流体力学实验-沿程水头损失实验.doc

(三） 沿程水头损失实验 一、实验目的要求： 1、掌握管道沿程阻力系数的测量技术和应用气水压差计及水水银多管压差计测量压差的方法； 2、加深了解圆管层流和湍流的沿程损失随平均流速变化的规律； 3、将测得的曲线与莫迪图对比，分析其合理性，进一步提高实验结果分析能力。二、实验装置：1112985467321自循环沿程水头损失实验装置图本实验装置如图8.1所示，图中：1.自循环高压恒定全自动供水器； 2.实验台； 3.可控硅无级调速器； 4.水压差计； 5.测压计 6. 实验管道； 7.水银压差计； 8.滑动测量尺； 9. 测压点； 10. 实验流量调节阀门； 11.供水管与供水阀； 12.分流管与分流阀。 三、实验原理： 由Darcy-Weisbach公式 得沿程损失系数 其中： 四、实验方法与步骤： 1、搞清各组成部件的名称、作用及工作原理。检查蓄水箱水位并记录有关实验常数。 2、供水装置有自动启闭功能，接上电源以后，打开阀门，水泵能自动开机供水，关掉阀门， 水泵会随之断电停机。若水泵连续运转，则供水压力恒定，但在供水流量很小时（如层流实验）,水泵会时转时停，供水压力波动很大。旁通阀门12的作用是为了小流量是用分流来增加水泵的出水量，以避免时转时停造成的压力波动现象。 3、排气：按下列程序进行 对水压差计 开启分流阀12 / 松开止水夹 / 开启供水阀11 / 启闭流量调节阀10若干次 / 关闭阀11 / 开启阀10 / 旋开旋塞F1 /（待水压差计中水位降至近零高程）再拧紧F1 / 开启阀10和11。 对调压筒充水排气 当筒中水位过低（接近进口高程时）,开启供水阀11 / 关闭调节阀10 / 斜置调压筒，自动充水至2/3以上筒高 / 启闭阀10若干次，直至气泡排尽为止。 4、不允许水压计上的止水夹没有夹紧时，用水银差压计进行大流量实验，否则会使U型测压管内的气体流入连通管里，而且测压点上的水静压能有部分转换成流速动能，造成实测水银压差严重失真。一旦出现这种情况，必须再次排气，方可继续实验。 5、关闭阀10，全开阀11和阀12。然后调节阀10，由小到大逐次进行，当阀10全开时，再逐次关阀12，使实验流量达到最大。 6、每次调节流量后，稳定23分钟，然后用滑尺测定各测压管液面值，并用量筒秒表测定流量。每次测量流量的时间应长于10秒。 7、要求测量10次以上，其中层流区（约在34cmH2O以下）测量35次。 8、由于水泵运转过程中水温有变化，要求每次实验均需测水温一次。 9、实验结束先关闭调节阀10,检查比压计是否回零，然后关闭阀门11，并切断电源。五、实验结果及要求： 1、有关常数： 圆管直径d = 0.695cm, 量测段长度L = 85cm 。 2、记录及计算（见表8.1)。 3、绘图分析： 绘制的关系曲线，并确定指数关系值m的大小。在双对数纸上以为横坐标，以为纵坐标，点绘所测的关系曲线，根据具体情况连成一段或几段直线。求对数纸上直线的斜率 将从图上求得的m值与已知各流区的m值进行比较。六、实验分析与讨论： 1、为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？实验管道安装成向下倾斜，是否影响实验结果？ 2、据实测m值判别本实验的流区。 3、实际工程中钢管内的流动，大多为光滑湍流或湍流过渡区，而水电站泻洪洞的流动，大多为湍流阻力平方区，其原因何在？ 4、管道的当量粗糙度如何测得？ 5、本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。(莫迪图在录象片中有介绍） 表8.1 记录及计算表格常