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