；2在双对数坐标上绘制流态（ hf v ）曲线图，找出下临界点并计算临界雷诺数(Rec)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 ；进水管溢流管 4. ； 5. 压差计 ； 6. 流量调压阀 7. 回流管线 ； 8.实验台； 9. 10.抽水泵； 11.出水管；蓄水箱；三、实验原理填空1 液体在同

2、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= 1.752.0)。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：v12p2v22ppp1h1、

3、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：DvD圆管内径； v断面平均速度；运动粘度系数当（下临界雷诺数）为层流，Rec=20002320；之间。（上临界雷诺数）为紊流，Rec 当四、实验要求1有关常数：实验装置编号：6 实验管内径： D= 1.0 cm ； 水温： T= 16.6；水的密度：； 动力粘度系数：； 运动粘度系数：。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：22v1p2v2p1p1p2)（ 2）运动

4、粘度系数：（ 3）流量：g1.094120.998868（ 4）断面平均速度：（ 5）雷诺数：Dv3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4、在双对数坐标纸上绘制的关系曲线图图的关系曲线图5、确定下临界点，找出临界点速度vc，并写出计算临界雷诺数Rec 的过程。vc=25.049cm/s1Dv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。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12 启动抽（ 5）待管(2)向稳压水箱充水

5、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；差计的液柱标高；、； (3) 在打的时间，同时读取压(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、

6、问题分析1 液体流动状态及其转变说明了什么本质问题？流动状态的转变在本质上表现为受力的不同。流体流动中永远存在着质点的摩擦与撞击现象。在层流状态，质点摩擦所表现出的粘性力起主要作用；而在湍流状态，以质点发生碰撞引起速度变化而表现的惯性力为主。2 为什么在确定下临界雷诺数 Rec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？（ 1）当从小到大调节流量时，流体内粘性力与惯性力逐渐接近，当两力作用近似相等时，流体仍保持原层流状态，故当流体变为湍流，已经是惯性力占主导，故此时为上临界雷诺数；反之，若从大到小调节流量，当发生流型变化时，粘性力占主导，此时所测雷诺数为下临界雷诺数。（ 2）实验过程中如果逆转，将导致流动状态不按下降时的轨迹，导致实验误差变大。因此，要求从大流量到小流量慢慢调节，且中间不得逆转3 为什么将临界雷诺数 Rec 作为判断流态的准数？你的实测值与标准是否接近？当变换管径或变换流动介质时，流动状态会发生变化，及同一种流体在不同管径的管道中流动，其临界速度不同；同一管道中，不同流体流动时，其临界流速也不同；即使同一管道同一流体，因流体温度不同，临界流速也可能不同 ，因此，用临界流速来判别流态时存在着针对性而且不方便。因此我们采用无因次数雷诺数来作为判断流态的准数。通过实验，我组所测