流体力学实验报告

流体力学实验报告一、 目的与任务研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律二、 内容、要求与安排方式研究流体（液体和气体）的力学运动规律及其应用在•质量守恒•动量守恒•连续体假设的基础上，根据现场观测、实验室模拟、理论分析、数值计算四个方面入手；填写实验报告。以分组方式，在教师指导下进行实验。三、 场地与设备1.实践场地：设计专用教室、结构实验室；.所用设备：电阻应变仪、等强度梁、万用表、百分表、电烙铁、磁性表座等；.消耗性器材：电阻应变片、502胶水、接线端子、导线、焊锡、焊油、丙酮、棉花等。雷诺实验实验目的1、 观察液体流动时的层流和紊流现象。区分两种不同流态的特征，搞清两种流态产生的条件。分析圆管流态转化的规律，加深对雷诺数的理解。2、 测定颜色水在管中的不同状态下的雷诺数及沿程水头损失。绘制沿程水头损失和断面平均流速的关系曲线，验证不同流态下沿程水头损失的规律是不同的。进一步掌握层流、紊流两种流态的运动学特性与动力学特性。3、 通过对颜色水在管中的不同状态的分析，加深对管流不同流态的了解。学习古典流体力学中应用无量纲参数进行实验研究的方法，并了解其实用意义。实验设备上图是流态实验装置图。它由能保持恒定水位的水箱，试验管道及能注入有色液体的部分等组成。实验时，只要微微开启出水阀，并打开有色液体盒连接管上的小阀，色液即可流入圆管中，显示出层流或紊流状态。图7-1自循环液体两种流态演示实验装置图1、自循环供水器；2、实验台；3、可控硅无级调速器；4、恒压水箱；5、有色水水管；6、稳水孔板；7、溢流板；8、实验管道；9、实验流量调节阀供水流量由无级调速器调控，使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进口前水体稳定度。本恒压水箱还设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到3〜5分钟。有色水经水管5注入实验管道8,可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染，有色指示水采用自行消色的专用有色水。实验步骤1、 开启电流开关向水箱充水，使水箱保持溢流。?2、 微微开启泄水阀及有色液体盒出水阀，使有色液体流入管中。调节泄水阀，使管中的有色液体呈一条直线，此时水流即为层流。此时用体积法测定管中过流量。3、 慢慢加大泄水阀开度，观察有色液体的变化，在某一开度时，有色液体由直线变成波状形。再用体积法测定管中过流量。4、 继续逐渐开大泄水阀开度，使有色液体由波状形变成微小涡体扩散到整个管内，此时管中即为紊流。并用体积法测定管中过流量。5、 以相反程序，即泄水阀开度从大逐渐关小，再观察管中流态的变化现象。并用体积法测定管中过流量文丘里实验一、 实验目的了解文丘里流量计的工作原理，掌握文丘里流量计的水力特性。观察文丘里管压力水头、速度水头的沿程变化，加深对伯努利方程的理解。测定文丘里管流量系数，掌握应用文丘里流量计量测管道流量和气一水多管压差计量测压差的技术。二、 实验装置文丘里流量计实验装置如下图所示。

文丘里流量计实验装置图1.自循环供水器 2.实验台 3.可控硅无级调速器 4.恒压水箱5.溢流板 6.稳水孔板7.文丘里管8.测压计气阀（F］、F2）9.测压计10.滑尺11.多管压差计12.实验流量调节阀 ~三、实验原理流体流径文丘里管时，根据连续性方程和伯努利方程vA=Q（常数）z+—+—=H（常数）Y2g得不计阻力作用时的文丘里管过水能力关系式（1、2断面）1」, —兀』2 |VC 、（|=Ky/AhQ=|4 2=12gz+ |=Ky/AhI\lI1y"J1-—V言J由于阻力的存在，实际通过的流量。恒小于Q。引入一无量纲系数R=Qr/Q（|1称为流量系数），对计算所得的流量值进行修正。Q'="=叩J△龙QK<Kh在实验中，测得流量和测压管水头差△"，即可求得流量系数日，日一般在0.920.99之间。上式中K一仪器常数1Tld2=j2g44 =j2g4K= .丁=II-△/?一两断面测压管水头差A/z用气一水多管压差计或电测仪测得,A/z用气一水多管压差计或电测仪测得,气一水多管压差计测量原理如下图所示。

气一水多管压差计原理图根据流体静力学方程P]_1p+1s 、P-(P，z+f1=z+(1)LP]_1p+1s 、P-(P，z+f1=z+(1)L2iJ11+气IH1+Ah1+Ah2-H2pJ+H+Ah+Ah-H)-(z=（z+H）-（z+H）+Ah+AhTOC\o"1-5"\h\z11 22 1 2由图可知 Ah=（h-h）+（h-h）1 2 3 4式中，h、h、h、h分别为各测压管的液面读数。12 3 4四、实验方法与步骤测记各有关常数。打开测压架上部排气阀F］、F2，往测压管2、3内注水至刻度值24.5cm左右，关闭（拧紧）排气阀F］、F2。开启水泵电源，给恒压水箱供水。排气。待溢流之后，对实验系统进行排气，方法为：连续开关实验流量调节阀12数次，排尽实验管道内气体；观测传感器一端连接管内是否有气泡，若有，关闭实验流量调节阀12,打开电测仪端排气阀，待连续出水，管道内无气泡即可。排气完毕，关闭实验流量调节阀12。测压架调平及电测仪调零。在恒压水箱内水位恒定（溢流）、关闭实验流量调节阀12状态下，打开测压架上部排气阀F1、F2,观测测管％、h4读数是否相等，（允许有1mm误差），不平需调平，待调平之后，关闭（拧紧）排气阀F1、F2；同时对电测仪进行调零。调节各测管水柱高度。在恒压水箱内水位恒定（溢流）状态下，全开实验流量调节阀12,此时测压架内测压管1、3水位上升，2、4水位下降。若％比h3高，适当开启测压架上部排气阀F］，待h1^h3，迅速拧紧排气阀与，反之，重复步骤5；若h4比h2高，适当开启测压架上部排气阀F2，待h2^h4，迅速拧紧排气阀F2，反之，重复步骤5；若在实验流量调节阀12全开状态下，测压管1、3水位过高，或者测压管2、4水位过低，导致读数不在滑尺读数范围之内，可适当关小实验流量调节阀12,保证测压管1、2、3、4读数都在滑尺读数范围之内。实验开始，待水流稳定后，读取各测压管的液面读数％、h2、h3、h4,并用体积法或重量法测定流量；逐次关小流量调节阀12,改变流量7〜9次，重复上述步骤。注意调节阀门应缓慢，如测管内液面波动时，应取时均值。静水压强实验实验目的1.掌握用测压管测量流体静压强的技能；2.验证不可压缩流体静力学基本方程;3.通过对诸多流体静力学现象的实验分析研讨，进一步提高解决静力学实际问题的能力。实验说明一、 1.所有测管液面标高均以标尺（测压管2）零读数为基准；2.仪器铭牌所注^B.VC.▽D系测点B、C、D标高；若同时取标尺零作为静力学基本方程的基准，则VB、VC、VD亦为ZB、ZC、ZD；3.本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。二、 实验原理1.在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程z+p/r=const或p=p0+rh式中：z—被测点在基准面以上的位置高度；p—被测点的静水压强，用相对压强表示，对下同；p0-水箱中液面的表面压强；r-液体容重；h-被测点的液体深度。另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系三、 实验方法与步骤1.搞清仪器组成及其用法。包括：1）各阀门的开关；2）加压方法关闭所有阀门（包括截止阀），然后用打气球充气；3）减压方法开启筒底阀11放水；4）检查仪器是否密封加压后检查测管1、2、5液面高程是否恒定。若下降，表明漏气，应查明原因并加以处理。2.记录仪器号No.及各常熟（记入表1.1）3.量测点静压强（各点压强用厘米水柱高表示0）。1）打开通气阀6（此时p0=0），记录水箱液面标高V0和测管2液面标高VH（此时V0=VH）；2）关闭通气阀6及截止阀8,加压使之形成p0>0，测记V0及；3）打开放水阀11，使之形成p0<0（要求其中一次，即VH<VB），侧记V0及VH。4.测出4#测压管插入小水杯中的深度。5.测定油比重SO.1）开启通气阀6,侧记V0；2）关闭通气阀6，打气加压（p0>0），微调放气螺母使U形管中水面与油面交界面齐平，侧记V0及VH（此过程反复进行3次）；3）开启通气阀，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启放水阀11降压（p0<0）,使U形管中的水面与油面齐平，侧记V0及V