流体力学与水力学实验报告及指导书

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1、流体力学与水力学实验18目录第一章流体力学基础实验………………………………………………………………()§1-1流体静力学实验……………………………………………………………()§1-3动量方程实验………………………………………………………………()§1-5局部水头损失实验…………………………………………………………()§1-6文丘里流量计、孔板流量计的标定实验…………………………………()§1-8雷诺实验……………………………………………………………………()18第一章流体力学基础实验本章介绍流体力学的基础实验。基础实验是指用传统的测试手段测量流体运动的压强、速度、流量等基本参数。这些实验

2、都是教学大纲要求的必做实验。§1-1流体静力学实验1.1.1实验目的1.观察测点的测压管水头(位置水头与压强水头之和),加深对静压强公式的理解。2.求未知液体的密度1.1.2实验装置图1.1.1静压强实验仪图1.1.1是一种静水压强实验仪。管1为开口测压管,管2和管3,管4和管5,管6和管7各组成一个U形管。管1、2、3均与水箱接通,构成一个连通器。其中,管1与密封水箱中部某点接通。管2、3与水箱底部某点接通。管4和管6与水箱上方的气体压强接通。管4、5和管6、7分别盛有两种液体,其密度为和。水箱上方有密封阀,水箱液面上的气体与大气不相通,其压强为p0。调压箱通过软管与水箱接通。上、下移

3、动调压管就可以改变水箱中的水位,也改变水箱中密封气体的压强p0。如果调压筒水面高于水箱的水面,水将从调压筒流入水箱,此时,水箱中的密封气体的体积将减小,压强增大。密封气体压强高于当地大气压,p0>pa。反之,则p0

4、差是由于压差p0-pa引起的,故有(1.1.2)18(1.1.3)水的密度是已知的,只要读取各管液面的高程读数,就可以求出未知密度和。1.1.4实验步骤1.关闭密封阀,并检查密封效果。其方法是,移动调压筒至某一高程位置,这时各管的液面也随之移动。如果密封效果良好,各管液面的升降的速度越来越慢,并最终停止图1.1.2静水压强实验数据表在某一高程位置,不再变化。如果密封效果不好,各管的液面总是不停升降,直至各管液面与调压筒以及水箱的液面平齐。这就说明水箱漏气。2.将调压筒形移至某高度,并用螺丝固定。待各管的液面稳定后,读取各管的液面高度读数,并填入数据表。本实验测量4组数据,其中,p0>p

5、a(调压筒液面高于水箱液面)和p0(z5-z4),则和哪个较大?1.1.5数据整理及误差分析流体力学实验的数据整理是件复杂的工作,为此,可编制数据处理系统供实验课使用。图1.1.2是编者研制的数据处理系统的静水压强实验数据表界面。实验装置中的未知液体的密度值分别为,。由数据表看出,测量

6、误差小于7%,引起误差的主要原因是仪器的水柱高度读数的精度不够。水柱高度的刻度为mm,小数点后面的值是目估的,从而引起误差。1.3动量方程实验1.3.1实验目的用杠杆法测量水流对档板的冲击力,并用动量方程计算水流对档板的作用力,两者进行比较,加深对动量方程的理解。1.3.2实验装置及实验原理图1.3.1动量方程实验仪图1.3.1是本实验使用的实验装置示图。水箱为实验提供稳压水源,水箱的溢流板上开设若干泄流孔。开、闭这些泄流孔可以控制水位的高低。水流从设在水箱下部的管嘴射击,冲击一个轴对称曲面档板,档板将射流冲击力传递给杠杆。移动砝码到某一位置,可使杠杆保持平衡。本实验用杠杆平衡原理测量射

7、流的冲击力。另外,再用流体力学的动量方程计算射流对档板的作用力,并比较这两个冲击力的大小,以便进行误差分析。设砝码的重量为G,作用力臂为L1,射流的作用力为F,作用力臂为L。当杠杆平衡时,有(1.3.1)18图1.3.2动量方程用图射流的冲击力也可以由动量方程算出,图1.3.2是计算用图,设射流的偏转角度为(即入射速度矢量转到出流速度矢量所旋转的角度),射流的流量为Q,入射速度为V,则有(1.3.2)本实验的射流偏角有90°,135

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