流体力学实验沿程水头损失实验
流体力学实验沿程水头损失实验
1、实验背景
流体力学实验沿程水头损失实验，是检测管道内沿程水头损失的一种实验。水头损失
是指在流体穿越管道时，因管道内部阻力的影响而导致的水头的损失，有时也被称作“压降”、“水柱损失”或“支路损失”。
2、实验简介
流体力学实验沿程水头损失实验，以水为试介质研究水力学系统中管段内部沿程水头
损失情况。实验中，试介质以恒定流量从原始口流进管段，然后在管段的各个流量节点处（一般为管段的头、中、尾端）测量出口水头，以计算各流量节点的沿程水头损失力学量。
3、实验装置
实验装置由源池、管道段1、管道段2、准确流量计及水头测量箱组成。在源池中放
入水，流量计控制入口水流量，管道段1将水从源池传输至水头测量箱，通过水头测量箱
测量出口水头，管道段2从水头测量箱传输至终端保持绝对空间关系；准确流量计用于控
制入口水流量，并以L/s作为单位。
4、实验方法
（1）连接实验装置：将源池、管道段1、管道段2、准确流量计及水头测量箱依正确
方法接连，并安排管道段1和管道段2在上下水头测量箱之间的水管分布形状为等距、均
匀曲线分布。
（2）进行实验：在管段中逐步增加流量，记录出口水头及入口流量，并计算管段沿
程水头损失量。控制流量的步进及时间间隔，根据实验要求调节，实验中流量控制最好以
步进方式增加，以获得较大量程的测量结果。
（3）测量出口水头：采用水头测量箱测量出口水头，并及时记录出口水头，一般多
次测量后取平均值，以真实反映出口水头。
（4）数据处理：根据测量的结果，绘制出管段入口流量-出口水头的曲线，拟合该曲线，确定各流量点沿程水头损失量。
5、实验结果探讨
通过流体力学实验沿程水头损失实验可以获得管段内各流量点的沿程水头损失量，从
而更客观地分析管道水力特性，为更精确地计算水力系统水头和流量，以及实施管段针对
性设计提供支持。
流体力学基础实验指导书
流体力学基础实验指导书 编写：张进 审核：何国毅、史卫成 南昌航空大学 飞行器工程学院飞行器设计与工程系
实验一不可压缩流体定常流能量方程实验 （伯努利方程实验） 一、实验目的要求 1．验证不可压定常流的能量方程； 2．通过对流体动力学诸多水力现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中的能量转换特性； 3．掌握流速、流量、压强等流体动力学水力要素的实验量测技能。 二、实验装置 本实验的装置如图１所示： 图１自循环能量方程实验装置图 l 自循环供水器 2. 实验台 3 可控硅无级调速器 4 溢流板 5 稳水孔板 6 恒压水箱 7 测压计 8 滑动测量尺9测压管 10 实验管道11 测压点12 毕托管13 实验流量调节阀 说明：
仪器测压管有两种： ① 用毕托管测压管探头对准测量处的轴心位置，测量该点的总水头H ’（= Z+g u g p 22+ρ），测得轴心处速度。须注意一般情况下H ’与断面总水头H （=Z ＋g v p 2g 2+ρ）不同（因一般u ≠ v ），它的水头线只能定性表示总水头变化趋势； ② 普通测压管用以定量量测测压管水头（位置水头与压强水头之和）。 实验流量用阀13调节，流量由体积时间法或重量时间法测量。 三、实验原理 在实验管路中沿管内水流方向取n 个过水断面。可以列出进口断面（1）至另一断面（i ）的能量方程式（i=2，3, … … ,n ） Z 1＋g v a p 2g 2111+ρ= Z i ＋g v a p i i i 2g 2 +ρ+h w 取1a = 2a =… …= n a =1,选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出Z+ g ρp 值；测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v 及g av 22 ，从而得到各断面测管水头和总水头。 四、实验方法与步骤 1．熟悉实验设备，分清哪些管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。 2．打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。如不平则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。 3．打开调节阀13，观察思考： 1）测压水头线和总水头线的变化趋势； 2）位置水头、压强水头之间的相互关系； 3）流量增加或减少时测管水头如何变化？ 4．调节阀13开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量。 5．改变流量2次，重复上述测量。其中一次阀门开度大到使19号测管液面接近标尺零点。 6．收拾实验台，整理数据。
《工程流体力学》实验指导书剖析
《工程流体力学》实验指导书适用专业：机械电子工程 上海电机学院 2014年9月
目录 实验一雷诺实验 (1) 实验二局部水头损失实验 (5) 实验三沿程水头损失实验 (10)
实验一雷诺实验 一、实验目的和要求 1. 观察层流、湍流的流态及其转换过程； 2. 测定临界雷诺数，掌握园管流态判别准则； 3. 学习应用量纲分析法进行实验研究的方法，确定非圆管流的流态判别准数。 二、实验装置 1．实验装置简图 实验装置及各部分名称如图1所示。 图1 雷诺实验装置图 1. 自循环供水器 2. 实验台 3. 可控硅无级调速器 4. 恒压水箱 5. 有色水水管 6. 稳水孔板 7. 溢流板 8. 实验管道 9. 实验流量调节阀 10. 稳压筒11.传感器12. 智能化数显流量仪 2. 装置说明与操作方法 供水流量由无级调速器调控，使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进口前水体稳定度。本恒压水箱设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到3~5分钟。有色水经有色水水管5注入实验管道8，可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染，有色指示水采用自行消色的专用色水。实验流量由调节阀9调
节。流量由智能化数显流量仪测量，使用时须先排气调零，所显示为一级精度瞬时流量值。水温由数显温度计测量显示。 三、 实验原理 1883年, 雷诺(Osborne Reynolds)采用类似于图1所示的实验装置，观察到液流中存在着层流和湍流两种流态：流速较小时，水流有条不紊地呈层状有序的直线运动，流层间没有质点混掺，这种流态称为层流；当流速增大时，流体质点作杂乱无章的无序的直线运动，流层间质点混掺，这种流态称为湍流。雷诺实验还发现存在着湍流转变为层流的临界流速c v ，c v 与流体的粘性ν、园管的直径d 有关。若要判别流态，就要确定各种情况下的c v 值，需要对这些相关因素的不同量值作出排列组合再分别进行实验研究，工作量巨大。雷诺实验的贡献不仅在于发现了两种流态，还在于运用量纲分析的原理，得出了量纲为一的判据——雷诺数Re ，使问题得以简化。量纲分析如下： 因 c (,)f d ν=v 根据量纲分析法有 12 c c k d α αν=v 其中k c 是量纲为一的数。 写成量纲关系为 12121[LT ][L T ][L]α α --= 由量纲和谐原理，得α1 = 1 ，α2 = -1 。 即 c c k d ν =v 或 c c d k ν = v 雷诺实验完成了管流的流态从湍流过度到层流时的临界值k c 值的测定，以及是否为常数的验证，结果表明k c 值为常数。于是，量纲为一的数 d νv 便成了适合于任何管径，任何牛顿流体的流态由湍流转变为层流的判据。由于雷诺的贡献， d ν v 定名为雷诺数Re 。于是有 4πV V q d Re Kq d ν ν= = =v 式中：v 为流体流速；ν 为流体运动粘度；d 为圆管直径；V q 为圆管内过流流量；K 为计算常数，4 πK d ν= 。 当流量由大逐渐变小，流态从湍流变为层流，对应一个下临界雷诺数Re c ，当 流量由零逐渐增大，流态从层流变为湍流，对应一个上临界雷诺数c Re '。上临界雷数受外界干扰，数值不稳定，而下临雷诺数Re c 值比较稳定，因此一般以下临界雷诺数作为判别流态的标准。雷诺经反复测试，得出圆管流动的下临界雷诺数Re c
流体力学实验沿程水头损失实验
流体力学实验沿程水头损失实验 1、实验背景 流体力学实验沿程水头损失实验，是检测管道内沿程水头损失的一种实验。水头损失 是指在流体穿越管道时，因管道内部阻力的影响而导致的水头的损失，有时也被称作“压降”、“水柱损失”或“支路损失”。 2、实验简介 流体力学实验沿程水头损失实验，以水为试介质研究水力学系统中管段内部沿程水头 损失情况。实验中，试介质以恒定流量从原始口流进管段，然后在管段的各个流量节点处（一般为管段的头、中、尾端）测量出口水头，以计算各流量节点的沿程水头损失力学量。 3、实验装置 实验装置由源池、管道段1、管道段2、准确流量计及水头测量箱组成。在源池中放 入水，流量计控制入口水流量，管道段1将水从源池传输至水头测量箱，通过水头测量箱 测量出口水头，管道段2从水头测量箱传输至终端保持绝对空间关系；准确流量计用于控 制入口水流量，并以L/s作为单位。 4、实验方法 （1）连接实验装置：将源池、管道段1、管道段2、准确流量计及水头测量箱依正确 方法接连，并安排管道段1和管道段2在上下水头测量箱之间的水管分布形状为等距、均 匀曲线分布。 （2）进行实验：在管段中逐步增加流量，记录出口水头及入口流量，并计算管段沿 程水头损失量。控制流量的步进及时间间隔，根据实验要求调节，实验中流量控制最好以 步进方式增加，以获得较大量程的测量结果。 （3）测量出口水头：采用水头测量箱测量出口水头，并及时记录出口水头，一般多 次测量后取平均值，以真实反映出口水头。 （4）数据处理：根据测量的结果，绘制出管段入口流量-出口水头的曲线，拟合该曲线，确定各流量点沿程水头损失量。 5、实验结果探讨 通过流体力学实验沿程水头损失实验可以获得管段内各流量点的沿程水头损失量，从 而更客观地分析管道水力特性，为更精确地计算水力系统水头和流量，以及实施管段针对 性设计提供支持。
流体力学实验报告
实 验 一 专业班级：环工二班 日期：2013年12月8号 实验名称 雷诺实验 指导老师 陈登平 姓名 李玉洁 学号 0121108290226 成绩 一：预习部分 1：实验目的 2:实验基本原理 3：主要仪器设备（含必要的元器件，工具） 一：目的要求 1.测定沿程水头损失与断面平均流速的关系，并确定临界雷诺数。 2.加深对不同流态的阻力和损失规律的认识。 二: 实验原理 1. 列量测段1-1与2-2断面的能量方程： 由于是等直径管道恒定均匀流，所以 v 1=v 2，a 1=a 2，h w(1-2)=h f(1-2)，即沿程水头损失等于流段 的测压管水头差:h f =(z 1+p 2/a)-(z 2+p 2/a) 断面1-1与2-2的测压管接读数为 h 1 及h 2 ，量测长度为L ，则水力坡度 J=(h 1-h 2)sina/L 2.用体积法测定流量. 利用量筒与秒表，得到量筒盛水的时间T 及T 时间内盛水的体积V 。则流量Q =V /T ，相应的断面平均流速v =Q /A 。 3．量测水温，查相关曲线得运动粘滞性系数或用下式计算： V=0.01775/(1+0.0337t+0.000221t 2）（cm 2/s ） 式中t 单位：℃ 则可得到相应于不同流速时的雷诺数：Re=ud/v 三：实验仪器 设备如图2—13所示。另备打气筒一个，量筒一个，秒表一只，温度计一只（由实验小组向实验室借用）。 图2-13 管流流态试验简图 二：实验操作部分 1：实验数据，表格及数据处理 2：实验操作过程（可用图表示） 3结论 四：实验步骤 1.打开水箱下的进水阀向水箱充水，使水箱稍有溢水。再全开管道上的前阀与尾阀，以冲洗管道。 2.反复开关尾阀，排出管道中空气。 3.从紊流做到层流，将尾阀开到一定的开度，开始实验，待水流稳定后，测读 h 1 ,h 1、W, T 便完成了第一个测次。尔后逐次关小尾阀，重复上述操作与测读，一直做到管道出流几乎成滴淋状，方才做完了从紊流到层流的实验过程。 4.再从层流做到紊流，逐次开大尾阀，逐次测读（若时间有限，可不做此步骤）。 5.实验过程中，每半小时量测一次水温，取用水温平均值。 6.对实测数据进行分析计算，以log J 为纵座标，以log v 为横坐标，在方格纸上点绘其关系曲线，再从该图上确定出临界流速值vk ，从而计算出临界雷诺数Re k 的值，并标明实验成果线段的坡度，即为本次实验的成果。 五:注意事项 1.应尽可能减少外界对水流的干扰，在实验过程中，要保持环境安静，不要碰撞管道以及与管道有联系的器件，要仔细轻巧地操作，尾阀开度的改变对水流也是一个干扰，因而操作阀门要轻微缓慢，而且切忌在关小的过程中有开大，或在开大的过程中有关小的现象发生。 2.尾阀开度的变化不宜过大。当接近临界区Re k =(2300～2000)，更要细心操作，一个单程的量测（从紊流到层流；或从层流到紊流），应做15～20个以上的测次，预计全部实测的雷诺数约在500～8000之间，但在雷诺数小于2500以下时约需10个测次才能保证实验成果比较完满。 3.每调节一次尾阀，必须等待3分钟，使水流稳定后，方可施测。 4.量测水温时，要把温度计放在量筒的水中来读数，不可将它拿出水面之外读数。 六：量测与计算 1．实验数据 管径d = 0.80 cm ； 管道过水面积A = 0.50 cm 2 ； 量测段长度L = 65 cm ； 水温t = 18.2℃；运动粘性系数v = 0.0105 cm 2 /s 比压计倾斜率sin a= 0.5 ; 。 2. 数据记录及计算表 22 11122212(12)22w p v p v z z h g g ααγγ-++=+++
(水力学)-流体力学实验(1)
壹、静水压强实验 一、实验目的 1、加深对水静力学基本方程物理意义的理解，验证静止液体中，不同点对于同一基准面的测压管水头为常数（即C g p z =+ ρ）。 2、学习利用U 形管测量液体密度。 3、建立液体表面压强a p p >0，a p p <0的概念，并观察真空现象。 4、测定在静止液体内部A 、B 两点的压强值。 二、实验原理 在重力作用下，水静力学基本方程为： C g p z =+ρ 它表明：当质量力仅为重力时，静止液体内部任意点对同一基准面的z 与 g p ρ两项之和为常数。 重力作用下，液体中任何一点静止水压强 gh p p ρ+=0， 0p 为液体表面压强。 a p p >0为正压；a p p <0为负压，负压可用真空压强v p 或真空高度v h 表示： abs a v p p p -= g p h v v ρ= 重力作用下，静止均质液体中的等压面是水平面。利用互相连通的同一种液 体的等到压面原理，可求出待求液体的密度。
三、实验设备 在一全透明密封有机玻璃箱内注入适量的水，并由一乳胶管将水箱与一可升 降的调压筒相连。水箱顶部装有排气孔1k ，可与大气相通，用以控制容器内液体 表面压强。若在U 形管压差计所装液体为油，水油ρρ<，通过升降调压筒可调节 水箱内液体的表面压强，如图1-1所示。 图 1—1 四、实验步骤 1、熟悉仪器，测记有关常数。 2、将调压筒旋转到适当高度，打开排气阀1k ，使之与水箱内的液面与大气 相通，此时液面压强a p p =0。待水面稳定后，观察各U 形压差计的液面位置， 以验证等压面原理。 3、关闭排气阀1k ，将调压阀升至某一高度。此时水箱内的液面压强a p p >0。 观察各测压管的液面高度变化并测记液面标高。 4、继续提高调压筒，再做两次。 5、打开排气阀1k ，使之与大气相通，待液面稳定后再关闭1k （此时不要移
流体力学实验报告
实验目的 1.掌握用液式测压及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，加深对位置水头，压力水头和测压管水头的理解。 3.观察真空度（负压）的生产过程，进一步加深对真空度的理解。 4.测量油的相对密度。 5.通过对诸多流体静力学现象的实验分析，进一步提高解决静力学实际问题的能力。实验环境 常温室内 实验注意事项 1.用打气球加压，减压需缓慢，以防液体溢出及油滴吸附在管壁上。打气后务必关闭加压气球下端的阀门，以防漏气。 2.在实验过程中，装置的气密性要求保持良好。 实验步骤 1.了解仪器的组成及其用法，包括： （1）各阀门的开关。 （2）加压的方法：关闭所有阀门，然后用打气球充气。 （3）减压方法：开启筒底减压放水阀们11放水 （4）检查仪器是否密封：加压后检查测压管1,2,8的夜面高程是否恒定。若下降，则查明原因并加以处理。 2.记录仪器编号及各常数。 3.进行实验操作，记录并处理数据。完成表1-1及表1-2。 4.量测点静压强。 （1）打开通气阀4（此时po=0），记录水箱液面高标▽0和测压管的液面标高▽H（此时▽o=▽H） （2）打开通气阀4及截止阀7，用打气球加压使po>0,测记▽o及▽H。 （3）打开减压放水阀11，使p o<0(要求其中一次p B<0,即▽H<▽B),测记▽0及▽H。 5.测出测压管6插入水杯中水的深度。 6.测定油的相对密度do。 （1）开启通气阀4，测记▽0. （2）关闭通气阀4，用打气球加压（p o>0）,|微调放气螺母使U型管中水面与液面齐平，测记▽0及▽H（此过程反复进行3次）。 （3）打开通气阀4，待液面稳定后，关闭所有阀门，然后开启减压放水阀11降压
水力学流体力学实验分析与讨论
实验一流体静力学实验 (2) 实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验 (4) 实验三不可压缩流体恒定流动量定律实验 (7) 实验四毕托管测速实验 (9) 实验五雷诺实验 (12) 实验六文丘里流量计实验 (14) 七沿程水头损失实验 (18) 八局部阻力实验 (20) 九孔口管嘴实验 (24)
水力学实验报告 实验一流体静力学实验 实验原理 在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 或 ........................ (1.1) 式中： z被测点在基准面的相对位置高度； p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p0水箱中液面的表面压强； γ液体容重； h被测点的液体深度。 另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系： (1.2) 据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。 实验分析与讨论 1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？ 测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2.当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 ，相应容器的真空区域包括以下三部分： (1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。 (2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。 (3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度
土木工程流体力学实验报告答案
实验一 管路沿程阻力系数测定实验 1． 为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影 响实验成果？ 现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明（图中A —A 为水平线）： 如图示O —O 为基准面，以1—1和2—2为计算断面，计算点在轴心处，设21v v =， ∑=0j h ，由能量方程可得 ??? ? ??+-???? ?? +=-γγ221121p Z p Z h f 1112222 1 6.136.13H H h h H h h H p p +?-?-?+?+?-?+-= γ γ 11222 6.126.12H h h H p +?+?+-= γ ∴ ()()122211216.126.12h h H Z H Z h f ?+?++-+=- )(6.1221h h ?+?= 这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。 2．据实测m 值判别本实验的流动型态和流区。 f h l g ～v lg 曲线的斜率m=1.0～1.8，即f h 与8.10.1-v 成正比，表明流动为层流 （m=1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。
3．本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。 通常试验点所绘得的曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此必须认真分析。 如果由于误差所致，那么据下式分析 d和Q的影响最大，Q有2%误差时，就有4%的误差，而d有2%误差时，可产 生10%的误差。Q的误差可经多次测量消除，而d值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般< 1%。如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨，因为自动水泵供水时，会渗入少量油脂类高分子物质。总之，这是尚待进一步探讨的问题。
土木工程流体力学实验报告答案
实验一 管路沿程阻力系数测定实验 1． 为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影 响实验成果？ 现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明（图中A —A 为水平线）： 如图示O —O 为基准面，以1—1和2—2为计算断面，计算点在轴心处，设21v v =， ∑=0j h ，由能量方程可得 ⎪⎪⎭ ⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ +=-γγ221121p Z p Z h f 1112222 1 6.136.13H H h h H h h H p p +∆-∆-∆+∆+∆-∆+-= γ γ 11222 6.126.12H h h H p +∆+∆+-= γ ∴ ()()122211216.126.12h h H Z H Z h f ∆+∆++-+=- )(6.1221h h ∆+∆= 这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。 2．据实测m 值判别本实验的流动型态和流区。 f h l g ～v lg 曲线的斜率m=1.0～1.8，即f h 与8.10.1-v 成正比，表明流动为层流 （m=1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。
3．本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。 通常试验点所绘得的曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此必须认真分析。 如果由于误差所致，那么据下式分析 d和Q的影响最大，Q有2%误差时，就有4%的误差，而d有2%误差时，可产 生10%的误差。Q的误差可经多次测量消除，而d值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般< 1%。如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨，因为自动水泵供水时，会渗入少量油脂类高分子物质。总之，这是尚待进一步探讨的问题。
流体力学沿程阻力实验
中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告 实验日期：成绩： 班级：学号：姓名: 教师： 同组者： 实验七、沿程阻力实验 一、实验目的 1.掌握测定镀锌铁管管道沿程阻力系数的方法。 2.在双对数坐标纸上绘制Re λ的关系曲线。 - 3.进一步理解沿程阻力系数随雷诺数的变化曲线。 二、实验装置 本实验采用管流实验装置中的第1根管路，即实验装置中最细的管路。在测量较大压差时，采用两用式压差计中的汞-水压差计；压差较小时换用水-气压差计。 另外，还需要的测量工具有量水箱、量筒、秒表、温度计、水的粘温表。 F1——文丘利流量计；F2——孔板流量计；F3——电磁流量计； C——量水箱；V——阀门；K——局部阻力实验管路
图7-1 管流综合实验装置流程图 三、实验原理 本实验所用的管路水平放置且等直径，因此利用能量方程式可以推导出管径两点间的沿程水头损失计算公式： g D L h f 22 υ λ ⋅= （1-7-1） 式中 λ—沿程阻力系数； L —实验管段两端面之间的距离，m; D —实验管径，； g —重力加速度（g=9.8 s m 2 ）； υ—管内平均流速，m/s; h f —沿程水头损失(由压差计测得)，m 。 由式（1-7-1）可得沿程阻力系数λ的表达式为： υ λ2 2h f L D g ⋅ = （1-7-2） 沿程阻力系数λ在层流时只与雷诺数有关，在紊流时与雷诺数、管壁粗糙度都有关。 当实验管路粗糙度保持不变时，可以得到该管的Re -λ关系曲线。 四、实验要求 1．有关常数 实验装置编号：No. 4 管路直径：D = 1.58×10-2 m ； 水的温度：T = 21 ℃； 水的密度：ρ= 998.02 kg/m 3 ； 动力粘度系数：μ= 3 -10810.90⨯Pa ⋅s ； 运动粘度系数：ν=7-1029.89⨯ m 2/s ； 两测点之间的距离：L = 5 m 。 2．实验数据记录及处理见表7-1和表7-2。
土木工程流体力学实验报告答案[教材]
土木工程流体力学实验报告答案［教材］实验一管路沿程阻力系数测定实验 1（为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失，如实验管道安装成倾斜，是否影 响实验成果， 水 现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明（图中A—A为水平线）：如图示0—0为基准面，以1—1和2-2为计算断面，计算点在轴心处，设, v,vl2h, 0,由能量方程可得，j ,,,,ppl2,,,, > 9 , f hZZf, 1212, ppl2 ,,H, 13. 6, h, ,h, ,H, 13. 6, h, ,h, ,H, H? 222111,, p2 , ,H, 12. 6,h, 12. 6,h, H2211, ,,,,h, Z, H, Z, H, 12. 6,h, 12. 6, h ? fl, 2112221 ,12. 6（,h, ,h） 12 这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。 2（据实测m值判别本实验的流动型态和流区。
1. 0, 1. 8vlghhlgv,曲线的斜率m=l. 0, 1. 8,即与成正比,表明流动为层流ff （DF1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。 3 （本次实验结果与莫迪图吻合与否，试分析其原因。 R e., ~ 兄 通常试验点所绘得的曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。但是， 有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此必须认真分析。 R e.,〜兄 如果曲于误差所致，那么据下式分析 d和Q的影响最大，Q有2%误差时，就有4%的误差，而d有2%误差时，可产生 10%的误差。Q的误差可经多次测量消除，而d值是以实验常数提供的，山仪器制作时测量给定，一般〈1%。如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨，因为自动水泵供水时，会渗入少量油脂类高分子物质。总之，这是尚待进一步探讨的问题。 £ 实验二管路局部阻力系数测定实验 三、实验分析与讨论 1（结合实验成果，分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系：1）不同R的突扩4是否相同，ee 2）在管径比变化相同的条件下，其突扩4是否一定大于突缩Jes 由式 2v h,, j2g 及
第六章 流体力学流动阻力与水头损失
第6章流动阻力与水头损失 教案要点 一、教案目的与任务 1、本章教案目的 （1）使学生掌握流体流动的两种状态与雷诺数之间的关系； （2）使学生切实掌握计算阻力损失的知识，为管路计算打基础。 2、本章教案任务 （1）了解雷诺实验过程及层流、紊流的流态特点，熟练掌握流态判别标准；（2）掌握圆管层流基本规律，了解紊流的机理和脉动、时均化以及混合长度理论；(3）了解尼古拉兹实验和莫迪图的使用，掌握阻力系数的确定方法；（4）理解流动阻力的两种形式，掌握管路沿程损失和局部损失的计算。 二、重点、难点 重点：雷诺数及流态判别，圆管层流运动规律，沿程阻力系数的确定，沿程损失和局部损失计算。 难点：紊流流速分布和紊流阻力分析。 三、教案方法 用对比的方法讲清什么是均匀流动，什么是不均匀流动。讲清什么是沿程损失、什么是局部损失，以及绝对粗糙度、相对粗糙度等概念，进而通过实验法讲清楚上下临界速度、流动状态与雷诺数之间的关系、流速与沿程损失的关系，讲清楚在什么样的前提条件下得出什么样的结论，进而解决什么样的问题。
本次课内容导入 形成流动阻力的主要因素：1、粘性大小；2、流体的流动状态；3、流体与固体壁面的接触情况。 ★☆▓实验资料和经验公式。 §6-1 流动阻力与水头损失的分类 一、 水头损失在工程上的意义 图4-1 水头损失的数值大小直接关系到动力设备容量的确定，因而关系到工程的可靠和经济性。 如图4-1，水泵供水示意图。 据供水要求，水泵将水池中水从断面１－１提升到断面２－２。 静扬高：断面１和２的高程差Ｈ。 扬程Ｈ：静扬高加水头损失。 即： ∑+=w h H H 0 当水泵提供的Ｈ为定值时，若w h 增大则Ｈ减小，因而不能满足生产需要：则需Ｈ一定，则需增大Ｈ，即增大动力设备容量，可见动力设备的容量，与管路系统的能量损失有关，所以只有正确计算水头损失，才能合理的选用动力设备。 二、水头损失的两种形式 液体的粘滞性是液体能量损失的根本原因，据边界形状和大小是否沿程变化和主流是否脱离固体边界壁或形成漩涡，把水头损失分为沿程水头损失f h 和