流体力学实验指导.doc

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1、流体力学实验指导实验一.静水压力实验一、实验目的1．测定静水中任一点的压力和真空值；2．测定有色液体的重率。二、应用的仪器设备静水压力实验器E及测压管组。三、仪器设备简图如右图四、实验原理1．容器内静水中任一点K处的静水压力；    （1）式中——K点处静水压力（牛顿/米2）；——容器E流体表面压力（牛顿/米2）；——容器E中液体的重率（牛顿/米3）；——U形管内有色液体的重率（牛顿/米3）；、、——上端开口通气的测压管读数（米）；、、——上端通向容器空气室的测压管读数（米）；2．容器内静水中任一点K处的真空值；   （2）有色液体的重率：五、实验步骤1．测静水压力（或剩余压力），这时

2、容器E液体表面压力>大气压力；1）打开容器上端和下端的旋塞观看各测压连通管内液面是否齐平，在同一个水平面上如不齐平测检查各管内是否阻塞，并加以疏通。2）关紧容器上端的旋塞，抬高大玻璃管F至一定的高度待水面稳定后读出各处测压管内液面的水位。3）在大玻璃管被抬高状态下，降至三个不同的高度，测量三组数据。2．测真空值（或负压），这时容器E液体表面压力<大气压力；1）打开容器上端旋塞使压力恢复正常，使大玻璃管F处在最高位置。此时各测压连通管液面应齐平。关闭旋塞，并下降玻璃管F至一定距离，待液面稳定后，读记各测压管内液面的水位。2）重复步骤1），共实测三次。六、讨论问题1．在6个玻璃管中的液面，

3、哪些是压力相等面？2．在连续的同一重力液体中任取两点，其=常数，试用实验数据阐明这个规律。3．实测K点的压力及真空值时，为什么事前都将旋塞处于打开状态，然后再关闭？实验二、雷诺实验（一）实验目的！、实际观察流体流动的两种型态，加深对层流和湍流的认识。2、测定液体（水）在圆管中流动的临界雷诺数，——即下临界雷诺数，学会其测定的方法。（二）实验装置实验装置图如下：图雷诺仪的结构示意图1、电测流量装置及其计量水箱2、出水阀门3、电测流量仪4、雷诺仪试管5、色液罐6、实验桌口7、恒水位水箱8、储水箱9、水泵10、进水阀门11、集水槽12-放水阀门实验装置的结构示意图如图4-5所示。恒水位水箱7

4、靠溢流来维持水位恒定。在水箱的下部装有水平放置的长直玻璃圆管4（雷诺实验管），实验管与水箱相通，恒水位水箱中的水可以过玻璃实验管恒定出流，实验管的另一端装有出水阀门2，可用以调节出水的流量。阀门2的下面装有回水水箱和计量水箱，计量水箱里装有电测流量装置1(由浮子、光栅计量尺和光电传感器等组成)，可以在电测流量仪3上直接显示出实验时的流体流量（数字显示出流体出流体积W[立升]和相应的出流时间τ[秒]）。在恒水位水箱的上部装有色液罐5，其中的颜色液体可经细管引流到玻璃实验管的进口处。色液罐下部装有调节小阀门，可以用来控制和调节色液液流。雷诺仪还设有储水箱8，由水泵9向实验系统供水，而实验的

5、回流液体可经集水槽11回流到储水箱中。（三）实验步骤1、实验前的准备1）关闭出水阀门2。2）打开进水阀门10后，按下电测流量仪3上的水泵开关，启动水泵9，向恒水位水箱放水。3）在水箱接近放满时，调节阀门10，使水箱的水位达到溢流水平，并保持有一定的溢流。4）适度打开出水阀门2，使实验管出流，此时，恒水位水箱仍要求保持恒水位，否则，可再调节阀门10，使其达到恒水位，应一直保持一定量的溢流。（注意：整个实验过程中都应满足这个要求）。5）检查并调整电测流量装置，使其能够正常工作。6）测量水温。2、进行实验，观察流态具体操作如下：1）微开出水阀门2，使实验管中的水流有稳定而较小的流速。2）微开

6、色液罐下的小阀门，使色液从细管中不断流出，此时，可能看管中的色液液流与管中的水流同步在直管中沿轴线向前流动，色液呈现一条细直流线，这说明在此流态下，流体的质点没有垂直于主流方向的横向运动，有色直线没有与周围的液体混杂，而是层次分明地向前流动。此时的流体即为层流。（若看不到这种现象，可再逐渐关小阀门2，直到看到有色直线为止）3）逐渐缓慢开大阀门2至一定开度时，可以观察到有色直线开始出现脉动，但流体质点还没有达到相互交换的程度，此时，即象征为流体动状态开始转换的临界状态（上临界点），当时的流速即为临界流速。4）继续开大阀门2，即会出现流体质点的横向脉动，继而色线会被全部扩散与水混合，此时的

7、流态即为湍流。5）此后，如果把阀门2逐渐关小，关小到一定开度时，又可以观察到流体的流态从湍流转变到层流的临界状态（下临界点）。继续关小阀门，实验管中会再次出现细直色线，流体流态又转变为层流。以上只是认识性实验，实际观察一些过程和现象，没有具体的测试内容。3、测定临界雷诺数Rek具体操作如下：1）开大水阀门2，并保持细管中有色液流出，使实验管中的水流处于湍流状态，看不到色液的流线。2）缓慢地逐渐关小出水阀门，仔细观察实验管中的色液流动变化情况，当