实验3流体阻力系数测定

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1、实验三：流体流动阻力的测定实验目的：1、掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。2、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。3、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系数Re和相对粗糙度的函数。4、将所得光滑管的λ—Re方程与Blasius方程相比较实验原理：   流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系。 （1-1） （1-2）　 （1-3）式中：    d——管径，m;    △Pf——直管阻力引起的压强降，Pa；    u——流速，m

2、/s；    ρ——流体的密度，kg/m3；    μ——流体的粘度，N·s/m2。直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。在实验装置中，直管段管长l和管径d都已固定。若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强△Pf、与流速u（流量V）之间的关系。根据实验数据和式（1-2）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ；用式（1-3）计算对应的Re，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re的关系曲线。　注意事项：（1）为了接近理想的光滑管，我们选用了玻璃管，实际上在普通实验室中很少采用玻璃

3、管。（2）为了更好的回归处理数据，请尽量多的测量数据，并且尽量使数据分布在整个流量范围内。（3）在层流范围内，用阀门按钮调节很难控制精度，请在阀门开度栏内自己输入开度数值（阀门开度小于5）。（4）对于突然扩大管，我们做了简化，认为阻力系数是定值，不随Re变化。思考题：（1）、在测量前为什么要将设备中的空气排净？怎样才能迅速地排净？答：设备中要是还有空气未排净将使设备中液体不能连续地流动，势必影响实验结果。在接通水泵电源以后，再打开流量调节阀门，使之大流量输出便可迅速有效地排净设备中的空气。（2）、在不同设备（包括相对粗糙度相同而管径不同）、不同温度下测定的λ—R

4、e数据能否关联在一条曲线上？不能关联到一条曲线上。（3）、测出的直管摩擦阻力与设备的放置状态有关吗？为什么？答：有关系。由hf=（P1/ρ+z1g）-(P2/ρ+z2g)=△P/ρ可知，阻力损失均主要表现为流体势能的降低，即△P/ρ，只有当管道水平放置时，才能用△P代替△P。当不是水平管时△P还包含了高度差所产生的势能差，所以如果不是水平管，则所求的摩擦阻力值要比实际的摩擦阻力要大。（4）、如果要增加雷诺数的范围，可采取哪些措施？答：可以同时增大管径和管内水的流量，或者用密度大、黏度小的液体进行试验。