工程流体力学实验报告

1、工程流体力学实验报告学院：交通运输工程学院班级：交通设备1206姓名：邱瑞玢学号：1104120907雷诺数测定实验【实验目的】1. 观察水的层流和紊流的形态及特征；2. 学习测量和计算流体的雷诺数和临界雷诺数【实验原理】雷诺数是流体惯性力pU2L卩v与黏性力的比值，L2它是一个无因次化的量Re=巴1pV2l2(V/1)/2雷诺说较小时，粘滞力对流场的影响大于惯性力，流场中流速的扰动会因粘滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，若雷诺数较大时，惯性力对流场的影响大于粘滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的紊流流场。【实验内容】1. 缓慢调节水量控制阀，观察透明

2、水管中红色水流线的变化。观察水的层流态、紊流态的特征。2. 找出层流和紊流转换临界点，在临界点测量水的流速，往复测量三次。3. 根据测量数据计算出水的临界雷诺数。实验现象】1. 当水流流速较低时，水管中水流处于层流状态，示踪剂（红色墨水）呈线状，无分散；2. 逐渐开大控制阀，水流速度加大，呈线状流动的红色墨水开始出现波动，逐渐散开，这时水流处于过渡状态；3. 再开大控制阀，水流速度继续增大，红色墨水消失，此时水流处于紊流状态。层流状态紊流状态实验结果】项目组别时间（S）水量（mL）流量（mL/s）流量均值120120060从层流到紊流22011005559.1320125062.5130600

3、20从紊流到层流23070023.322.4330720244q实验中，水流束的特征长度l=D=3CM,流速由公式V=v求得，得到tD2V1=0.032m/s,V2=0.084m/s，=1.000xl0-3psa而水在标准大气压，则雷诺数室温时的动力粘度Re1=BVD=960RPVDe2=2520P【结果分析】查阅资料可知一般管道雷诺数Re<2000为层流状态，Re>4000为紊流状态，Re=20004000为过渡状态。而本次实验所测得的紊流状态下的雷诺数比理论值小，产生误差的原因为：1. 偶然误差：观察出现偏差，将水流处于由层流向紊流的过渡状态当作紊流状态，从而测得的水流速度偏小

4、，造成所计算的雷诺数偏小。2. 系统误差：示踪剂（红色墨水）很容易在水中扩散，当处于过渡状态时，由于水流开始产生搅动，从而将红色墨水打散，扩散在水中，造成水流已处于紊流状态的假象，导致误差产生文丘里管实验实验目的】观察文丘里效应，学习文丘里管测量流量的原理和方法。【实验原理】文丘里效应，以其发现者，意大利物理学家文丘里(GiovanniBattistaVenturi)命名。这种效应是指在高速流动的气体附近会产生低压，从而产生吸附作用。利用这种效应可以做出文丘里管在现今科技发展中得到应用，因为其制造和维护成本比较低。2+2Pv+PghP+PV12+pgh=p121基于文丘里效应制造的设备，叫做文

5、丘里xxxx,如文丘里水膜除尘器、文丘里扩散管、文丘里收缩管、文丘里喷射泵、文丘里流量计等。实验内容】1. 认识文丘里管，并观察透明文丘里管内水流产生的文丘里效应。2. 通过调节流量控制阀，设定高中低三种水流速度，分别测量对应流速下文丘里管的最大压差，并且用量杯和秒表分别测量水流的真实流量。3. 通过文丘里管和伯努利方程计算出水流速度，与用量杯秒表测量的真实流速对比，评估文丘里管测量流量的准确性，讨论消除误差的方法。实验数据】组别时间/s水量/mLh1/cmh2/cmh/cm12572034.332.81.5220110031.4264.63109502612.213.8数据处理】本次实验中，

6、d1=40mm,d2=10mm;由伯努利方程P+=C可求得hVi(cm/s)imV2(cm/s)VI实测值(cm/s)1.53.454.42.34.65.994.44.413.810.3164.87.6+Pghpv2结果分析】本次实验，由水柱高度差所求得的管内流速(非缩颈处)均比由水管出水流量所求得的管内流速大，其误差原因来源于两方面：1.偶然误差：(1)在读取hl与h2的高度值时，读书出现偏差(仰视读数，俯视读数)造成h存在偏差，进而导致vl,v2的计算出现误差；(2)在用量杯测取水量时，量杯的接入滞后于秒表开始记时，导致量杯水量偏少，进而所求得的v1实测值偏小。2.系统误差：实验室器材老化

7、严重，在文丘里管缩颈与立管连接的地方，漏水较为严重，也就是说，所测得的h2要偏小，故h偏大，所求得的v1，v2也随之偏大。漏水导致从水管末端接入量杯的水减少，由此求得的v1实测值也将偏小。要提高文丘里管的测量精度，首先应该着眼于提高文丘里管的密封性，使其密封性达到一个相对来说密闭的状态；其次在文丘里管内部，在主管与缩颈的连接处应采用光滑连接，内壁尽量采用对流体粘滞力的材料，以减少水头损失，提高测量精度。皮托管及伯努利方程应用实验【实验目的】1.学习皮托管的使用方法。2.增强对伯努利方程的理解和认识。【实验原理】1.伯努利方程：流体在忽略粘性损失的流动中，流线上任意两点的压力势能、动能与位势能之

8、和保持不变。这个理论是由瑞士数学家丹尼尔-伯努利在1738年提出的，被称为伯努利原理。重力场中无粘性流体定常流动的能量方程称为伯努利定理。或称为伯努利方程，是流体动力学基本方程之一。1P+pv厶+pgh=C22.皮托管皮托管是测量气流总压和静压以确定气流速度的一种管状装置，由法国H皮托发明而得名。皮托管的构造如图，头部为半球形，后为一双层套管。测速时头部对准来流，头部中心处小孔（总压孔）感受来流总压p，经内管传送至压力计。0头部后约38D处的外套管壁上均匀地开有一排孔（静压孔），感受来流静压p,经外套管也传送至压力计。皮托管常用在测量通风管道、工业管道、炉窑烟道内的气流速度，经过换算来确定流量

9、，也可测量管道内的水流速度。用皮托管测速和确定流量，有可靠的理论根据，使用方便、准确，是一种经典的广泛的测量方法。此外，它也可用来测量流体的压力。【实验内容】1.控制水量调节阀，分别调出高中低三种水流速度；2.在每一种速度下，用皮托管测量出水管内的动压；3. 用量杯和秒表测量水管内的真实流量；4. 分别计算出二中不同方法的测量结果并比较，讨论皮托管测量流速的优势和不足。【实验数据】组别时间/s水量(mL)静压孔/cm总压孑L/cmh/cm15115020.427.77.3210135029.731.51.831060034.5350.5数据处理】1v2由伯努利方程P+Pv2+Pgh=C可以推导出=Ah，则得到：22gV1=119.6cm/s;V2=59.4cm/s;V3=31.1cm/s.由量杯/秒表测得的水流量求得的流速：V1=114.4cm/s;V2=67.1cm/s;V3=29.8cm/s.【结果分析】由皮托管测得管内水流流速与从管末端通过量杯/秒表测得的管内水流流速有一定的出入。首先这可能源于量杯/秒表方法测水流流速偶然误差发生的概率