流动状态中国石油大学华东流体力学试验报告

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

2、原理 填空1 液体在同一管道中流动，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：v12p2

3、v22hf (si ) lz2 ；渔2gPP(zl 1)(z2 2) hl 112 hPlhl 、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：ReDvD 圆管内径；v断面平均速度；一运动粘度系数当血 Ret.'(下临界雷诺数)为层流，Rec=20002320;二IX门绚XJ之间。(上临界雷诺数)为紊流，Rec当lie Hoc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 C；水的密度：0,起賢沱齐日吃；动力粘度系数：二I.M11?lii

4、卩fj S ；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：22v1p2v2hf (zl ) Cz2 )p1(zlpl)(z2p2)hl h2 5-1,7 13,-1 IL3cm(2) 运动粘度系数：(3) 流量:g1.0941210 fi(k 0109536cm2/s0.998868Q(4) 断面平均速度：VVKJOi- S2. 644ml/s KJV(5) 雷诺数：Q-1Q4 82. fidl 105. 2261cm/s 2A (.110 2 105,2251 10 2Fc 9606. o0,0109536 10

5、-1Dv3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卜V的关系曲线图图I hv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/s1 0 ；氐刚 10 2跌讥阴.二 0.0109536 10 -1Dv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 12启动抽水泵；（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。（5） 待管内液体流动稳定后，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（2）.向稳压水箱充水使液面恒定，

6、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 、；（3） 在打开流量调节阀前，检查压差计液面是否齐平。若不平，则须排气；的时间，同时读取压差计的液柱标高；（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、问题分析1 液体流动状

7、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