流体力学基础实验指导书

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1、流体力学基础实验指导书编写：张进审核：何国毅、史卫成南昌航空大学飞行器工程学院飞行器设计与工程系实验一不可压缩流体定常流能量方程实验（伯努利方程实验）一、实验目的要求1．验证不可压定常流的能量方程；2．通过对流体动力学诸多水力现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中的能量转换特性；3．掌握流速、流量、压强等流体动力学水力要素的实验量测技能。二、实验装置本实验的装置如图１所示：图１自循环能量方程实验装置图l自循环供水器　2.实验台　3可控硅无级调速器　4溢流板　5稳水孔板　6恒压水箱　7测压计　8滑动测量尺9测压管　10实验管道　11测压点　12毕托管13实验流量调节阀说明：仪器测压管有两种

2、：①用毕托管测压管探头对准测量处的轴心位置，测量该点的总水头H’（=Z+），测得轴心处速度。须注意一般情况下H’与断面总水头H（=Z＋）不同（因一般u≠v），它的水头线只能定性表示总水头变化趋势；②普通测压管用以定量量测测压管水头（位置水头与压强水头之和）。实验流量用阀13调节，流量由体积时间法或重量时间法测量。三、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。可以列出进口断面（1）至另一断面（i）的能量方程式（i=2，3,……,n）　Z＋=Z＋+h取==……==1,选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出Z+值；测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v及，从而得到各断面测管水头

3、和总水头。四、实验方法与步骤1．熟悉实验设备，分清哪些管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。2．打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。如不平则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。3．打开调节阀13，观察思考：1）测压水头线和总水头线的变化趋势；2）位置水头、压强水头之间的相互关系；3）流量增加或减少时测管水头如何变化？4．调节阀13开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量。5．改变流量2次，重复上述测量。其中一次阀门开度大到使19号测管液面接近标尺零点。6．收拾实验台，整理数据。五、

4、实验数据及整理1．记录有关常数：表1不同工况下各测量点处实验数据记录液柱高序号9/1011/1213/1415/16流量Q(m3/s)总压静压总压静压总压静压总压静压1234表2表1中工况（流量Q=）各测量点处的轴心速度和平均流速测量处项目9/1011/1213/1415/16轴心点处速度Vp(m/s)管内径（mm）平均速度V（m/s）速度水头(m)六、实验分析及讨论1．测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？2．流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？实验二文丘里流量计实验一、实验目的和要求1、掌握文丘里流量计的原理。2、掌握压差计的使用方法和体积法测流量的实验技能。3、利用收

5、缩前后两断面17和18的测管水头差，根据理论公式计算管道流量，并与实测流量进行比较，从而对理论流量进行修正，得到流量计的流量系数，即对文丘里流量计作出率定。二、实验装置图一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.文丘里实验管段8.测压计气阀9.测压计10.滑尺11.多管压差计12.实验流量调节阀三．实验原理如果能求得任一断面的流速v,然后乘以面积A,即可求得流量Q¢。。对于文丘里管前断面及喉管处,处于该两处面积分别为A17、A18只要测得该两处流速v,便可测得流量Q¢。为此,我们可根据能量方程式和连续性方程式对该两断面立方程

6、求解。取管轴线为基准,并且不计阻力作用时(1)即(2)由式(1)、(2)可解得因此(3)(4)(3)、(4)式中，Dh为两断面测压管水头差：然而，由于阻力的存在,用量筒测量的实际流量Q恒小于此方法所测得的流量Q＇。今引入一个无量纲系数（文丘里管的流量系数）：(5)四、实验方法与步骤、1、查阅用压差计和用体积测量流量的原理和方法；2、对照实物了解仪器设备的使用方法和操作步骤；3、启动水泵给水箱充水并保持溢流状态，使水位恒定。1、检查下游阀门关闭时，压差计各个测管水面是否处于同一平面上。如不平，则需排气调平；2、录断面管径等数据；3、实验流量调节：从最大流量开始，开启下游阀门，使压差计上出现最

7、大的值，待水流稳定（比压计液面稳定）后，再进行测量，并将数据记录入表中；4、依次减小阀门开度，分别待水流稳定（比压计液面稳定）后，重复上述步骤8次，并按序记录数据；5、检查数据记录是否缺漏？是否有某组数据明显地不合理？若有此情况，进行补测。6、课后整理实验结果，得出流量计在各种流量下的和值，绘制的率定关系曲线及曲线。五、实验成果及要求、1、有关常数：有关常数：水温=ν==cm2/s进口直径=1.4喉道直径=0.8记录及计