流体流动阻力的探究

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1、流体流动阻力的探究学院化学专业化学班级化实同组人何鹏李佳邱宝成姓名张策学号2011011167摘要在流体力学中，流体流动阻力是指流体流过管件时所受到的阻力，其中主要包括两种:(1)由于流体与器壁相摩擦而产生的阻力，称摩擦阻力；(2)流体在流动过程中由于方向改变或速度改变以及经过管件而产生的阻力，称局部阻力。但一般来说，流体阻力是摩擦阻力的一种。本实验主要通过直管摩擦阻力的测定以及局部阻力的测定，得到流体在湍流及层流时的摩擦阻力系数人雷诺数Re和相对粗糙度e/d三者之间的关系，从而推广到一般情况下，流体流动的一般规律。在实验的第一部分中，即直管摩擦阻力测定分实验中

2、，分别对光滑管、粗糙管以及层流管进行八的测定与比较；而在实验的第二部分中，即局部阻力系数：测定分实验中，主要以突然扩大作为局部阻力产生的原因，并计算出给定流量时的局部阻力系数Q关键词：流体流动阻力，摩擦系数第1章引言第2章实验装置及方法2.1实验原理及装置概述2丄1实验原理2.1.2实验装置2.2实验设计及流程目录2.2.1直管摩擦阻力的测定2・2・2局部阻力的测定第3章实验数据研究103.1流休直管流动时的A-Re-ed关系103.1.1光滑管湍流103.1.2粗糙管湍流113.1.3流休层流流动时的关系113.2流体湍流时局部阻力系数12第4章结论与讨论14

3、4.1实验结论144.1.1流休直管湍流流动时的X-Re-sd关系4.1.2流体直管层流流动时的久次仑关系164.1.3流休湍流时局部阻力系数17174.2思考性问题第1章引言实际粘性液体在流动时存在阻力，为了克服阻力就要消耗一部分能量，这样就有能量损失。在流体传输过程中，能量损失主要表现为压头损失，即压力损失。这就是实际液体流动的伯努利方程式中的如项的含义。传输系统中的压力损失分为两类，一类是沿等直径直管流动时所产生的压力损失，称之为沿程压力损失。这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。另一类是液体流经局部障碍（如弯头、接头、管道截面突然扩大或收缩）

4、时，由于液流的方向和速度体壁面的突然变化，在局部形成漩涡引起液体质点间，以及质点与间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失，称之为局部压力损失。第2章实验装置及方法2.1实验原理及装置概述2.1.1实验原理1・直管摩擦阻力不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于粘性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然变化，产生局部阻力。影响流体阻力的因素较多，在工程上通过采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下。流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关，可表不为引入

5、下列无量纲数群。雷诺数Re=皱相对粗糙度夕a管子长径比丄a从而得到Ap而=屮SIfdld令久"（辰+）1£、U2-=-

6、得出某一相对粗糙度下管子的A-Re关系。(1)湍流区的摩擦阻力系数在湍流区内久=0(辰,刁。对于光滑管，大量实验证明，当辰在3x2〜10§范围内，A与屉的关系Blasius关系，即A=O.3163//?e025对于粗糙管，A与的关系均以图来表示。(2)层流的摩擦阻力系数64A=——Re2.局部阻力u2式中厂为局部阻力系数淇中流体流过的管件的几何形状及流体的有关，当Re大到一定值后，：和Re无关，成为定值。2.1.2实验装置1.实验介质水（循环使用）1.研究对象光滑管：/=1.5m,<7=21.5mm粗糙管：/=1.5m,（7=22.5mm突然扩大管：岔=16.0

7、mm,〃2=42.Omm层流管:/=1.0m,rf=2.9mm2.仪表设备涡轮流量计，LWGY・25型，0.6-10m3/h,精确度等级0.5温度计,Pt100,0-200°C,精度等级0.2压差传感器，WNK3051型，-20-100kPa,精度等级0.1变频仪：西门子MM420型天平：O.Olg量筒、秒表等3.实验装置图02流休阻力实验装置流程图1、水箱2、水泵3、涡轮流量计4、主管路切换阀5、层流管6、截止阀钢管9,镀锌管10、突扩管11、流量调节阀(闸板阀)12、层流调节阀(针阀)2.2实验设计及流程2.2.1直管摩擦阻力的测定(1)关闭流量调节阀门，5

8、0Hz启动水泵；(2)打