流体力学实验指导书

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1、一、静水压强量测实验一、静水压强量测实验（一）目的要求1.掌握用测压管测量流体静压强的技能；2.验证不可压缩流体静力学基本方程；3、测定另一种液体的重率；4、要求掌握U形管和连通管的测压原理以及运用等压面概念分析问题的能力。（二）实验设备实验设备如下图所示。（三）实验步骤及原理1、打开通气孔，使密封水箱与大气相通，则密封箱中表面压强p0等于大气压强pa。那么开口筒水面、密封箱水面及连通管水面均应齐平。2、关闭通气孔，将开口筒向上提升到一定高度。水由开口筒流向密封箱，并影响其它测压管。密封箱中空气的体积减小而压强增大。待稳定后，开口筒与密封箱两液面的高差即为压强差，这个水柱

2、高度h也等于，而U形管两液面的压差也应等于。3、如果将开口筒向下降到一定高度，使其水面低于密封箱中的水面，则密封箱中的水流向开口筒。因此，密封箱中的空气的体积增大而压强减小，此时p0

3、上提升时不宜过高，在升降开口筒后，一定要用手拧紧左边的固定螺丝，以免开口筒向下滑动。（五）量测与计算静水压强仪编号；实测数据与计算（表1.1、表1.2）。表1.1观测数据名称测压管液面高程读数液面高程单位厘米厘米厘米厘米厘米厘米厘米1212表1.2计算算序项目单位12121厘米23456注：设A点在水箱水面下的深度h0A厘米。（六）回答问题1、第1、2、3号管和4、6号管，可否取等压面？为什么？2、第1、4、6号管和1、3号管中的液面，是不是等压面？为什么？第2页共10页二、动量方程验证实验第10页共10页二、动量方程验证实验二、动量方程验证实验（一）实验目的1、测定管嘴

4、喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。2、将测出的冲击力与用动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程的理解。（二）实验原理应用力矩平衡原理如图2.1所示：求射流对平板和曲面板的冲击力。力矩平衡方程：，式中：；；；。图2.1力矩平衡原理示意图恒定总流的动量方程为若令，且只考虑其中水平方向作用力，则可求得射流对平板和曲面的作用力公式为：式中：；；射流射向平板或曲面板后的偏转角度。时，。水流对平板的冲击力时，时，（三）实验设备实验设备及各部分名称见图2.2，实验中配有平面板和及第10页共10页二、动量方程验证实验的曲面板，另备大小量筒及秒表各一只。（四）实验步骤1、记录管

5、嘴直径和作用力力臂。2、安装平面板，调节平衡锤位置，使杠杆处于水平状态(杠杆支点上的气泡居中)3、启动抽水机，使水箱充水并保持溢流。此时水流从管嘴射出，冲击平图2.2动量原理实验仪板中心，标尺倾斜。加砝码并调节砝码位置，使杠杆处于水平状态，达到力矩平衡。记录砝码质量和力臂。4、用体积法测量流量用以计算。5、将平面板更换为曲面板，测量水流对曲面板的冲击力并重新用体积法测量流量。6、关闭抽水机，将水箱中水排空，砝码从杠杆上取下，结束实验。（五）注意事项1、量测流量后，量筒内的水必须倒进接水器，以保证水箱循环水充足。2、测流量时，计时与量筒接水一定要同步进行，以减小流量的量测误

6、差。3、测流量一般测两次取平均值，以消除误差。（六）实验成果及要求1、有关常数。第10页共10页二、动量方程验证实验喷管直径d=cm，作用力力臂L=7cm，实验装置台号：1、记录及计算（见表2.1）。表2.1：计录及计算表测次体积cm3时间s流量cm3/s平均流量cm3/s流速cm/s冲击板角度α砝码重量N×10-5力臂L1cm实测冲击力F实N×10-5理论计算冲击力F理N×10-52、成果分析：将实测的水流对板的冲击力与由动量方程计算出的水流对板的冲击力进行比较，计算出其相对误差，并分析产生误差的原因。（七）思考题1、有差异，除实验误差外还有什么原因？2、实验中，平衡锤

7、产生的力矩没有加以考虑，为什么？第10页共10页二、动量方程验证实验三、孔口与管嘴流量系数验证实验（一）实验目的1、了解孔口流动特征，测定孔口流速系数和流量系数。2、了解管嘴内部压强分布特征，测定管嘴流量系数。（二）实验原理当水流从孔口出流时，由于惯性的作用，水流在出孔口后有收缩现象，约在处形成收缩断面c-c。收缩断面c-c的面积与孔口的面积的比值称为收缩系数。应用能量方程可推得孔口流量计算公式如下或式中，为流速系数，为流量系数，为孔口中心点以上的作用水头。已知收缩系数和流速系数或流量系数可求得孔口流量。本实验将根据实测的流量