工程流体力学实验

实验一：流体静力学一、实验目的验证静力学的基本方程。学会使用测压管与U形测压计的量测技能。理解绝对压强与相对压强及毛细管现象。灵活应用静力学的基本知识进行实际工程量测二、实验原理重力作用下不可压缩流体静力学基本方程静止流体中任意点的测压管Pz+ =const水头相等，即Y (1.1)同样静止流体在任意点的静压强也可以写成如下形式：P=P0+Yh(1.2)式中：z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强，用相对压强表示，下同；P0水箱中液面的表面压强；Y 液体的重度；h——U形管中液面上升的高度。对装有水油u型测管，应用等压面可得油的比重SO有下列关系:S=Y=h0Y®hi+h2 (1.3)三、实验装置使用仪器：盛水密闭容器、连通管、测压管、U形测压管、真空测压管、通气阀、截止阀、加压打气球、减压阀等。使用材料：油、水四、实验步骤记录数据：记下测点标高▽a=2.10、▽b=-2.90、^c=-5.90。基准标高选在仪器的底部。水溶重9.08X10-3/cm3。步骤：P0=0,测^0、^H°（^0:液面高程，▽H测压管液面高程）。打开通气阀，使水箱液面与大气相通，此时=0（▽=^H）OPo>0,共连续加压3次，每次测定▽0、^H。PoV0,共连续减压3次，每次测定▽0、^H。油容重的测定：1、 测定计叫：测3次▽0、^H,计算=叫〔▽。-▽日丨。关闭通气阀，大气加压是U型管内的水面与油水界面齐平，测▽0、^H。2、 测计h2:公测3次，▽。、▽巴计算h2=|^0-^H|，关闭通气阀，大开放水阀慢慢放水，直到U型管的水面与油面齐平，关闭放水阀，测▽0、^H。五、实验数据1.流体静压强测量记录贝面条件序号水箱液面▽0测压管液面的▽H压强水头测压管水头YYPcYZA+YZB+Yzc+YP0=01P0>0123P0V01232.油容重测量记录次数水乡液面咼程测压管液面咼程▽0-^H〔▽0亠H丨的平均值油容量P0>01Y=hi“水h1+h223P0VO123六、实验结果及分析实验结果：1）在验证流体静压强的试验中，有实验数据可知，结果满足流体静压强的理论结果。实验正确Y=hi-水2）在油容重的测量实验中，加压和加压条件下经过 hi+h2计算得，Y=实验分析：1） 为避免毛细管现象的影响，在测压管的读书上如何减少误差？答：待液面稳定后，应以凹液面为准惊醒读数。2） 静止流体中，不同断面测压管水头线如何变化？答：静止流体中，不同断面上测压管水头线在坐标纸上位一条水平线，没有变化。实验二：沿程水头损失一、实验目的加深理解圆管层流和紊流的沿程水头损失随流速变化的规律。掌握管道沿程水头损失的测量方法。掌握管道沿程阻力系数的测量技术及压差计的测量方法。分析沿程阻力系数与雷诺数Re的关系。二、实验原理由达西公式得心型丄=迅Cd?/©I=dhfLv2L4 Q2K=n2gd4..「8L(1.1)另有能量方程对水平等直径圆管可得 hf=(p厂pH(1.2)压差可由压差计或电测。对于多管式水银压差有下列关系：hf=P1-P2=(-1)(h厂h+h4-h3)=12.6Vhf y y mVh二(h-h+h-h)(1.3)m2 1 4 3式中，y、y分别为水银和水的容重；为汞柱总差mo三、实验装置沿程损失实验损失实验仪器由自循环供水器(循环水泵)、供水阀、旁通阀、无极调速器、试验管道、水封器、压力传感器、电测仪、压差计(气阀、滑动测量尺)、流量调节器、接水盒、回水管等组成。四、实验步骤实验准备1.检查实验装置。看实验设备是否连接完善。开启所有阀门，（包括进水阀、旁通阀、流量调节阀）。打开防尘罩，通电。排气。1）测压架端软管排气：连续开关旁通阀数次，待水从测压架中经过即可。排气完毕，打开旁通阀。若测压管内水柱过高，可打开测压架顶部放气阀，（所有阀门都打开，）水柱自动降落，至正常水位拧紧放气阀即可。2）传感器端软管排气：关闭流量调节阀，打开传感器端排气阀，传感器内连续出水，关闭排气阀，排气完成。3） 关闭流量调节阀，观察测压架内两水柱是否齐平，不平，找出原因并排除；齐平，实验准备完成，实验开始。（二）层流实验5•全开进水阀、旁通阀，微开流量调节阀，当实验管道两点压差小于2cm（夏天厂3cm（冬天）时，管道内呈层流状态，待压力稳定，测量流量、温度、测压管内压差。6•改变流量3~5次，重复上述步骤。其中第一次实验压差，逐次增加。（三） 紊流实验7•关闭流量调节阀，将电测仪读数（即管道两测点压差）调零。8•夹紧测压架两端夹子，防止水流经测压架。9•全开流量调节阀、进水阀，适当关小旁通阀开度，增大实验管道内流量，待流量稳定之后，测量流量、温度、电测仪读数（即实验管道两测点压差）。10•改变流量3~5次，重复上述步骤。其中第一次实验压差，逐次增加，直至流量最大。（四） 实验完成，打开所有阀门，关闭电源。五、实验数据1．记录有关常数圆管直径d=0.65cm测量段长度l=85cm常数K=n2gd5/81=cm5/s2

2.实验记录及计算表计算原理：Re二vd/v=4Q/ndv=0.01775/(1+0.0337T+0.0002212T2)=4Q/nd2 g=980cm/s2v、入保留四到五位有效数字。K保留三位。Re为整数。其余两位。3．绘图分析：根据实验数据成果分别绘制lgh〜lgv曲线，并确定指数关系值的大小。在厘米f纸上以为横坐标，以为纵坐标，点绘所测的lgh〜lgv关系曲线，根据具体情况连f成一段或几段直线，求厘米纸上直线的斜率m二lghf2_lg叫。lgV2-lg1将从图上求得的值与已知各流区的值(即层流m=1，光滑管流区m=1.75，紊