船舶流体力学实验指导书.doc

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1、船舶流体力学实验指导书工程机械系船舶与海洋工程教研室目录实验1静水压力实验……………………………………………………………………1实验2烟风洞及水槽流线实验…………………………………………………………3实验3伯努利方程实验…………………………………………………………………4实验4雷诺实验…………………………………………………………………………7实验5动量方程实验……………………………………………………………………9实验6管路综合实验……………………………………………………………………12实验1静水压力实验一、实验目的1．测定矩形平面上的静水

2、总压力。2．验证静水压力理论的正确性。3．观察压强传递现象。二、实验装置实验装置如图所示。静水压力实验装置图三、实验原理对密封容器（即水箱）的液体表面加压时，设液体表面压强为P0，则P0>Pa，为大气压强。从U形管中可以看到有压差产生，U形管与密封水箱上部连通的一面，液面下降，而与大气相通的一面，液面上升。密闭水箱内液体表面压强为：式中——液体的重度；——U形管中液面上升的高度。当密闭水箱内压强P0下降时，U形管内的液面呈现相反的现象，即P0＜Pa，这时密闭水箱内液面压强为：式中——U形管中液面下降的高度。四、实验步骤1．关闭排气阀，用加

3、压器缓慢加压，U形管出现压差。在加压的同时，观察左侧A、B管的液柱上升情况。由于水箱内部的压强向各个方向传递，在左侧的测压管中，可以看到由于A、B两点在水箱内的淹没深度h不同，在压强向各点传递时，先到A点后到B点。在测压管中反应出的是A管的液柱先上升，而B管的液柱滞后一点也在上升，当停止加压时，A、B两点在同一水平面上。2．打开排气阀，使液面恢复到同一水平面上。关闭排气阀，打开密闭容器底部的水门，放出一部分水，造成容器内压力下降，观察U形管中液柱的变化情况。五、分析和讨论1．液体表面压强与表压强、真空度有什么关系？2．用该实验装置是否可以

4、测出其他液体的重度？为什么？实验2烟风洞及水槽流线观察实验一、实验目的1.在烟风洞利用烟流法观察烟流绕过物体周围的流动图形；观察各种几何边界变化条件下产生的旋涡现象，搞清楚旋涡产生的原因与条件；2.通过对各种边界下旋涡强弱的观察，分析比较局部损失的大小；3.观察绕流现象、分离点及卡门涡街现象。二、实验装置小型风洞，实验稳定速度大于5m/s。。小型水槽，水流稳定速度大于5m/s。机翼型实验试件、圆柱形试验件。三、实验原理1．流体在流动过程中遇到其他物体时要发生绕流现象，流线形状会产生变化。当绕过的物体曲率较大时，会产生边界层分离，产生明显漩

5、涡。当绕过圆柱形物体时，在物体的后方将产生卡门涡街。四、实验步骤1．烟风洞流线观察实验实验步骤①点燃蜡烛，将其平稳置于风洞前部，距离试验段1米左右。②将机翼型试验件平稳安放于试验段中，攻角为0度。③启动风洞风机，调节流速达到2m/s，待烟流线稳定后，观察机翼型试件处流线情况。④改变攻角至15度，观察机翼型试件处流线情况。⑤改变攻角至30度，观察机翼型试件处流线情况。⑥将攻角改回0度，调节流速达到4m/s,待烟流线稳定后，观察机翼型试件处流线情况。⑦重复步骤④⑤；⑧关闭风机，更换另一规格的机翼型试件，重复步骤②~⑦。⑨关闭风机，实验用品归位

6、，实验结束。2．水槽流线观察实验实验步骤①将圆柱形试件平稳固定于水槽内；②启动水槽水泵，调节流速达到1m/s，观察试样后的漩涡情况。③调节流速达到3m/s,观察试样后的漩涡情况。④调节流速达到5m/s,观察试样后的漩涡情况。⑤关闭水泵，实验用品归位，实验结束。五、分析和讨论分析不同流速，不同攻角下流线的形状变化情况，讨论漩涡产生的原因和条件。分析不同流速下水槽总流线的变化情况，讨论卡门涡街的产生原因。实验3伯努利方程实验一、实验目的1、测量位置势能与速度之间的关系，观察能量之间的转换关系；2、计算流体流动的速度、速度与位置的关系。二、实验

7、装置伯努利方程试验仪1.水箱及潜水泵2.上水管3.溢流管4.整流栅5.溢流板6.定压水箱7.实验细管8.实验粗管9.测压管10.调节阀11.接水箱12.量杯13.回水管14.实验桌三、实验原理伯努利方程中三部分之和在整条流线上保证常数。从物理意义来看，z表示单位质量流体的位置势能，表示压力能，项表示动能，整个方程表示单位质量流体在流线上能量守恒。本实验通过在仪器的某些位置测量高度、压力、速度，以验证上式的成立。四、实验步骤实验前，先缓慢开启进水阀，将水充满稳压溢流水槽，并保持有适量流水流出，使槽内液面平稳不变，最后，设法排尽设备内的气泡。

8、1．关闭实验导管出口调节阀，观察和测量液体处于静止状态下个测试点（a、b和c三点）的压强。2．开启实验导管出口调节阀，观察比较液体在流动情况下测试点的压头变化。3．缓慢开启实验导管的出口条件阀