流体流动阻力实验

1、流体流动阻力实验一、实验目的：1、 掌握直管摩擦阻力系数的测量方法；2、 掌握突扩管及阀门的局部阻力系数的测定方法；3、 回归层流管及光滑管的Re曲线，并与相应的经验公式进行比较；二、基本原理：不可压缩流体（如水），在圆形直管中作稳定流动时，由于粘性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大和弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然发生变化，产生局部阻力。影响流体阻力的因素较多，在工程研究中，利用因次分析法简化实验，引入无因此数群： 雷 诺 数： 相对粗糙度： / d 管路长径比： l/ d可导出： 这样，可通过实验方法直接测定直管摩擦阻力系数与压头损失之间的关系： 因此，通过改变流体的流

2、速可测定出不同Re下的摩擦阻力系数，即可得出一定相对粗糙度的管子的Re关系。在湍流区内， = f（Re，/ d ），对于光滑管大量实验证明，当Re在3×103至105的范围内，与Re的关系遵循Blasius关系式，即： 对于层流时的摩擦阻力系数，由哈根泊谡叶公式和范宁公式，对比可得： 三、实验流程与操作：§1 流体阻力实验1、 流程说明：图1实验流程图1离心泵 2 水箱 3 电磁阀 4 涡轮流量计 5 管路切换阀 6 稳流罐 7测量管线 8流量调节阀 9 层流流量调节阀离心泵将水箱内的清水打入系统中，经孔板流量计计量后，通过管路切换阀门进入相应的测量管线，在管内的流动压头损

3、失，可由压差传感器（或倒U型压差计）测量。实验中，可以通过调节流量调节阀测定不同流量下的压头损失。如图1所示，在设备中有7条横向排布的管线，自上而下分别为：No1 层流管，为6×1.7mm的不锈钢管，管长1.2m；No2 球阀与截止阀，为27×3.5mm的不锈钢管；No3 光滑管，为27×3mm的不锈钢管，管长1.5m；No4 粗糙管，为27×2.5mm的镀锌管，管长1.5m；No5 突然扩大管，为22×3mm48×3mm的不锈钢管；No6 孔板流量计（涡轮）管线，为48×3mm的不锈钢管。图2 管路测压连通器与倒U型压差计

4、示意图图2为管路测压连通器与倒U型压差计的示意图，其中a1，a2，f1，f2，分别与图1中的a1，a2，f1，f2相连接，若要测某管路的压降，即打开与其相连的测压管线上的阀门，关闭其他管线上的阀门，则压力传感器测量的压降即为该管路上的压降。若在流量为0时，压力传感器仪表上显示的数据不为0，则有可能测压管线中有气体存在。此时可以打开阀门v1，v2排气，直到将管线中的气体排净。倒U型压差计的排气方法为：在有流量下 打开v3，v4，v5，v6，1015秒； 关闭v3，v4； 打开v7，将倒U型压差计中的水排净； 关闭v5，v6，v7； 打开v3，v4； 关闭流量，此时若倒U型压差计中的差值为0，则说

5、明管线中的气已排净。2、 操作说明： 先熟悉流程中的仪器设备及与其配套的电器开关，并检查水箱内的水位，然后开启离心泵； 在实验开始前，系统要先排净气体，使液体连续流动。首先，将流量切换阀和流量调节阀打开，将管路内的气体排净；然后，开启测量面板上相应的压降切换阀，使倒U型压差计（及压差传感器）与系统相连，将测量管线内的气体排净；最后，关闭流量调节阀，检查倒U型压差计两端的液面。若相平，则可以开始实验，若不平，则需要重新排气（如果倒U型压差计液面已调平，但压力传感器不在零点，则可以修改仪表的Sc值，并调零）； 读取数据时，应注意稳定后再读数。测量局部阻力系数时，各测取3组数据，对于直管，测取10组左右数据，层流管的流量用量筒及秒表测取； 测完一套管路的数据后，关闭流量调节阀，再次检查倒U型压差计的液