流体力学实验报告

附加：实验前用实验报告纸写好预习报告，预习报告包括下方实验内容中的：实验目的、实验内容、数据记录及整理（表格一定要画），报告只写“能量方程实验”！“雷诺实验”暂时不写能量方程实验一、实验目的观察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况，并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。掌握一种测量流体流速的方法。二、实验内容测出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。根据测试数据和计算结果，绘出某一流量下的各种水头线，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。三、实验设备综合实验台：由下水箱、水泵、阀、上水箱、有机玻璃管路、测压计、计量水箱等组成，如图1所示。图1综合实验台示意图四、实验步骤将实验台的各个阀门置于关闭状态；开启水泵，全开上水阀门，使上水箱快速注满水；全开能量方程实验管路的出水阀门，调节上水阀门，使上水箱的水位保持不变，并有少量溢出。关闭能量方程实验管路的出水阀门，此时能量方程试验管的四个断面四组测压管的液柱应位于同一高度，此为起始总水头，记入数据表中。调节能量方程实验管路的出水阀门至某一开度(工况1)，测定能量方程试验管的四个断面四组测压管的液柱高度，并利用秒表和计量水箱测定流量，记入数据表中。改变能量方程实验管路的出水阀门的开度(工况2)，测定能量方程试验管的四个断面四组测压管的液柱高度，并利用秒表和计量水箱测定流量，记入数据表中。整理实验数据。五、注意事项数据测定必须待流体流动稳定时方可读数。六、数据记录及整理1．实验数据记录计量水箱底面积A(cm2)：表1流量测定数据记录及整理表工况起始高度h1(cm)终了高度h2(cm)计量时间t(s)体积流量Q(m3/s)工况1工况2表2水头测定数据记录及整理表工况起始总水头(cm)断面ⅠⅡⅢⅣ工况1总压水头(cm)测压管水头(cm)速度水头(cm)能量损失(cm)工况2总压水头(cm)测压管水头(cm)速度水头(cm)能量损失(cm)表3流速测定数据记录及整理表工况断面ⅠⅡⅢⅣ管内径d(cm)工况1平均流速(m/s)轴心流速(m/s)平均流速/轴心流速工况2平均流速(m/s)轴心流速(m/s)平均流速/轴心流速2．实验数据整理(1)体积流量：m3/s注意：式中h1、h2的单位为m，A的单位为m2，t的单位为s。(2)速度水头=总压水头-测压管水头能量损失=前后断面总压水头之差(3)平均流速：m/s轴心流速：m/s注意：式中Q的单位为m3/s，d的单位为m，的单位为m。3．绘制总压水头线、测压管水头线4．实验分析雷诺实验一、实验目的观察流体在管道中的流动状态及其速度分布测定几种状态下的雷诺数了解流态与雷诺数的关系二、实验内容测量几个状态下流体的体积流量和水温，并计算出相应的雷诺数绘出雷诺数与流量的关系曲线测定下临界雷诺数三、实验设备综合实验台：由下水箱、水泵、阀、上水箱、有机玻璃管路、测压计、计量水箱等组成，如图1所示。图1综合实验台示意图四、实验步骤将实验台的各个阀门置于关闭状态；开启水泵，全开上水阀门，使上水箱快速注满水；全开雷诺实验管路的出水阀门，调节上水阀门，使上水箱的水位保持不变，并有少量溢出。用温度计测量水温。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，直至颜料水在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。逐渐开大雷诺实验管路的出水阀门，按从小流量到大流量的顺序选定若干状态，在每一状态下测量体积流量和水温，并求出相应的雷诺数。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，观察管内颜色水流的变动情况；当关小到某一程度时，管内的颜料水在雷诺实验管中开始成为一条直的线流，即为紊流转变为层流的下临界状态，测量此时的体积流量和水温，并求出下临界雷诺数。关闭出水阀门，用手挤压颜料水开关的胶管二到三下，使带有颜色的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，使管内呈层流流动状态，这时即可观察到水在层流流动时呈抛物线状，演示出管内水流流速分布。五、注意事项1．每调节阀门一次，均需等待稳定几分钟。2．关小阀门过程中，只许渐小，不许开大。3．随着出水流量的减小，应调小上水阀门，以减少溢流量引发的振动。六、数据记录及整理1．实验数据记录管径d(cm)：计量水箱底面积A(cm2)：表1雷诺实验数据记录及整理表状态点水温T(℃)运动粘度υ(cm2/s)起始高度h1(cm)终了高度h2(