流体力学综合实验new

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1、流体力学综合实验指导书主编：实验中心中原工学院能源与环境学院2009年6月30日流体力学综合实验流体力学综合实验台为多用途实验装置，其结构示意图如图1所示图1流体力学综合试验台结构示意图1、储水箱2、上、回水管3、电源插座4、恒压水箱5、墨盒6、实验管段组7、支架8、、计量水箱9、回水管10、实验桌利用这种实验台可进行下列实验：一、雷诺实验二、能量方程实验三、管路阻力实验；1.沿程阻力实验2.局部阻力实验；四、孔板流量计流量系数和文丘里流量系数的测定方法；五、毕托管测流速和流量的方法实验一雷诺实验一、实验

2、目的1、观察流体在管道中的流动状态；2、测定几种状态下的雷诺数；3、了解流态与雷诺数的关系。二、实验装置在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺数实验管、阀门、伯努利方程实验管道、颜料水（蓝墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀，水泵和计量水箱等，秒表及温度计自备。三、实验前准备1、将实验台的各个阀门置于关闭状态。开启水泵，全开上水阀门，把水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱的水有少量溢流，并保持水位不变。2、用温度计测量水温。四、实验方法1、观察状态打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出,

3、颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，此时雷诺实验管中的流动状态为紊流；随着出水阀门的不断的关小，颜料水与雷诺实验管中的水渗混程度逐渐减弱，直至颜料水与雷诺实验管中形成一条清晰地线流，此时雷诺实验管中的流动为层流。2、测定几种状态下的雷诺系数全开出水阀门，然后再逐渐关闭出水阀门，直至能开始保持雷诺实验管内的颜料水流动状态为层流状态。按照从小流量到大流量的顺序进行实验，在每一个状态下测量体积流量和水温，并求出相应的雷诺数。实验数据处理举例：-53设某一工况下体积流量Q＝3.467×10m/s,雷

4、诺实验管内径d＝0.014m，实验水温-62T=5℃，查水的运动粘度与水温曲线，可知v＝1.519×10m/s−5Q3.46710×流速Vm===0.255/sFπ2×0.0144-6雷诺数Re＝Vd/v＝0.014×0.225/1.519×10=2075图2雷诺数与流量的关系曲线根据实验数据和计算结果，可绘制出雷诺数与流量的关系曲线（图2）。不同温度下，对应的曲线斜率不同。3、测定下临界雷诺数调整出水阀门，使雷诺实验管中的流动处于紊流状态，然后缓慢的逐渐关小出水阀门，观察管内颜色水流的变动情况。当关小某

5、一程度时，管内的颜料水开始成为一条线流，即为紊流转变为层流的下临界状态。记录下此时的相应的数据，求出下临界雷诺数。4、观察层流状态下的速度分布关闭出水阀门，用手挤压颜料水开关的胶管二到三下，使颜料水在一小段管内扩散到整的断面。然后，在微微打开出水阀门，使管内呈层流流动状态，这时即可观察到水在层流流动时呈抛物状，演示出管内水流流速分布。注：每调节阀门一次，均需等待稳定几分钟。关小阀门过程中，只许渐小，不许开大。随着出水流量减小，应当调小上水阀门，以减小溢流流量引发的振动。实验二能量方程实验一、实验目的1、观

6、察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况，并对实验中出现的现象进行分析，从而加深对能量方程的理解。2、掌握一种测量流体流速的原理。二、实验装置流体力学综合实验台中，能量方程实验部分涉及的有上水箱、能量方程实验管、上水阀门、出水阀门、水泵、测压管板（图中未给出）和计量水箱等。三、实验前准备1、开启水泵，全开上水阀门使水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱水位始终保持不变，并有少量溢出。四、实验方法1、能量方程实验调节出水阀门至一定开度，测定能量方程实验管的四个断面四组测压管的液柱高度，并利用计量水箱和秒表测定流

7、量。改变阀门的开度，重复上面方法进行测试。根据测试数据的计算结果，绘出某一流量下各种水头线（如图3），并运用能量方程进行分析，解释各测点各种能头的变化规律。图3各种水头线可以看出，能量损失沿着流体流动方向增大的；Ⅰ与Ⅲ比较，两点管径相同，所以动能头基本相同，但Ⅲ点的压力能头比Ⅰ增大了，这是由于位置能转化而得来的；Ⅰ与Ⅱ比较，其位置能头相同，但Ⅱ点比Ⅰ点的压力能头大，这是由于管径变粗；速度减慢，动能头转化为压力能头；Ⅲ与Ⅳ比较，位置能头相同，但压力能头小了，可明显看出，是压力能头转化为速度能头了。实验结果还

8、清楚的说明了连续方程，对于不可压缩的流体稳定流动，当流量一定时，管径粗的地方流速小，细的地方流速大。2、测速能量方程实验管上的四组测压管的任一组都相当于一个毕托管，可测得管内的流体速度。由于本实验台将总测压管置于能量方程实验管的轴线，所以测得的动压水头代表了轴心处的最大速度。毕托管切点速度的公式为：ucghkh==2kcg=2式中u――毕托管测点处的点速度；C――毕托管的校正系数Δh――毕托管全压水头与静压水头差ug=Δϕ