流体力学综合实验实验指导书

流体力学综合实验

实验指导书

《一》流体力学综合实验台是多用途实验装置，用此实验台可进行下列实验：

A、沿程阻力实验

B、局部阻力实验

《二》实验装置（如下图所示）

A、沿程阻力系数测定

一、实验目的

1、测定流体在等直圆管内流动不同雷诺数Re时的沿程阻力系数λ，并确定它们之间的关系。

2、了解流体在管道中流动时能量损失的测量和计算方法。并对能量损失有一个数量上的概念。

二、实验原理

流体在管道中流动时，由于流体的粘性作用产生摩擦阻力，阻力表现为流体的能量损失。当对L长度两断面列能量方程式时，可以求得L长度上的沿程水头损失：

h f=P1-2P

γ=

h2

-1

h=△h[m]

根据达西公式

= hλL

·

V2[m]

实验测得△h=hf ，再测量出流体的流量Q ，并计算出管道断面的平均流速V ，即可求得沿程

阻力系数λ：

h λ=2g d L 2f 2

LV

d 2g =△h 式中：d — 实验管内径 [m ]

g — 重力加速度 [m/s ]

三、实验操作

1、实验前的准备

（1）熟悉实验装置的结构及其流程，并关闭恒定水箱上水总阀使排管的实验有充足的水量。 （2）启动水泵，全开排管的上水总阀，使排管充水，并关闭、局部阻力、文秋里、孔板和细管沿程阻力的进水阀、排水阀。然后排除压差板上测压玻璃管中的空气，即可读取数据。

（3）测试水温。

2、测录数据

（1）调节出水阀门，使压差计的压差指示△h 约为20㎜左右，以这个压差为第一个试验点，并记录相应的水流流量Q 。

（2）逐次开大出水阀门的开度，测读相应的压差值△h 和流量Q 。建议做6～10个测试点，直到压差达到接近最高高度为止。

（3）本实验台可以进行不同粗细管道二组实验的测试，实验方法同上。

四、实验数处理

实验测试数据和计算结果可填入下表： d= ㎜ L= ㎜ 水温= ℃

2

LV

d 2g =λ△h =R

e ν

V d 式中：△h — 应换算成水柱高[mmH2O]

V — 可查表或从水的粘温曲线上求得

最后，可根据测算的Re 和λ值在双对数坐标纸上标绘出两者的关系点及其关系曲线；并可与教材上的图线相比较。

B 、局部阻力系数的测定

一、实验目的

1、用实验方法测定两种局部管件（实扩、突缩）在流体流经管路时的局部阻力系数。

2、学会局部水头损失的测定方法。

1、实验原理及实验装置

局部阻力系数测定的主要部件为局部阻力实验管路，它由细管和粗管组成一个突扩和一个突缩组件，并在等直细管的中间段接入一个阀门组件。每个阻力组件的两侧一定间距的断面上都设有测压孔，并用测压管与测压板上相应的测压管相联接。当流体流经实验管路时，可以测出各测压孔截面上测压管的水柱高度及前后截面的水柱高度差 h 。实验时还需要测定实验管路中的流体流量。由此可以测算出水流流经各局部阻力组件的水头损失h ζ，从而最后得出各局部组件的局部阻力系数ζ。 ① 突然扩大：

21-A A 2

1( )=ζ2g 1V 2

( )1

2

A A -1=j h 理论上：

在实验时，由于管径中即存在局部阻力，又含有沿程阻力，当对突扩前后两断面列能量方

程式时，可得hw=hj+hf ,其中hw 可由（h 1-h 3）测读，hf 可由（h 2-h 3）测读，按流长比例换算后，

hj=hw-h f 。由此得出：

=ζj

h 2g

1V 2

②突然收缩：

理论上，ζ缩=0.5（1-A 2/A 1），实验时，同样，在读得突缩管段的水头损失后，按流长比例换算，分别将两端沿程损失除去，由此得：

缩

缩

缩

2

V

2g

h j

ζ=二、实验操作

1、实验前的准备

①熟悉实验装置的结构及其流程。 ②进行排气处理。

③启动水泵，然后慢慢打开出水阀门时水流经过实验管路。在此过程中（并关闭其他实验

管的进水阀和出水阀），观察和检查管路系统和测压管及其导管中有无气泡存在，应尽可能利用试验管路上的放气阀门或用其它有效措施将系统中存在的气体排尽。

2、进行实验，测录数据

①调节进水阀门和出水阀门，使各组压差达到测压管可测量的最大高度。

②在水流稳定时，测读测压管的液柱高和前后的压差值。

③在此工况下测定流量。

④调节出水阀门，适当减小流量，测读在新的工况下的实验结果。

如此，可做3～5个实验点。（注意：实验点的压差值不宜太接近）。

三、实验数据处理

1、将实验所得测试结果及实验装置的必要技术数据记入如下附表1中。

2、计算出前后截面的水柱高度差值及相应工况的流量填入附表2中。

3、计算出各局部阻力组件的阻力水头损失hζ和局部阻力系数ζ，并列入附表3中。