船舶流体力学实验指导书解析

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)

1

静水压力实验装置图

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。

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P 0,则P 0>P a ,a p 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0p 为:

h p p a γ+=0

2 式中 γ——液体的重度;

h ——U 形管中液面上升的高度。

当密闭水箱内压强P 0下降时,U 形管内的液面呈现相反的现象,即P 0<P a ,这时密闭水箱内液面压强0p 为:

h p p a γ-=0

式中 h ——U 形管中液面下降的高度。

四、实验步骤

1.关闭排气阀,用加压器缓慢加压,U 形管出现压差h ?。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0p 与表压强、真空度有什么关系?

2.用该实验装置是否可以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,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。

3

4 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 2

2p

v z C g γ++= 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,

p

γ表示压力能,2

2v g 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。

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,测量流体在不同流量下的各测试点的静压头、动压头和损失压头。

实验过程中必须注意如下几点:

(1)实验前一定要将实验导管和测压管中的空气泡排除干净,否则会影响准确性。

(2)开启进水阀或调节阀时,一定要缓慢,并随时注意设备内的变化。

(3)实验过程中需根据测压管量程范围,确定最小和最大流量。

(4)为观察测压管的液柱高度,可在临实验测定前,向各测压管滴入几滴红墨水。

五、实验数据记录及计算

1.测量并记录实验基本参数

实验导管内径: dA=20mm;dB=30mm;dC=20mm;

实验系统的总压头: h= mmH2O

2.非流动体系的机械能分布及其转换

3.流动体系的机械能分布及其转换

实验序号

温度,Τ/℃

密度,ρ/kgm-3

静压头

O

mmH

,g

/

P

2

A

ρ

O

mmH

,g

/

P

2

B

ρ

O

mmH

,g

/

P

2

C

ρ

压强pA,Pa pB,Pa

水温密度各测试点的静压头各测试点的静压强

Τ/ ℃ρ/kgm-3 pA/ρg pB/ρg pC/ρg pA/Pa pB/Pa pC/Pa

5

pC,Pa

动压头

O

mmH

,g2/

u

2

2

A

O

mmH

,g2/

u

2

2

B

O

mmH

,g2/

u

2

2

C

流速UA,m·s-1 UB,m·s-1 UC,m·s-1

损失压头Hf(1-A),mmH2O Hf(1-B),mmH2O Hf(1-C),mmH2O

验证流动流体的机械能恒算方程:

6

实验4 雷诺实验

一、实验目的

1.观察流体在不同流动状态时流体质点的运动规律。

2.观察流体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。

Re

3.测定液体在圆管中流动时的下临界雷诺数

c

二、实验装置

实验装置如图所示。

雷诺实验装置

1.水箱及潜水泵

2.上水管

3.溢流管

4.电源

5.整流栅

6.溢流板

7.墨盒

8.墨针

9.实验管 10.调节阀 11.接水箱 12.量杯 13.回水管 14.实验桌

三、实验原理

流体在管道中流动,有两种不同的流动状态,其阻力性质也不同。在实验过程中,保持水箱中的水位恒定,即水头H不变。如果管路中出口阀门开启较小,在管路中就有稳定的平均速度v,微启红色水阀门,这时红色水与自来水同步在管路中沿轴线向前流动,红颜色水呈一条红色直线,其流体质点没有垂直于主流方向的横向运动,红色直线没有与周围的液体混杂,层次分明地在管路中流动。此时,在流速较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动,为层流运动。如果将出口阀门逐渐开大,管路中的红色直线出现脉动,流体质点还没有出现相互交换的现象,流体的流动呈临界状态。如果将出口阀门继续开大,出现流体质点的横向脉动,使红色线完全扩散与自来水混合,此时流体的流动状态为紊流运

7

8 动。 流体的雷诺数νvd

=Re ,根据连续方程:Av Q =,A

Q v =。流量Q 用体积法测出,即在t ?时间内流入计量水箱中流体的体积V ?。

t V Q ??=, 4

2

d A π=

式中 A ——管路的横截面积;

d ——管路直径;

v ——流体繁荣流速;

ν——水的运动粘度。

四、实验步骤

1.准备工作。将水箱充水至经隔板溢流流出,将进水阀门关小,继续向水箱供水,以保持水位高度H 不变。

2.缓慢开启阀门7,使玻璃管中水稳定流动,并开启红色阀门9,使红色水以微小流速在玻璃管内流动,呈层流状态。

3.开大出口阀门7,使红色水在玻璃管内的流动呈紊流状态,再逐渐关小出口阀门7,观察玻璃管中出口处的红色水刚刚出现脉动状态但还没有变为层流时,测定此时的流量,计算出下临界流速c v 。重复做三次,即可算出下临界雷诺数。

五、实验数据记录及计算 d = mm 水温 = ℃ 实验次数

V ?(m 3) t ?(s ) Q (m 3/s ) c v (m/s ) ν(m 2/s ) c Re 1

2

3

下临界雷诺数的计算公式为:

νd v c c ?=

Re

9

实验5 动量方程实验

一、实验目的

1. 通过射流对水箱的反作用力和射流对平板的作用力验证不可压缩流体定常流动的动量方程。

2. 通过对动量与流量、流速、射流角度等因素的相关性分析,进一步掌握流体的动量守恒定理。

二、实验装置

动量方程实验装置简图 1.实验水箱 2.控制阀门 3.高位水孔 4.低位水孔 5.砝码 6.转动轴承 7.挡板 8.固定插销 9.水平仪 10.喷嘴 11.水泵 12.水箱 13.挡水板 14.实验台支架

三、实验原理

1.射流对水箱的反作用力原理

以水箱水面Ⅰ—Ⅰ,出口断面Ⅱ—Ⅱ及箱壁为控制面,对水平x 轴列动量方程:

)(101202x x x x v v Q R F

ααρ-==∑ 式中 x R ——水箱对射流的反作用;

ρ——水的密度;

Q ——射流流量; 01α,02α——动量修正系数,取1;

x v 1——水箱水面的平均流速在x 轴的投影,取0;

x v 2——出口断面的平均流速在x 轴的投影。

由对转轴计算力矩M 求得x R 。

L Qv L R M x ?=?=ρ

式中 L ——出口中心至转轴的距离;

10 v ——出口流速。

移动平衡砝码得到实测力矩0M :

S G M ??=0

式中 G ——平衡砝码重量;

S ?——0S S S -=?;

S ——出流时(动态)砝码至转轴的距离;

0S ——未出流时(静态)平衡砝码至转轴的距离。

2.射流对平面的作用力原理

取喷嘴出口断面Ⅰ—Ⅰ,射流表面,以及平板出流的截面Ⅱ—Ⅱ为控制面,对水平x 轴列动量方程:

)(101202x x x x v v Q R F ααρ-==∑

式中 x R ——平板对射流的反作用力;

x v 1——喷嘴出口平均流速在轴的投影,即流速;

x v 2——Ⅱ—Ⅱ断面平均流速在x 轴的投影,取0。

由对转轴计算力矩M 求得x R 。

11L Qv L R M x ?=?=ρ

式中 1L ——水流冲击点至转轴的距离;

v ——喷嘴出口的平均流速。

添加砝码得到实测力矩0M :

20L G M ?=

式中 G ——砝码重量;

2L ——砝码作用点到转轴的距离。

四、实验步骤及注意事项

1.射流对水箱的反作用力实验

1)实验步骤

① 开启进水阀门,将水箱充满水,关小阀门,使之保持较小溢流。

② 拔出插销,移动砝码,使水平仪水平,记下此时(静态)砝码位置0S 。 ③ 插上插销,将出口转至高孔位置。调节阀门,使之仍保持较小溢流。

④ 拔出插销,移动砝码,使水平仪水平,记下此时(动态)砝码的位置S 。 ⑤ 用体积法测量流量,计算流速。

⑥ 将出口转至低孔位置,重复步骤③~⑤。

2)注意事项

① 调节前,必须将插销插上。

② 拔出插销后,应用手托扶水箱,以免摆动过大损坏仪器。

2.射流对平面的作用力实验

1)实验步骤

① 在拉链端部加重量50克砝码,然后开启并调节阀门,使平板保持垂直位置,记下

11

砝码位置,用体积法测流量。

② 改变砝码重量,重复步骤①。

2)注意事项

① 应缓慢开启和调节阀门。

② 注意单位换算。

五、实验数据记录及计算

1.水箱法

仪器常数:L = cm ,0S = m ,G = N S

(m ) =?S 0S S -

(m )

=0M S G ?? (Nm ) V (m 3) t (s) Q (m 3/s) v (m/s) )(N Qv R X ρ= =M L R x ? (Nm ) M M /0 (%) 高

1

2 低

1

2

2.平板法

仪器常数:1L = m ,2L = m

G

(N ) =0M 2L G ?

(Nm )

V (m 3) t (s) Q (m 3/s) v (m/s) )(N Qv R X ρ= =M 1L R x ? (Nm M M /0 (%) 1

2

3

六、分析和讨论

分析用动量方程求得的作用力值和实测值之间产生误差的原因。

12 实验6 管路综合实验

(一)沿程阻力系数测定实验

一、实验目的

1. 验证沿程水头损失与平均流速的关系。

2. 测定不同管路的沿程阻力系数。

3. 对照雷诺实验,观察层流和紊流两种流态及其转换过程。

二、实验装置

管路综合试验仪。

1.水泵电机

2.水泵

3.循环储水箱

4.计量水箱

5.孔板及比托管实验管段进水阀

6.阀门阻力实验管段进水阀

7.D=14mm 沿程阻力实验管段进水阀

8.D=14mm 沿程阻力实验管段

9.阀门阻力实验管段 10.孔板流量计 11.比托管 12.测阻阀门 13.测压管及测压管固定板 14.D=14mm 沿程阻力实验管段出水阀 15阀门阻力实验管段出水阀 16.孔板及比托管实验管段出水阀 17.文丘里实验管段出水阀 18.D=10mm 沿程阻力实验管段出水阀 19.管支架 20.D=10mm 沿程阻力实验管段 21.文丘里流量计 22排水阀门

三、实验原理

1.沿程水头损失与流速的关系

对沿程阻力两测点的断面列伯努利方程

l h g v a P z g v a p z +++=++222

211112222γγ

13

因实验管段水平,且为均匀流动,所以

f l h h v v d d z z =≈====,1,,,21212121αα

由此得

h p y p h f ?=-=

γ

21 即管路两点的沿程水头损失f h 等于测压管水头差h ?。 由此式求得沿程水头损失,同时根据实测流量计算平均流速v ,将所得f h 和v 数据绘在对数坐标纸上,就可确定沿程水头损失与平均流速的关系。

2.沿程阻力系数的测定

由上面的分析可以得到:

h p y p h f ?=-=

γ

21 由达西公式: g v d l h f 22

??=λ

用体积法测得流量Q ,并计算出断面平均流速v ,即可求得沿程阻力系数λ:

22lv

h gd ?=λ 四、实验步骤

1. 沿程水头损失与流速的关系实验

1)实验前准备工作。将实验台个阀门置于关闭状态,开启实验管道阀门,将泵开启,检验系统是否有泄露;排放导压胶管中的空气。

2)开启调节阀门,测读测压计水面差。

3)用体积法测量流量,并计算出平均流速。

4)将实验的f h 与计算得出的v 值标入对数坐标纸内,绘出v h f lg lg -关系曲线。

5)调节阀门逐次由大到小,共测定10次。

2. 沿程阻力系数的测定实验

1)本实验共进行粗细不同管径的两组实验,每组各作出6个实验。

2)开启进水阀门,使压差达到最大高度,作为第一个实验点。

3)测读水柱高度,并计算高度差。

4)用体积法测量流量,并测量水温;

5)用不同符号将粗细管道的实验点绘制成λ100lg Re lg -对数曲线。

五、实验数据记录及分析

1.沿程水头损失与流速的关系实验数据及计算如表4.1所示,v h f lg lg -关系曲线如图4.2所示。

仪器常数:d = cm, A = cm 2 L= m, t= ℃

14 表4.1 数据表 No

h 1 (cm) h 2 (cm) h f (cm) f h lg V (cm 3) t (s) Q (cm 3/s) v (cm/s) v lg 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2.沿程阻力系数的测定实验数据及计算如表4.2所示,λ100lg Re lg -关系曲线如图4.3所示。

仪器常数: d 粗 = cm , d 细 = cm , l = m

t = ℃ 水γ = N/m 3

表4.2 数据表

别 No

h 1 (cm) h 2 (cm) h 汞 (cm) h 水 (cm) V (cm 3) t (s) Q (cm 3/s) v (cm/s) Re lgRe λ lg( 100λ) 粗 管 1

2

3

4

5

6

细 管 1

2

3

4

5

6

15

(二)局部阻力系数测定实验

一、实验目的

1. 掌握三点法、四点法测量局部阻力系数的技能。

2. 通过对圆管突扩局部阻力系数的包达定理和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析,熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径。

3. 加深对局部阻力损失机理的理解。

二、实验装置

实验装置同实验4,如图4.1所示。

三、实验原理

写出局部阻力前后两断面的伯努利方程,根据推导条件,扣除沿程水头损失可得局部水头损失。

1. 突然扩大沿程水头损失与流速的关系

采用三点法计算,下式中21-f h 由32-f h 按流长比例换算得出:

实测

]]2)[(]2)[(212

2222111-+++-++=f re h g

av p z g av p z h γγ 212/g

av h re e =ξ 理论 22

1)1(A A e -='ξ g

av h e re 221ξ'=' 2. 突然缩小

采用四点法计算,下式中B 点为突缩点,B f h -4由43-f h h f3-4换算得出,5-fB h 由65-f h 换算得出。

实测

])2)[())2)[(52

55542444--+++--++=fB B f rs h g av p z h g av p z h γγ g

av h rs s 2/2

5=ξ 经验 )1(5.03

5A A s -='ξ

16 g

av h s rs 22

5ξ'=' 四、实验步骤

1.测记实验有关常数。

2.打开水泵,排除实验管道中的滞留气体及测压管气体。

3.打开出水阀至最大开度,等流量稳定后,测记测压管读数,同时用体积法计量流量。

4.改变出水阀开度3~4次,分别测记压管读数及流量。

五、实验数据记录及计算

1. 记录、计算有关常数:

==11D d cm ,====2432D d d d cm ,===365D d d cm , =-21l cm ,=-32l cm ,=-43l cm ,=-B l 4 cm ,=-5B l cm ,

=-65l cm ,221)1(A A e -='ξ,)1(5.03

5A A s -='ξ 2. 实验数据记录见表5.1,实验数据计算结果如表5.2所示。

3. 将实测局部阻力系数与理论值或经验值进行比较。

表5.1 实验数据记录表 次序

流量(cm 3/s )

测 压 管 读 数 cm 体积

时间 流量 表5.2 计算表

阻力

形式 次序 流量 cm 3/s 前断面

后断面 cm h r ζ cm h r '

cm g av 22

cm E cm g av 22

cm E

突然扩大

突然缩小

六、分析和讨论

1.根据实验成果,分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系。

2.结合流动演示的水力现象,分析局部阻力损失机理何在?产生突扩与突缩局部阻力损失的主要部位在那里?怎样减小局部阻力损失?

3.现有一段与调节阀相连,内径与实验管道相同的直管段(见图4.1),如何用两点法测量阀门的局部阻力系数?

17

流体力学实验指导书( 建环专业)

目录 实验一静水压强实验???????????????????????????????????????????1实验二伯努利方程式的验证?????????????????????????????????????3实验三雷诺实验??????????????????????????????????????????????6实验四管道沿程阻力实验??????????????????????????????????????9实验五管道局部阻力系数的测定????????????????????????????????12

实验一静水压强实验 (一)实验目的 1、测定静止液体中某点的静水压强,加深对静压公式p=p0+γh的理解; 2、测定有色液体的重度,并通过实验加深理解位置水头,压强水头及测压管水 头的基本概念,观察静水中任意两点测压管水头Z+p/γ=常数。 p=p0+γh 式中:P——被测点的静水压强; P0——水箱中水面的表面压强; γ——液体重度; h——被测点在表面以下的竖直深度。 可知在静止的液体内部某一点的静水压强等于表面压强加上液体重度乘以该点在液面下的竖直深度。 (四)实验步骤 1、打开密封水箱E顶上空气阀门a,此时水箱内水面上的压强p0=p a。观察各测压连通管内液面是否平齐,如果不齐则检查各管内是否阻塞并加以勾通。

2、读取A点、B点的位置高度Z A、Z B。 3、关闭空气阀门a,转动手柄,抬高长方形小水箱F至一定高度,此时表面压力P0>P a,待水面稳定后读各测压管中水位标高▽=▽I(I=1、2、3、 4、5),并记入表中。 4、在保持P0>P a的条件下,改变长方形小水箱F高度,重复进行2-3次。 5、打开空气阀门a,使水箱内的水面上升,然后关闭空气阀门a,下降长方形小水箱。 6、在P0<P a的条件下,改变水箱水位重复进行2-3次。 (五)对表中数据进行分析 单位:mm

流体力学第七章习题

第七章 相似原理与因次分析 7-1 20℃的空气在直径为600 mm 的光滑风管中以8 m/s 的速度运动,现用直径为60 mm 的光滑水管进行模拟试验,为了保证动力相似,水管中的流速应为多大?若在水管中测得压力降为450 mmH 2O ,那么在原型风管中将产生多大的压力降? 已已知知::d a =600mm ,u a =8m/s ,ρa =1.2kg/m 3,νa =15.0×10-6m 2/s ,d w =60mm ,ρw =998.2kg/m 3, νw =1.0×10- 6m 2/s ;Δp w =450mmH 2O 。 解析:(1) 根据粘性力相似,有Re w =Re a ,即 w w w a a a ννd u d u = 则水管中的流速应为 m/s 33.5)10 0.15100.1)(60600(8))((6 6a w w a a w =???==--ννd d u u (2) 根据压力相似,有Eu a =Eu w ,即 2 w w w 2a a a u p u p ρ?ρ?= 则在原型风管中将产生的压力降为 Pa 95.1181.9450)33 .58)(2.9982.1())(( 2 w 2w a w a a =??=?=?p u u p ρρ 7-2 用20℃的空气进行烟气余热回收装置的冷态模型试验,几何相似倍数为1/5,已知实际装置中烟气的运动粘度为248×10- 6m 2/s ,流速为2.5m/s ,问模型中空气流速为多大时,才能保证流动相似? 已已知知::l C =1/5,ν=248×10-6m 2/s ,νm =15×10- 6m 2/s ,u =2.5m/s 。 解析:根据雷诺数相等,即 m m m νν d u d u = ,得 m/s 76.05.2)10 2481015(5))((6 6m m m =????==--u d d u νν 只有模型中空气的流速为0.76m/s 时,才能保证流动相似。 7-3 用直径为25mm 的水管模拟输油管道,已知输油管直径500mm ,管长100m ,输油量为0.1m 3/s ,油的运动粘度为150×10- 6m 2/s ,水的运动粘度为1.0×10- 6m 2/s ,试求: (1) 模型管道的长度和模型的流量; (2) 若在模型上测得压差为2.5cm 水柱,输油管上的压差是多少? 已已知知::d =500mm ,d m =25mm ,l =100m ,Q =0.1m 3/s ,ν=150×10-6m 2/s ,νm =1.0×10- 6m 2/s ; (Δp/γ)m =2.5cmH 2O 。

流体力学实验报告

流体力学 实验指导书与报告 静力学实验 雷诺实验 中国矿业大学能源与动力实验中心

学生实验守则 一、学生进入实验室必须遵守实验室规章制度,遵守课堂纪律,衣着整洁,保持安静,不得迟到早退,严禁喧哗、吸烟、吃零食和随地吐痰。如有违犯,指导教师有权停止基实验。 二、实验课前,要认真阅读教材,作好实验预习,根据不同科目要求写出预习报告,明确实验目的、要求和注意事项。 三、实验课上必须专心听讲,服从指导教师的安排和指导,遵守操作规程,认真操作,正确读数,不得草率敷衍,拼凑数据。 四、预习报告和实验报告必须独自完成,不得互相抄袭。 五、因故缺课的学生,可向指导教师申请一次补做机会,不补做的,该试验以零分计算,作为总成绩的一部分,累计三次者,该课实验以不及格论处,不能参加该门课程的考试。 六、在使用大型精密仪器设备前,必须接受技术培训,经考核合格后方可使用,使用中要严格遵守操作规程,并详细填写使用记录。 七、爱护仪器设备,不准动用与本实验无关的仪器设备。要节约水、电、试剂药品、元器件、材料等。如发生仪器、设备损坏要及时向指导教师报告,属责任事故的,应按有关文件规定赔偿。 八、注意实验安全,遵守安全规定,防止人身和仪器设备事故发生。一旦发生事故,要立即向指导教师报告,采取正确的应急措施,防止事故扩大,保护人身安全和财产安全。重大事故要同时保护好现场,迅速向有关部门报告,事故后尽快写出书面报告交上级有关部门,不得隐瞒事实真相。 九、试验完毕要做好整理工作,将试剂、药品、工具、材料及公用仪器等放回原处。洗刷器皿,清扫试验场地,切断电源、气源、水源,经指导教师检查合格后方可离开。 十、各类实验室可根据自身特点,制定出切实可行的实验守则,报经系(院)主管领导同意后执行,并送实验室管理科备案。 1984年5月制定 2014年4月再修订 中国矿业大学能源与动力实验中心

2018流体力学实验指导书

《流体力学》实验指导书 杨英俊 2018.

目录 实验一平面上静水总压力测量实验 (4) 实验二恒定总流动量方程验证实验 (7) 实验三流态演示与临界雷诺数量测实验 (10) 实验四沿程水头损失测量实验 (13) 实验五文透里流量计率定实验 (16) 实验六局部水头损失测量实验 (19) 实验七恒定总流能量方程演示实验 (22)

前言 流体力学是一门重要的技术基础课,它的主要研究内容为流体运动的规律以及流体与边界的相互作用,它涉及到建筑、土木、环境、水利造船、电力、冶金、机械、核工程、航天航空等许多学科。在自然界中,与流体运动关联的力学问题是很普遍的,所以流体力学在许多工程领域有着广泛的应用。例如水利工程、机械工程、环境工程、热能工程、化学工程、港口、船舶与海洋工程等,因此流体力学是高等学校众多理工科专业的必修课。 流体力学课程的理论性强,同时又有明确的工程应用背景。它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。因此,掌握流体力学的基本概念、基本理论和解决流体力学问题的基本方法,具备一定的实验技能,为后续课程的学习打好基础,培养分析和解决工程实际中有关水力学问题的能力。 流体力学和其它学科一样,大致有三种研究方法。一是理论方法,分析问题的主次因素,提出适当的假定,抽象出理论模型(如连续介质、理想流体、不可压缩流体等),运用数学工具寻求流体运动的普遍解。二是实验方法,将实际流动问题概括为相似的实验模型,在实验中观察现象、测定数据,并进而按照一定方法推测实际结果。第三种方法是数值计算,根据理论分析与实验观测拟订计算方案,通过编制程序输入数据,用计算机算出数值解。三种方法各有千秋,既是互相补充和验证,但又不能互相取代。实验方法仍是检验与深化研究成果的重要手段,现代实验技术的突飞猛进也促进了流体力学的蓬勃发展。因此,流体力学实验在流体力学学科及教学中占有重要位置,也是在学习流体力学课程中一个不可缺少的重要教学环节。目前,针对我院各专业本科生,流体力学实验包括以下7个实验: 1)平面上静水总压力测量实验 2)恒定总流动量方程验证实验 3)流态演示与临界雷诺数量测实验 4)沿程水头损失测量实验 5)文透里流量计率定实验

流体力学 课后习题答案

第一章习题答案 选择题(单选题) 1.1 按连续介质的概念,流体质点就是指:(d) (a)流体的分子;(b)流体内的固体颗粒;(c)几何的点;(d)几何尺寸同流动空间相比就是极小量,又含有大量分子的微元体。 1.2 作用于流体的质量力包括:(c) (a)压力;(b)摩擦阻力;(c)重力;(d)表面张力。 1.3 单位质量力的国际单位就是:(d) (a)N;(b)Pa;(c)kg N /;(d)2/s m 。 1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素就是:(b) (a)剪应力与压强;(b)剪应力与剪应变率;(c)剪应力与剪应变;(d)剪应力与流速。 1.5 水的动力黏度μ随温度的升高:(b) (a)增大;(b)减小;(c)不变;(d)不定。 1.6 流体运动黏度ν的国际单位就是:(a) (a)2/s m ;(b)2/m N ;(c)m kg /;(d)2/m s N ?。 1.7 无黏性流体的特征就是:(c) (a)黏度就是常数;(b)不可压缩;(c)无黏性;(d)符合 RT p =ρ 。 1.8 当水的压强增加1个大气压时,水的密度增大约为:(a) (a)1/20000;(b)1/10000;(c)1/4000;(d)1/2000。 1.9 水的密度为10003 kg/m ,2L 水的质量与重量就是多少? 解: 10000.0022m V ρ==?=(kg) 29.80719.614G mg ==?=(N) 答:2L 水的质量就是2 kg,重量就是19、614N 。 1、10 体积为0、53 m 的油料,重量为4410N,试求该油料的密度就是多少? 解: 44109.807899.3580.5 m G g V V ρ= ===(kg/m 3) 答:该油料的密度就是899、358 kg/m 3。 1.11 某液体的动力黏度为0、005Pa s ?,其密度为8503 /kg m ,试求其运动黏度。 解:60.005 5.88210850 μνρ-= ==?(m 2/s) 答:其运动黏度为6 5.88210-? m 2/s 。

流体力学实验报告材料

流体力学实验组 班级化33姓名吴凡灿学号2013011925成绩 实验时间第6周周日同组成员芦琛琳、董晓锐 一、实验目的 1、观察塔板上气液两相流动状况,测量气体通过塔板的压力降与空塔气速的关系;测定雾沫夹带量、漏液量与气速的关系; 2、研究板式塔负荷性能图的影响因素,作出筛孔塔板或斜孔塔板的负荷性能图;比较筛孔塔板与斜孔塔板的性能; 3、观察填料塔内气液两相流动状况,测定干填料及不同液体喷淋密度下填料层的阻力降与空塔气速的关系; 4、测定填料的液泛气速,并与文献介绍的液泛关联式比较; 5、测定一定压力下恒压过滤参数K 、q e 和t e ; 6、测定压缩性指数S 和物料特性常数K 。 二、实验原理 1.板式塔流体力学特性测定 塔靠自下而上的气体和自上而下的液体逆流流动时相互接触达到传质目的,因此,塔板传质性能的好坏很大程度上取决于塔板上的流体力学状态。当液体流量一定,气体空塔速度从小到大变动时,可以观察到几种正常的操作状态:鼓泡态、泡沫态和喷射态。当塔板在很低的气速下操作时,会出现漏液现象;在很高的气速下操作,又会产生过量液沫夹带;在气速和液相负荷均过大时还会产生液泛等几种不正常的操作状态。塔板的气液正常操作区通常以塔板的负荷性能图表示。负荷性能图以气体体积流量(m 3/s )为纵坐标,液体体积流量(m 3/s )为横坐标标绘而成,它由漏液线、液沫夹带线、液相负荷下限线、液相负荷上限线和液泛线五条线组成。当塔板的类型、结构尺寸以及待分离的物系确定后,负荷性能图可通过实验确定。 传质效率高、处理量大、压力降低、操作弹性大以及结构简单、加工维修方便是评价塔板性能的主要指标。为了适应不同的要求,开发了多种新型塔板。本实验装置安装的塔板可以更换,有筛板、浮阀、斜孔塔板可供实验时选用,也可将自行构思设计的塔板安装在塔上进行研究。 筛板的流体力学模型如下: 1) 压降 l c p p p ?+?=? 式中,Δp —塔板总压降,Δp c —干板压降,Δp l —板上液层高度压降, 其中 2 0)( 051.0c u g p v c ρ=? 式中ρv —气相密度,kg/m 3;g —重力加速度,m/s 2,u 0—筛孔气速,m/s ,c 0—筛孔流量系数, 筛板上因液层高度产生的压降Δp l 即液层有效阻力h l :

流体力学实验指导书

流体力学 实验指导书与报告 (第二集) 动量定律实验 毕托管测速实验 文丘里流量计实验 局部阻力实验 孔口与管嘴实验 静压传递自动扬水演示实验 中国矿业大学能源与动力实验中心

学生实验守则 一、学生进入实验室必须遵守实验室规章制度,遵守课堂纪律,衣着整洁,保持安静,不得迟到早退,严禁喧哗、吸烟、吃零食和随地吐痰。如有违犯,指导教师有权停止基实验。 二、实验课前,要认真阅读教材,作好实验预习,根据不同科目要求写出预习报告,明确实验目的、要求和注意事项。 三、实验课上必须专心听讲,服从指导教师的安排和指导,遵守操作规程,认真操作,正确读数,不得草率敷衍,拼凑数据。 四、预习报告和实验报告必须独自完成,不得互相抄袭。 五、因故缺课的学生,可向指导教师申请一次补做机会,不补做的,该试验以零分计算,作为总成绩的一部分,累计三次者,该课实验以不及格论处,不能参加该门课程的考试。 六、在使用大型精密仪器设备前,必须接受技术培训,经考核合格后方可使用,使用中要严格遵守操作规程,并详细填写使用记录。 七、爱护仪器设备,不准动用与本实验无关的仪器设备。要节约水、电、试剂药品、元器件、材料等。如发生仪器、设备损坏要及时向指导教师报告,属责任事故的,应按有关文件规定赔偿。 八、注意实验安全,遵守安全规定,防止人身和仪器设备事故发生。一旦发生事故,要立即向指导教师报告,采取正确的应急措施,防止事故扩大,保护人身安全和财产安全。重大事故要同时保护好现场,迅速向有关部门报告,事故后尽快写出书面报告交上级有关部门,不得隐瞒事实真相。 九、试验完毕要做好整理工作,将试剂、药品、工具、材料及公用仪器等放回原处。洗刷器皿,清扫试验场地,切断电源、气源、水源,经指导教师检查合格后方可离开。 十、各类实验室可根据自身特点,制定出切实可行的实验守则,报经系(院)主管领导同意后执行,并送实验室管理科备案。 1984年5月制定 2014年4月再修订 中国矿业大学能源与动力实验中心

流体力学实验指导书

《流体力学》实验指导书 郭广思王连琪 沈阳理工大学 2006年10月

一伯努利方程综合性实验 (一)实验目的 伯努利方程是水力学三大基本方程之一,反映了水流在流动时,位能、压能、动能之间的关系。 1.了解总水头线和测压管水头线在局部阻力和沿程阻力处的变化规律; 2.了解总水头线在不同管径段的下降坡度,即水力坡度J的变化规律; 3.了解总水头线沿程下降和测压管水头线升降都有可能的原理; 4.用实例流量计算流速水头去核对测压板上两线的正确性; 不同管径流速水头的变化规律 (二)设备简图 本实验台由高位水箱、供水箱、水泵、测压板、有机玻璃管道、铁架、量筒等部件组成,可直观地演示水流在不同管径、不同高程的管路中流动时,上述三种能量之间的复杂变化关系。

(三)实验原理 过水断面的能量由位能、压能、动能三部分组成。水流在不同管径、不同高程的管路中流动时,三种能量不断地相互转化,在实验管道各断面设置测压管及测速管,即可演示出三种能量沿程变化的实际情况。 测压管中水位显示的是位能和压能之和,即伯努利方程中之前两项:g p Z ρ+,测速管 中水位显示的是位能、压能和动能之和。即伯努利方程中三项之和:g v g p Z 22 ++ρ。 将测压管中的水位连成一线,称为测压管水头线,反映势能沿程的变化;将测速管中的水位连成一线,称为总水头线,反映总能量沿程的变化,两线的距离即为流速水头g v 2/2。 本实验台在有机玻璃实验管道的关键部位处,设置测压管及测速管,适当的调节流量就可把总水头线和测压管水头线绘制于测压板上。 注:计算所的流速水头值是采用断面平均流速求得,而实测流速水头值是根据断面最大速度得出,显然实测值大于计算值,两者相差约为1.3倍。 (四)实验步骤 1.开动水泵,将供水箱内之水箱至高位水箱; 2.高位水箱开始溢流后,调节实验管道阀门,使测压管,测速管中水位和测压板上红、黄两线一致; 3.实验过程中,始终保持微小溢流; 4.如水位和红黄两线不符,有两种可能:一是连接橡皮管中有气泡,可不断用手挤捏橡皮管,使气泡排出;二是测速管测头上挂有杂物,可转动测头使水流将杂物冲掉。 (五)报告要求 实验报告是实验后要完成的一份书面材料。实验报告的内容一般包括实验名称、班级、实验人姓名、实验时间、实验目的、实验步骤、实验数据记录及处理、结论与讨论等多项内容。实验报告一律用流体力学实验报告用纸书写。 (六)讨论题 1. 什么是速度水头,位置水头,压力水头?速度水头、测压管水头和总水头什么关系? 2. 总水头线和测压管水头线在局部阻力和沿程阻力处有怎样的变化?为什么?

工程流体力学课后习题(第二版)答案

第一章 绪论 1-1.20℃的水2.5m 3 ,当温度升至80℃时,其体积增加多少? [解] 温度变化前后质量守恒,即2211V V ρρ= 又20℃时,水的密度3 1/23.998m kg =ρ 80℃时,水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度ν增加15%,重度γ减少10%,问此时动力粘度μ增加多少(百分数)? [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+== 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原 原原原μμμμμμ 此时动力粘度μ增加了3.5% 1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02 y hy g u -=,式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度,h 为水深。试求m h 5.0=时渠底(y =0)处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -= )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =0.5m ,y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9= 1-4.一底面积为45×50cm 2,高为1cm 的木块,质量为5kg ,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s ,油层厚1cm ,斜坡角22.620 (见图示),求油的粘度。 δ

[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时,等速下滑 y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062 .22sin 8.95sin ????= = δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5.已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律y u d d μ τ=,定性绘出切应力沿y 方向的分布图。 [解] 1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm ,长度20mm ,涂料的粘度μ=0.02Pa .s 。若导线以速率50m/s 拉过模具,试求所需牵拉力。(1.O1N ) [解] 2533 10024.5102010 8.014.3m dl A ---?=????==π y u u u u y u u y ττ= 0y ττy 0 τττ=0 y

重大流体力学实验1(流体静力学实验)

《流体力学》实验报告 开课实验室:年月日 学院年级、专业、班姓名成绩 课程名称流体力学实验 实验项目 名称 流体静力学实验 指导教 师 教师 评语教师签名: 年月日 一、实验目的 1、验证静力学的基本方程; 2、学会使用测压管与U形测压计的量测技能; 3、理解绝对压强与相对压强及毛细管现象; 4、灵活应用静力学的基本知识进行实际工程测量。 二、实验原理 流体的最大特点是具有易动性,在任何微小的剪切力作用下都会发生变形,变形必将引起质点的相对运动,破坏流体的平衡。因此,流体处于静止或处于相对静止时,流体内部质点之间只体现出压应力作用,切应力为零。此应力称静压强。静压强的方向垂直并指向受压面,静压强大小与其作用面的方位无关,只与该点位置有关。 1、静力学的基本方程静止流体中任意点的测压管水头相等,即:z + p /ρg=c 在重力作用下, 静止流体中任一点的静压强p也可以写成:p=p + ρg h 2、等压面连续的同种介质中,静压强值相等的各点组成的面称为等压面。质量力只为重力时, 静止液体中,位于同一淹没密度的各点的静压强相等,因此再重力作用下的静止液体中等压面是水平面。若质量有惯性时,流体做等加速直线运动,等压面为一斜面;若流体做等角速度旋转运动,等压面为旋转抛物面。 3、绝对压强与相对压强流体压强的测量和标定有俩种不同的基准,一种以完全真空时绝对压强 为基准来计量的压强,一种以当地大气压强为基准来计量的压强。

三、使用仪器、材料 使用仪器:盛水密闭容器、连通管、U 形测压管、真空测压管、通气管、通气阀、截止阀、加 压打气球、减压阀 材 料:水、油 四、实验步骤 1、熟悉一起的构成及其使用方法; 2、记录仪器编号及各点标高,确立测试基准面; 测点标高a ?=1.60CM b ?=-3.40CM c ? =-6.40CM 测点位能a Z =8.00CM b Z = 3.00CM c Z =0.00CM 水的容重为a=0.0098N/cm 3 3、测量各点静压强:关闭阀11,开启通气阀6,0p =0,记录水箱液面标高0?和测管2液面标高2?(此时0?=2?);关闭通气阀6和截止阀8,开启减压放水阀11,使0p > 0,测记0?及2?(加压3次);关闭通气阀6和截止阀8,开启减压放水阀11,使0p < 0(减压3次,要求其中一次,2?< 3?),测记0?及2?。 4、测定油容量 (1)开启通气阀6,使0p =0,即测压管1、2液面与水箱液面齐平后再关闭通气阀6和截止阀8,加压打气球7,使0p > 0,并使U 形测压管中的油水界面略高于水面,然后微调加压打气球首部的微调螺母,使U 形测压管中的油水界面齐平水面,测记0?及2?,取平均值,计算 0?-2?=H 1。设油的容重为r ,为油的高度h 。由等压面原理得:01p =a H=r h (1.4) a 为水的容重 (2)开启通气阀6,使0p =0,即测压管1、2液面与水箱液面齐平后再关闭通气阀6和截止阀8,开启放水阀11减压,使U 形管中的水面与油面齐平,测记0?及2?,取平均值,计算0?-2?=H 2。得:02p =-a H 2=(r-a)h (1.5) a 为水的容重 式(1.4)除以式(1.5),整理得:H 1/ H 2=r/(a-r) r= H 1a/( H 1+ H 2)

流体力学实验思考题解答(全)

流体力学课程实验思考题解答 (一)流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线? 答:测压管水头指γ p Z + ,即静水力学实验仪显示的测压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。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、 当0

流体力学实验指导书(雷诺、伯努利)

工程流体力学 实 验 指 导 书 河北理工大学给排水实验室 编者:杨永 2014 . 5 . 12 适用专业:给排水工程专业、建筑环境与设备工程专业 实验目录:

实验一:雷诺实验 实验二:伯努利方程实验 实验三:阻力及阻力系数测定实验 实验四:孔口管嘴实验 实验操作及实验报告书写要求: 一、实验课前认真预习实验要求有预习报告。 二、做实验以前把与本次实验相关的课本理论内容复习一下。 三、实验要求原始数据必须记录在原始数据实验纸上。 四、实验报告一律用标准实验报告纸。 五、实验报告内容包括: 1. 实验目的; 2. 实验仪器; 3. 实验原理; 4. 实验过程; 5. 实验数据的整理与处理。 六、实验指导书只是学生的指导性教材,学生在写实验报告时指导书制作 为参考,具体写作内容由学生根据实际操作去写。 七、根据专业不同以及实验学时,由任课教师以及实验老师选定实验内容。 建筑工程学院给排水实验室 编者:杨永 2014.5

实验一 雷诺实验指导书 一、实验目的: (一)观察实验中实验线的现象。 (二)掌握体积法测流量的方法。 (三)观察层流、临界流、紊流的现象。 (四)掌握临界雷诺数测量的方法。 二、实验仪器: 实验中用到的主要仪器有:雷诺实验仪、1000mL 量筒、秒表、10L 水桶等 三、实验原理: 有压管路流体在流动过程中,由于条件的改变(例如,管径改变、温度的改变、管壁的粗糙度改变、流速的改变)会造成流体流态的变化,会出现层流、临界流、紊流等现象。英国科学家雷诺(Reynolds )在1883年通过系统的实验研究,首先证实了流体的流动结构有层流和紊流两种形态。层流的特点是流体的质点在流动过程中互不掺混呈线状运动,运动要素不呈现脉动现象。在紊流中流体的质点互相掺混,其运动轨迹是曲折混乱的,运动要素发生脉动现象。 雷诺等人经过大量的实验发现临界流速与过流断面的特征几何尺寸管径d 、流体的动力粘度μ和密度ρ有关,即()ρμ、、d f u k =。由以上四个量组成一个无量纲数,称为雷诺数e R ,即ν μρ ud ud R e ==

《流体力学》实验指导书

实验(一)流体静力学综合性实验 一、实验目的和要求 掌握用测压管测量流体静压强的技能;通过测量静止液体点的静水压强,加深理解位臵水头、压强水头、及测管水头的基本概念;观察真空现象,加深对真空度的理解;验证不可压缩流体静力学基本方程;测量油的重度。 二、实验装臵 本实验装臵如图1.1所示 图1.1流体静力学综合性实验装臵图 1.测压管 2.带标尺测压管 3.连通管 4.真空测压管 5.U 型测压管 6.通气阀 7.加压打气球 8.截止阀 9.油柱 10.水柱 11.减压放水阀 说明: 1.所有测压管液面标高均以标尺(测压管2)零度数为基准; 2.仪器铭牌所注▽B 、▽C 、▽D 系测点B 、C 、D 标高;若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准,则▽B 、▽C 、▽D 亦为ZB 、ZC 、ZD 3.本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。 4.测压管读数据时,视线与液面保持水平,读凹液面最低点对应的数据。 三、实验原理 1在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 const γ p z =+ 或h p p γ+=0 式中:z —被测点在基准面以上的位臵高度;

p —被测点的静水压强,用相对压强表示,以下同; 0p —水箱中液面的表面压强 γ—液体容重; h —被测点的液体深度。 上式表明,在连通的同种静止液体中各点对于同一基准面的测压管水头相等。 利用液体的平衡规律,可测量和计算出连通的静止液体中任意一点的压强,这就是测压管测量静水压强的原理。 压强水头 γ p 和位臵水头z 之间的互相转换,决定了夜柱高和压差的对应关系:h γp ?=? 对装有水油(图1.2及图1.3)U 型侧管,在压差相同的情况下,利用互相连通的同种液体的等压面原理可得油的比重So 有下列关系: 2 1100h h h γγS w += = 图1.2 图1.3 据此可用仪器(不用另外尺)直接测得So 。 四、实验方法与步骤 1.搞清仪器组成及其用法。包括: 1)各阀门的开关; 2)加压方法 关闭所有阀门(包括截止阀),然后用打气球充气; 3)减压方法 开启筒底阀11放水 4)检查仪器是否密封 加压后检查测管1、2、5液面高程是否恒定。若下降,表明漏气,应查明原因并加以处理。

流体力学实验思考题解答

流体力学实验思考题解答 (一)流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线? 答:测压管水头指γ p Z + ,即静水力学实验仪显示的测压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。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、 当0

流体力学实验报告册_1

流体力学实验报告册 篇一:流体力学实验报告 流体力学实验组 班级化33姓名吴凡灿学号成绩 实验时间第6周周日同组成员芦琛琳、董晓锐 一、实验目的 1、观察塔板上气液两相流动状况,测量气体通过塔板的压力降与空塔气速的关系;测定雾沫夹带量、漏液量与气速的关系; 2、研究板式塔负荷性能图的影响因素,作出筛孔塔板或斜孔塔板的负荷性能图;比较筛孔塔板与斜孔塔板的性能; 3、观察填料塔内气液两相流动状况,测定干填料及不同液体喷淋密度下填料层的阻力降与空塔气速的关系; 4、测定填料的液泛气速,并与文献介绍的液泛关联式比较; 5、测定一定压力下恒压过滤参数K、qe和te; 6、测定压缩性指数S和物料特性常数K。 二、实验原理 1.板式塔流体力学特性测定塔靠自下而上的气体和自上而下的液体逆流流动时相互接触达到传质目的,因此,塔板传质性能的好坏很大程度上取决于塔板上的流体力学状态。当液体流量一定,气体空塔速度从小到大变动时,可

以观察到几种正常的操作状态:鼓泡态、泡沫态和喷射态。当塔板在很低的气速下操作时,会出现漏液现象;在很高的气速下操作,又会产生过量液沫夹带;在气速和液相负荷均过大时还会产生液泛等几种不正常的操作状态。塔板的气液正常操作区通常以塔板的负荷性能图表示。负荷性能图以气体体积流量(m3/s)为纵坐标,液体体积流量(m3/s)为横坐标标绘而成,它由漏液线、液沫夹带线、液相负荷下限线、液相负荷上限线和液泛线五条线组成。当塔板的类型、结构尺寸以及待分离的物系确定后,负荷性能图可通过实验确定。传质效率高、处理量大、压力降低、操作弹性大以及结构简单、加工维修方便是评价塔板性能的主要指标。为了适应不同的要求,开发了多种新型塔板。本实验装置安装的塔板可以更换,有筛板、浮阀、斜孔塔板可供实验时选用,也可将自行构思设计的塔板安装在塔上进行研究。 筛板的流(本文来自:小草范文网:流体力学实验报告册)体力学模型如下: 1) 压降 ?p??pc??pl 式中,Δp—塔板总压降,Δpc—干板压降,Δpl—板上液层高度压降,其中 ?pc?0.051?vg( u02

《流体力学》实验指导书

教学实验2012-10 流体力学 实验指导书

目录 实验一能量方程实验 实验二雷诺数实验 实验三沿程阻力实验 实验四局部阻力实验 实验五文丘里流量计实验实验六孔板流量计实验实验七皮托管测速实验实验八离心泵综合实验

实验一能量方程实验 1、实验目的 观察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况,并对实验中出现的现象进行分析,从而加深对能量方程的理解。 2、实验装置 图1 能量方程实验装置示意图 1.储水箱 2.上水调节阀 3.溢流回水管 4.实验管段 5.背后恒压水箱 6.测压管组 7. 测压管固定板 8.静压及全压测点接头 9.流量调节、切断阀10.计量水箱11.接水杯12.量筒 3、实验前准备工作 开启水泵,全开上水阀门使水箱注满水;打开调节阀门,排除管内气体;关闭调节阀门,再调节上水阀门,使水箱水位始终保持不变,并有少量溢出。检查各个测压管液面高度是否相同,如不同,首先排除测压管及连接的胶皮管中空气,确保测压管中无空气泡时,检查各个测压管液面高度是否相同,如还不同,则应调整标尺,使各个测压管液面高度相同。检查实验过程调节流速的调节阀门9,其应该调节灵活。 4、实验方法 (1)、能量方程实验 调节出水阀门至一定开度,使测压管组各液柱在测压板适当位置,测定能量方程实验管的六个断面六组测压管的液柱高度,并用体积法测定流量。 改变阀门的开度,重复上面方法进行测试。 根据测试数据的计算结果,绘出某一流量下各种水头线(如图2-2),并运用能量方程进行分析,解释各测点各种能头的变化规律。

图2-2水头线 可以看出,能量损失沿着流体流动方向增大的;C1与C6比 较,两点管径相同,所以动能头基本相同,但C6点的压力能头比C1增大了,这是由于位置能转化而得来的;C1与C4比较,其位置能头相同,但C4点比C1点的压力能头大,这是由于管径变粗;速度减慢,动能头转化为压力能头;C5与C4比较,位置能头相同,但压力能头小了,可明显看出,是压力能头转化为速度能头了。 实验结果还清楚的说明了连续方程,对于不可压缩的流体稳定流动,当流量一定时,管径粗的地方流速小,细的地方流速大。 2)测速 能量方程实验管上的六组测压管的任一组都相当于一个皮托管,可测得管内的流体速度。由于本实验台将总测压管置与能量方程实验管的轴线,所以测得的动压水头代表了轴心处的最大速度。 皮托管求点速度的公式为:h k h g c u ?=?=2 g c k 2= 式中 u---毕托管测点处的点速度; c---毕托管的教正系数; ?h---毕托管全压水头与静水压水头差。 管内的平均流速 F Q V = 在进行能量方程实验的同时,就可以测定出各点的轴心速度和平均速度(F Q V = - )。测试结果记入表二中,如果用皮托管求出所在截面的理论平均速度,可根据该截面中心处的最大流速计算, 并可求出其流量系数。 也可以测定时,用量杯接实验时间段容积水,用秒表记录下实验时间段容积水的接水时间,从而计算实验过程中的流量并把其作为标准流量,计算管道某个工况流速,并与其用比托管所测流速进行比较求出流量系数。 (3)结束实验 关闭电源,把管道内的水放掉,然后关闭各阀门。

土木工程流体力学实验报告实验分析-与讨论答案

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。

流体力学实验指导书

流体力学实验指导书 上海海洋大学工程学院 二零零七年一月

实验须知 进行一个流体力学实验,必须经过实验预习、实验操作、实验总结等几个主要环节。 一、实验前的准备 (1)在实验课开始之前,应分好实验小组。 (2)每次实验课前,要求学生阅读实验指导书,明确本次实验的目的、实验原理、实验步骤以及注意事项;复习教材中有关内容,搞清楚实验原理和有关理论知识;对某些实验,还应该进行必要的设计、计算,同时回答书中提出的思考题。 二、实验操作 (1)实验课开始应认真听取指导教师对实验的介绍。 (2)分组后先检查仪器设备是否齐全和是否完好,如发现问题应及时报告指导教师。 (3)实验过程中,必须爱护仪器设备,遵守操作规程,严禁乱动、乱拆。如有损坏丢失,必须立即报告指导教师,由实验室酌情处理。因违反规章制度、不遵守操作规程而造成仪器损坏者,需按规定进行赔偿。 (4)实验室内严禁吸烟、吐痰、吃东西和乱扔纸屑。除实验必须的讲义、记录纸及文具以外,个人的书包及衣物等一概不要放在实验台上。实验室不得大声喧哗,注意保持肃静。 (5)实验做完后,需先经指导教师审查数据并签字,然后在将仪器设备按原样整理完毕,搞好实验室卫生,经教师允许后方可离去。 三、实验总结 学生必须在实验的基础上,对实验现象及数据进行整理计算和总结分析,然后认真写好实验报告。编写报告的过程是一个从感性认识到理论认识的提高过程,也是一个加深理解和巩固理论知识的过程。因此必须重视并写好实验总结报告,在规定的时间内交给教师批阅。批阅后的实验报告由学生妥善保管,以备考核。

实验一雷诺实验指导书 一、实验目的 (1)观察流体在管道中的两种流动状态; (2)测定几种流速状态下的雷诺数,并学会用质量测流量Q方法; (3)了解流态与雷诺数的关系,并验证下临界雷诺数Re c=2000。 二、实验设备 如图所示,在流体力学综合实验台中,雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺实验管、阀门、颜料水(红墨水)盒及其控制阀门、上水阀、出水阀、水泵和计量水箱等,此外,还有秒表、水杯、电子称及温度计。 图1-1 三、实验原理 层流和紊流的根本区别在于层流各流层间互不掺混,只存在粘性引起的各流层间的滑动摩擦力;紊流时则有大小不等的涡体动荡于各流层间。当流速较小时,会出现分层有规则的流动状态即层流。当流速增大到一定程度时,液体质点的运动轨迹是极不规则的,各部分流体互相剧烈掺混,就是紊流。 反之,实验时的流速由大变小,则上述观察到的流动现象以相反程序重演,但由紊流转变为层流的临界流速νc小于由层流转变为紊流的临界流速νc′。称νc′为上临界流速,νc为下临界流速。雷诺用实验说明流动状态不仅和流速ν有关,还和管径d、流体的动力粘滞系数μ、和密度ρ有关。以上四个参数可组合成一个无因次数,叫做雷诺数,用Re表示。 Re =ρνd/μ=νd/υ (1-1) 对应于临界流速的雷诺数称临界雷诺数,用Re c表示。 Re c=ρνc d/μ=2000 (1-2) 工程上,假设流速时,流动处于紊流状态,这样,流态的判别条件是

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