流体力学实验指导书工程力学

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1、实用前言流体力学实验是学习流体力学课程的一个重要环节。当我们感到流体力学的理论、公式难于理解和掌握的时候，实验将帮助我们解决一个又一个难题。学完这门课之后的若干年，可能对流体力学的理论、公式的记忆已很淡薄，但一些实验方法、测试技术仍然记忆犹新，由此可见实验对于课程学习的重要作用。事实上，实验方法与理论研究和数值计算一样都是流体力学研究的基本方法。实验不但能检验理论和计算是否正确，还可以发现新的流动现象，探索新的理论方法。实验技能是每一个科学工作者和工程技术人员的基本素质。流体力学实验室为开放型实验室，全天为学生开放，只需提前三天预约即可。为了保证实验的教学质量。

2、要求学生做到以下几点。1、实验之前必须预习实验指导书及有关理论，了解实验的目的，仪器设备、实验原理、实验方法、操作规程及数据处理等等。上实验课时，接受指导教师检查。预习不合格者，不能参加实验。2、在实验室中，要专心致志，遵守纪律，接受教师的指导与管理。3、实验小组要协调一致，既要取得准确的测量数据，又要使每个学生掌握实验中的各个测试环节。4、当场计算实测数据，以便检查实验的正确性。5、实验观测完毕，应将仪器设备恢复为启用前的状态，请教师检查后才能离开实验室。6、在实验过程中，如遇仪器设备工作不正常，应立即报告教师，在教师指导下排除故障，不得擅自拆卸。7、爱护仪器

3、设备，细心操作，倘有损坏，应立即报告教师，按规定处理。8、实验后的一周内，提出个人的实验报告送教师审批。要求报告书写工整，图表清晰、结果正确；有不符合要求者，应与实验室联系重新补做。流体力学实验室2012年春文档实用实验一雷诺实验（一）实验目的1、观察液体在层流和紊流状态时流体质点的运动规律。2、观察流体由层流变为紊流及由紊流变为层流的过渡过程。3、测定液体在圆管中流动时的下临界雷诺数。（二）实验装置图2—1雷诺实验仪1—装红颜色水的水箱2—软管（三）实验原理流体在管道中流动，有两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。在实验过程中，保持水箱的水位恒定，即水头H不变

4、。如果管路中出水阀门C开启较小，在管路中就有稳定的平均流速V，微启红颜色水阀门B，这时红色水与自来水同步在管路中沿轴线向前流动，红颜色水呈一条红色直线，其流体质点没有垂直于主流方向的横向运动，红色直线没有与周围的液体混杂，层次分明地在管路中流动。此时，在流速较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。如果将出水阀门C逐渐开大，管路中的红色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，液体的流动呈临界状态。如果将出水阀门C继续开大，出现流体质点的横向脉动，使红色线完全扩散与自来水混合，此时流体的流动状态为紊流运动。文档实用流量Q用体积法测出，即在Δt时间

5、内流入量筒中流体的体积ΔV。式中：管路的横截面积：A管路直径：d=27mm流速：V水的运动粘性系数：υ在实际工程中，上临界临界流速没有实际意义，一般指的临界流速即指下临界流速。对应于临界流速的雷诺数称为临界雷诺数，通常用表示。大量实验表明，尽管在不同的管道、不同的液体以及不同的外界条件下，其临界雷诺数有所不同，但通常情况下，临界雷诺数总在2300附近，即当管中雷诺数小于临界雷诺数时，管中流动处于层流状态，反之则为紊流。（四）实验步骤1、准备工作：将水箱充水至经隔板溢流流出，将进水阀门关小，继续向水箱供水，以保持水位高度H不变。2、缓慢开启出水阀门C，使玻璃管中的

6、水稳定流动，并开启红颜色水阀门B，使颜色水以微小流速在玻璃管内流动，呈层流状态。3、开大出水阀门C，注意观察层流、过渡状态、紊流时颜色水状态。4、使颜色水在玻璃管内的流动呈紊流状态，再逐渐关小出水阀门C，观察玻璃管中颜色水刚刚出现脉动状态但还没有变为层流时，测定此时的流量。重复三次，即可算出下临界雷诺数。（五）实验记录与计算文档实用表2—1流量变化实验序号流量Q（L/S）颜色水形态流态由小变大12345由大变小12345表2—2实验台编号：次数ΔVt(s)Q(m3/s)V(m/s)123水温=℃；运动粘性系数υ=m2/s；文档实用（六）思考题1、实验时为什么要保

7、持溢流状态？2、比较实测的临界雷诺数和工程上采的临界雷诺数，分析误差原因。实验二沿程阻力实验（一）实验目的：1、测定不同雷诺数Re时的沿程阻力系数λ2、掌握沿程阻力系数的测定方法（二）实验装置：图3-1是本实验装置，它由供水器、实验管段、流量计、测压计组成。图3-1（三）实验原理：对Ⅰ、Ⅱ两断面列能量方程式，可求L长度上的沿程水头损失根据达西公式：用流量计测得流量，（仔细阅读流量计使用方法），并算出断面平均流速，即可求得沿程阻力系数λ文档实用(四)实验步骤1、了解实验装置各组成部分的作用及工作原理，记录有关常数。2、启动水泵：接通电源，打开阀门后水泵会自动供水。

8、3、调节进水阀门，去除连