流体流动阻力的测定

流体流动阻力的测定精选文档实验名称：流体流动阻力的测定的及任务：2.掌握测定流体流动阻力实验的一般方法。4.测定直管的摩擦阻力系数及突然扩大管的局部阻力系数。6.验证湍流区内摩擦阻力系数为雷诺数和相对粗糙度的函数。8.将所得光滑管的方程与Blasius方程相比较。：2.根据机械能衡算方程，测量不可压缩流体直管或局部的阻力ᵃᵅ=(ᵅᵆ1++)−(ᵅᵆ2++)+ᵃᵅ如果管道无变径，没有外加能量，无论水平或倾斜放置，上式可简化为：ᵅ1′−ᵅ2′ᵅᵅ1′−ᵅ2′ᵅ4.流体流动阻力与流体性质、流道的几何尺寸以及流动状态有关，可表示为：ᵅ=ᵅ(ᵅ,ᵅ,ᵆ,ᵰ,ᵰ,ᵰ)由量纲分析可以得到四个无量纲数群：欧拉数Eu=ᵅ/ᵰᵆ2，雷诺数ᵄᵅ=ᵅᵆᵰ/ᵰ，相对粗糙度ε/d和长径比ᵅ/ᵅᵅᵅᵆᵰᵰᵅ=ᵯ()ᵰᵆ2ᵰ,ᵅ,ᵅ=ᵯ()取ᵰ=ᵯ(ᵄᵅ,ᵰ/ᵅ)，可得摩擦系数与阻力损失之间的关系：ᵅᵅᵆ2ᵃᵅ=ᵰ=ᵰᵅ×2从而得到实验中摩擦系数的计算式2?ᵅᵅᵰ=ᵰᵰᵆ2ᵅ两个截面的静压差，即可求出流体的流动阻力。根据伯努利方程摩擦系数与静速可测得不同Re下的λ，可以求出某在湍流区内摩擦系数ᵰ=ᵯ(ᵄᵅ,ᵰ/ᵅ)，对于光滑管(水力学光滑)，大量实ᵰ=0.3163/ᵄᵅ0.256.对局部阻力，可用局部阻力系数法表示：7.ᵃᵅ=ᵰᵆ22ᵃ=ᵰᵆ21=(ᵅ1+ᵆ21)−(ᵅ2+ᵆ22)ᵅ2ᵰ2ᵰ2部阻力系数的计算式：ᵆ2+2?ᵅ/ᵰᵰ=1−21ᵆ21ᵆ突然扩大管的理论计算式为：ζ=(1−ᵃ1/ᵃ2)2，ᵃ1、ᵃ2分别为细管和三、实验流程：各测量元件由测压口与压差传感器相连，通过节，离心泵的功率由变2.排气：在对某一管路进行实验之前，排尽设备主管和该管路及对应测压管路内的空气，每切换管路都要排一次气。关闭其他控制阀，打开对应管路的阀，在流量为0下观察压差传，若偏差较小且稳定则记录初始3.实验数据测取：确定排气完毕且其余管路切换阀和测压阀关闭后，调节测取3组数据。测取数据min以上且压差和流量稳定为某值或在很小范围水的物理性质：pp0pp01光滑管和粗糙管原始数据记录表流量/(m3*h-1)压糙管流量/(m3*h-1)压压123456789表2突然扩大局部阻力系数数据记录表序号流量/(m3*h-1)压差/(kPa)λλ12 流速/(m*s-1)流量/(m3*h流速/(m*s-1)流量/(m3*h-1)λb123456789阻力系数的计算示例：ᵅ4ᵅ4×3.691u=ᵆ=ᵆ=×ᵅ/ᵆ=2.96ᵅ/ᵆᵃᵰᵅ23.14×(21.0×103)23600ᵅᵆᵰ(21.0×103)×2.96×996.95ᵄᵅ===69034ᵰ0.8973×1032?ᵅᵅ2×(7.18×103)×(21.0×103)ᵰ===0.02303ᵰᵆ2ᵅ996.95×2.962×1.5ᵰ=0.3163=0.3163=0.01951ᵄᵄᵅ0.25690340.25序号流量/(m3*h-1)流速/(m*s-1)实际压差/(kPa)Reλ123456789ebRe糙度更高的粗糙管比光滑管的摩擦系数更大，说管数据处理表序号流量/(m3*h-1)压差/(kPa)细管流速/(m*s-1)粗管流速/(m*s-1)ζ123的计算示例：ᵅ4ᵅ4×3.571ᵆ1=ᵃ=ᵰᵅ=3.14×(16.0×103)2×3600ᵅ/ᵆ=4.93ᵅ/ᵆᵅ4ᵅ4×3.571ᵆ2=ᵃ=ᵰᵅ=3.14×(42.0×103)2×3600ᵅ/ᵆ=0.72ᵅ/ᵆᵰ=1ᵰ=1=1=0.71494.9321ᵰ=∑ᵰᵅ=0.7159理论值ζᵆ=(1ᵃ1/ᵃ2)2=(1ᵅ/ᵅ)2=(1162/422)2=0.7308δ=||×100%=|×100%=2.04%1.本次曲线拟合的相对大小比较准确，但是其中表现的趋势不明显，并未得到随着雷诺数增大，摩擦系数趋近于某一值的结论。可能是测定的摩擦系数2.测定的局部阻力系数和理论值接近，说明实验结果较好。实验值低于理论值，可能是实验设备本身存在损耗，细管在高流量下腐蚀变粗的结果。可以看到随着流量增大有上升趋势，而的三次结果的差值应该是被忽略的直管阻力的影响，因而随着流量增大，表观的局部阻力系数应该增大而不是减小，可能(包括相对粗糙度相同而管径不同)、不同温度下测定的λ-答：仅在相对粗糙度不同时可以。由ᵰ=ᵯ(ᵄᵅ,ᵰ/ᵅ)知，摩擦系数是雷诺数2.以水为工作流体所测得的λ-Re关系能否适用于其他种类的牛顿性流体