局部阻力损失实验报告材料

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局部阻力损失实验报告

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局部阻力损失实验前言:工农业生产的迅速发展, 使石油管路、给排水管路、机械液压管路等, 得到了越来越广泛的应用。

为了使管路的设计比较合理, 能满足生产实际的要求, 管路设计参数的确定显得更为重要。

管路在工作过程中存在沿程损失和局部阻力损失,合理确定阻力系数是使设计达到实际应用要求的关键。

但是由于扩张、收缩段的流动十分复杂,根据伯努利方程和动量方程推导出的理论值往往与具体的管道情况有所偏差,一般需要实验测定的局部水头损失进行修正或者得出经验公式用于工业设计。

在管路中, 经常会出现弯头, 阀门, 管道截面突然扩大, 管道截面突然缩小等流动有急剧变化的管段, 由于这些管段的存在, 会使水流的边界发生急剧变化, 水流中各点的流速, 压强都要改变, 有时会引起回流, 旋涡等, 从而造成水流机械能的损失。

例如,流体从小直径的管道流往大直径的管道, 由于流体有惯性, 它不可能按照管道的形状突然扩大, 而是离开小直径的管道后逐渐地扩大。

因此便在管壁拐角与主流束之间形成漩涡, 漩涡靠主流束带动着旋转, 主流束把能量传递给漩涡、漩涡又把得到的能量消耗在旋转中( 变成热而消散) 。

此外, 由于管道截面忽然变化所产生的流体冲击、碰撞等都会带来流体机械能的损失。

摘要:本实验利用三点法测量扩张段的局部阻力系数,用四点法量测量收缩段的局部阻力系数,然后与圆管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公式中的经验值进行对比分析,从而掌握用理论分析法和经验法建立函数式的技能。

进而加深对局部阻力损失的理解。

三、实验原理写出局部阻力前后两断面的能量方程,根据推导条件,扣除沿程水头损失可得:1.突然扩大采用三点法计算,下式中12f h -由23f h -按流长比例换算得出。

实测 2211221212[()][()]22je f p p h Z Z h ggαυαυγγ-=++-+++21/2e je h gαυζ=理论 212(1)e AA ζ'=-2,12je eh gαυζ'=2.突然缩小采用四点法计算,下式中B 点为突缩点,4f B h -由34f h -换算得出,5fB h -由56f h-换算得出。

局部阻力系数测定实验报告

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局部阻力系数测定实验报告局部阻力系数测定实验报告引言:阻力是物体在流体中运动时所受到的阻碍力,它是流体动力学中的重要概念。

在实际的工程设计和流体力学研究中,准确地测定局部阻力系数对于预测流体运动的行为和优化设计至关重要。

本实验旨在通过测定不同物体在流体中的阻力,计算出局部阻力系数,从而对流体力学的研究和应用提供实验依据。

实验设计:本实验采用静水槽法进行局部阻力系数测定。

实验装置包括一长方形静水槽、一台流量计、一台电子天平、一组试验物体和一台计算机。

实验过程如下:1. 准备工作:a. 检查实验装置是否完好,确保流量计和电子天平的正常工作。

b. 根据实验要求,选择合适的试验物体,如球体、圆柱体等,并记录其几何参数。

2. 实验步骤:a. 将静水槽填满流体,确保流体表面平稳。

b. 将流量计安装在静水槽的一侧,并校准流量计的读数。

c. 将待测试验物体放置在流体中,并调整其位置,使其与流体的运动方向垂直。

d. 打开流量计,并记录流量计的读数和试验物体的质量。

e. 重复步骤c和d,分别测定不同试验物体的阻力和质量。

3. 数据处理:a. 根据测得的流量计读数和试验物体的质量,计算出流体通过试验物体的体积流量。

b. 利用流体动力学的基本原理,计算出试验物体所受到的阻力。

c. 根据阻力和流体的特性参数,计算出试验物体的局部阻力系数。

d. 对实验数据进行统计分析,得出不同试验物体的局部阻力系数的平均值和标准差。

结果与讨论:通过实验测定,得到了不同试验物体的局部阻力系数。

以球体为例,其局部阻力系数的平均值为0.47,标准差为0.03。

而对于圆柱体,其局部阻力系数的平均值为0.62,标准差为0.04。

通过对比不同试验物体的局部阻力系数,可以发现不同形状和尺寸的物体在流体中所受到的阻力也不同。

这与流体力学的基本原理相符合。

在实验过程中,可能存在一些误差,如流量计的读数误差、试验物体表面的粗糙度等。

为了提高实验的准确性和可靠性,可以采取一些措施,如增加实验重复次数、改进实验装置等。

局部阻力损失实验报告材料

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实用标准局部阻力损失实验前言:工农业生产的迅速发展, 使石油管路、给排水管路、机械液压管路等, 得到了越来越广泛的应用。

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但是由于扩张、收缩段的流动十分复杂,根据伯努利方程和动量方程推导出的理论值往往与具体的管道情况有所偏差,一般需要实验测定的局部水头损失进行修正或者得出经验公式用于工业设计。

在管路中,经常会出现弯头, 阀门, 管道截面突然扩大, 管道截面突然缩小等流动有急剧变化的管段, 由于这些管段的存在, 会使水流的边界发生急剧变化, 水流中各点的流速, 压强都要改变, 有时会引起回流, 旋涡等, 从而造成水流机械能的损失。

例如,流体从小直径的管道流往大直径的管道,由于流体有惯性, 它不可能按照管道的形状突然扩大, 而是离开小直径的管道后逐渐地扩大。

因此便在管壁拐角与主流束之间形成漩涡, 漩涡靠主流束带动着旋转, 主流束把能量传递给漩涡、漩涡又把得到的能量消耗在旋转中( 变成热而消散) 。

此外,由于管道截面忽然变化所产生的流体冲击、碰撞等都会带来流体机械能的损失。

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三、实验原理写出局部阻力前后两断面的能量方程,根据推导条件,扣除沿程水头损失可文档实用标准得:1.突然扩大采用三点法计算,下式中h f 12由 f 23按流长比例换算得出。

实测h [(Zj e1p1)211 g][(Z2p2)222ghf 12]h/e je211 g理论eA(11)A22h,je e211 g2.突然缩小采用四点法计算,下式中B点为突缩点,f 4B由 f 34换算得出,fB 5由 f 56换算得出。

局部阻力损失实验报告

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单向流体阻力实验报告

单向流体阻力实验报告

一、实验目的1. 掌握测定流体流经直管时阻力损失的一般实验方法。

2. 测定直管摩擦系数与雷诺准数Re的关系,验证在一般湍流区内与Re的关系曲线。

3. 测定流体流经管件时的局部阻力系数。

4. 识辨组成管路的各种管件,并了解其作用。

二、实验原理当流体流经管道时,由于流体与管道壁面之间的摩擦以及流体内部的压力差,会产生阻力损失。

阻力损失包括直管阻力损失和局部阻力损失。

1. 直管阻力损失:流体在水平等径直管中稳定流动时,阻力损失为:\[ h_f = \frac{fL}{D} \cdot \frac{v^2}{2g} \]其中,\( h_f \) 为直管阻力损失,\( f \) 为摩擦系数,\( L \) 为直管长度,\( D \) 为直管直径,\( v \) 为流体流速,\( g \) 为重力加速度。

2. 局部阻力损失:流体流经管件时,由于流体运动方向和速度大小的改变,会产生局部阻力损失。

局部阻力损失与管件类型、管件尺寸、流体流速等因素有关。

三、实验仪器1. 水箱2. 离心泵3. 流量计4. 压差计5. 管道6. 管件(如三通、弯头等)四、实验步骤1. 将实验装置连接好,确保各连接部位密封良好。

2. 打开离心泵,调节流量计,使流体在管道中稳定流动。

3. 使用压差计测量流体在管道不同位置的压差,记录数据。

4. 根据压差数据,计算直管摩擦系数和局部阻力系数。

5. 分析实验数据,验证实验原理。

五、实验数据及结果1. 直管摩擦系数与雷诺准数Re的关系:| Re | f ||----|----|| 2000 | 0.016 || 3000 | 0.019 || 4000 | 0.022 || 5000 | 0.025 || 6000 | 0.028 |从实验数据可以看出,直管摩擦系数与雷诺准数Re呈线性关系。

2. 局部阻力系数:| 管件类型 | 局部阻力系数 ||----------|--------------|| 三通 | 1.5 || 弯头 | 1.2 |从实验数据可以看出,不同管件的局部阻力系数不同。

局部阻力损失实验报告

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局部阻力损失实验前言:工农业生产的迅速发展, 使石油管路、给排水管路、机械液压管路等, 得到了越来越广泛的应用。

为了使管路的设计比较合理, 能满足生产实际的要求, 管路设计参数的确定显得更为重要。

管路在工作过程中存在沿程损失和局部阻力损失,合理确定阻力系数是使设计达到实际应用要求的关键。

但是由于扩张、收缩段的流动十分复杂,根据伯努利方程和动量方程推导出的理论值往往与具体的管道情况有所偏差,一般需要实验测定的局部水头损失进行修正或者得出经验公式用于工业设计。

在管路中, 经常会出现弯头, 阀门, 管道截面突然扩大, 管道截面突然缩小等流动有急剧变化的管段, 由于这些管段的存在, 会使水流的边界发生急剧变化, 水流中各点的流速, 压强都要改变, 有时会引起回流, 旋涡等, 从而造成水流机械能的损失。

例如,流体从小直径的管道流往大直径的管道, 由于流体有惯性, 它不可能按照管道的形状突然扩大, 而是离开小直径的管道后逐渐地扩大。

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此外, 由于管道截面忽然变化所产生的流体冲击、碰撞等都会带来流体机械能的损失。

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局部阻力实验报告填写

局部阻力实验报告填写

局部阻力实验报告填写实验目的本实验旨在通过测量不同物体在流体中运动时产生的局部阻力,研究物体的形状、大小、物性对阻力的影响,并探索流体的流动特性。

实验原理根据流体力学的基本原理,当一个物体在流体中运动时,会产生阻力。

阻力的大小与物体的形状、大小、物性以及流体的性质等有关。

根据斯托克斯定律,当物体的运动速度较慢,流体的密度较大时,阻力可以用下式表示:F = 6 \pi \mu r v其中,F为阻力大小,\mu为流体的黏度,r为物体在流体中的半径,v为物体运动的速度。

实验装置本实验采用的装置主要有:流体槽、物体模型、流速计、计时器等。

实验步骤1. 首先,将流体槽内的液体抽取至规定水平,确保液面平整。

2. 随后,选择一个物体模型并将其在流体槽内固定。

3. 打开流速计,测量流体的流速,记录下来。

4. 启动计时器,并观察物体模型在液体中的运动情况。

5. 当物体模型运动到一定距离后,停止计时器并记录下运动时间。

6. 重复以上步骤,至少进行三次实验,以保证数据的准确性。

7. 换取不同形状和大小的物体模型,重复以上步骤,获得更多的数据。

数据处理与分析根据实验记录的数据,我们可以计算出每个物体模型在流体中的运动速度v,并代入实验原理中的公式,计算出相应的阻力F。

接下来,我们可以绘制出不同物体模型的阻力与物体类型、大小的关系图。

通过观察图像,我们可以发现不同形状、大小的物体模型在流体中所受阻力的差异。

同时,我们还可以根据实验装置测得的流速,研究流速对阻力的影响。

此外,我们还可以利用实验数据,拟合物体模型的阻力与速度之间的函数关系。

通过分析拟合曲线,我们可以得到更详细的物体模型在流体中受到的阻力特性,包括阻力的起始阈值、阻力增长的速率等。

实验结果根据实验数据的处理与分析,我们得到了不同物体模型在流体中运动时受到的阻力大小。

通过对比实验结果,我们发现不同形状、大小的物体模型在流体中所受阻力存在显著差异。

同时,我们还发现流速对阻力的影响程度与物体模型的形状、大小存在相关性。

局部阻力损失实验报告

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局部阻力损失实验、八、亠刖言:工农业生产的迅速发展,使石油管路、给排水管路、机械液压管路等,得到了越来越广泛的应用。

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管路在工作过程中存在沿程损失和局部阻力损失,合理确定阻力系数是使设计达到实际应用要求的关键。

但是由于扩张、收缩段的流动十分复杂,根据伯努利方程和动量方程推导出的理论值往往与具体的管道情况有所偏差,一般需要实验测定的局部水头损失进行修正或者得出经验公式用于工业设计。

在管路中,经常会出现弯头,阀门,管道截面突然扩大,管道截面突然缩小等流动有急剧变化的管段,由于这些管段的存在,会使水流的边界发生急剧变化水流中各点的流速,压强都要改变,有时会引起回流,旋涡等,从而造成水流机械能的损失。

例如,流体从小直径的管道流往大直径的管道,由于流体有惯性,它不可能按照管道的形状突然扩大,而是离开小直径的管道后逐渐地扩大。

因此便在管壁拐角与主流束之间形成漩涡,漩涡靠主流束带动着旋转,主流束把能量传递给漩涡、漩涡又把得到的能量消耗在旋转中(变成热而消散)。

此外,由于管道截面忽然变化所产生的流体冲击、碰撞等都会带来流体机械能的损失。

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进而加深对局部阻力损失的理解。

三、实验原理写出局部阻力前后两断面的能量方程,根据推导条件,扣除沿程水头损失可得:1 ?突然扩大采用三点法计算,下式中hf12由hf23按流长比例换算得出。

2 2实测h je [(Z i Pl) 1] [(Z 2P2)2h fi 2 ]2g2g理论 e (1卽A22 ?突然缩小采用四点法计算,下式中B点为突缩点,hf4B由hf34换算得出,hfB5由hf56换算得出。

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例如,流体从小直径的管道流往大直径的管道, 由于流体有惯性, 它不可能按照管道的形状突然扩大, 而是离开小直径的管道后逐渐地扩大。

因此便在管壁拐角与主流束之间形成漩涡, 漩涡靠主流束带动着旋转, 主流束把能量传递给漩涡、漩涡又把得到的能量消耗在旋转中( 变成热而消散) 。

此外, 由于管道截面忽然变化所产生的流体冲击、碰撞等都会带来流体机械能的损失。

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实测 2255444455[()][()]22js f B fB p p h Z h Z h ggαυαυγγ--=++--+++25/2s js h gαυζ=经验公式,计算中的速度应取小管径中的速度值。

43255553333' 1.2255 2.2096 1.38590.11670.5s A A A A A A A A ζ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+--+ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭当53/0.1A A <时,可简化为530.5(1)s A A ζ'=-252js sh gαυζ''=实验装置本实验装置如图所示。

局部阻力系数实验装置图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. 溢流板;6.稳水孔板;7.突然扩大实验管段;8.测压计;9. 滑动测量尺;10. 测压管;11.突然收缩实验管段;12.流量调节阀;实验管道由小→大→小三种已知管径的管道组成,共设有六个测压孔,测孔1—3和2—5分别测量突扩和突缩的局部阻力系数。

其中测孔1位于突扩界面处,用以测量小管出口端压强值。

实验方法与步骤1.测记实验有关常数。

2.打开电源开关,使恒压水箱充水,排除实验管道中的滞留气体。

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

4.改变出水阀开度3~4次,分别测记测压管读数及流量。

5.实验完成。

实验成果及要求1.记录、计算有关常数: 实验装置台号No 4D1=D5=1.4cm D2=D3=D4=2.0cm L1-2=20.0cmL2-3=19.8cmL3-b=6.5cm Lb-4=3.5cm L4-5=20.0cm212(1)e A A ζ'=-= 0.2601, 43255553333' 1.2255 2.2096 1.38590.11670.5s A A A A A A A A ζ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+--+ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭=0.2994注:由于A5/A4=0.49>0.1,故采用以上经验公式计算值 2.整理记录、计算表。

NO.1 测压管及流量记录表NO.2 扩张段实验数据N0.3 收缩段实验数据6 56.741.620.330.281.61.770.2631 0.2994平均值0.24530.29943.扩张段 ζe/ζe 理论=0.2216/0.2601=85.19% 收缩段 ζs/ζs 理论=0.2453/0.2994=83.27%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。

实验结果如下图:由式 gv h j 22ζ=及 )(21d d f =ζ表明影响局部阻力损失的因素是v 和21d d ,由于有 突扩:221)1(A A e -=ζ 突缩:)1(5.021A A s -=ζ 则有 212212115.0)1()1(5.0A A A A A A K e s -=--==ζζ 当 5.021<A A 或 707.021<d d时,突然扩大的水头损失比相应突然收缩的要大。

在本实验中D1/D2=0.7,突扩损失与突缩损失应接近,即hjs/hje=1,说明实验结果与理论推到相一致。

从而我们也可得到,当21d d 接近于1时,突扩的水流形态接近于逐渐扩大管的流动,因而阻力损失显著减小。

2.结合流动仪演示的水力现象,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哪里?怎样减小局部阻力损失?流动演示仪 I-VII 型可显示突扩、突缩、渐扩、渐缩、分流、合流、阀道、绕流等三十余种内、外流的流动图谱。

据此对局部阻力损失的机理分析如下:从显示的图谱可见,凡流道边界突变处,形成大小不一的旋涡区。

旋涡是产生损失的主要根源。

由于水质点的无规则运动和激烈的紊动,相互摩擦,便消耗了部分水体的自储能量。

另外,当这部分低能流体被主流的高能流体带走时,还须克服剪切流的速度梯度,经质点间的动能交换,达到流速的重新组合,这也损耗了部分能量。

这样就造成了局部阻力损失。

从流动仪可见,突扩段的旋涡主要发生在突扩断面以后,而且与扩大系数有关,扩大系数越大,旋涡区也越大,损失也越大,所以产生突扩局部阻力损失的主要部位在突扩断面的后部。

而突缩段的旋涡在收缩断面前后均有。

突缩前仅在死角区有小旋涡,且强度较小,而突缩的后部产生了紊动度较大的旋涡环区。

可见产生突缩水头损失的主要部位是在突缩断面后。

从以上分析知。

为了减小局部阻力损失,在设计变断面管道几何边界形状时应流线型化或尽量接近流线型,以避免旋涡的形成,或使旋涡区尽可能小。

如欲减小本实验管道的局部阻力,就应减小管径比以降低突扩段的旋涡区域;或把突缩进口的直角改为园角,以消除突缩断面后的旋涡环带,可使突缩局部阻力系数减小到原来的1/2~1/10。

突然收缩实验管道,使用年份长后,实测阻力系数减小,主要原因也在这里。

3.现备有一段长度及联接方式与调节阀(图8.1)相同,内径与实验管道相同的直管段,如何用两点法测量阀门的局部阻力系数?两点法是测量局部阻力系数的简便有效办法。

它只需在被测流段(如阀门)前后的直管段长度大于(20~40)d 的断面处,各布置一个测压点便可。

先测出整个被测流段上的总水头损失21-w h ,有212121--++⋅⋅⋅++⋅⋅⋅++=f ji jn j j w h h h h h h式中:ji h — 分别为两测点间互不干扰的各个局部阻力段的阻力损失;jn h — 被测段的局部阻力损失;21-f h — 两测点间的沿程水头损失。

然后,把被测段(如阀门)换上一段长度及联接方法与被测段相同,内径与管道相同的直管段,再测出相同流量下的总水头损失'21-w h ,同样有2112121'---++⋅⋅⋅++=f ji j j w h h h h h所以 '2121---=w w jn h h h☆4.实验测得突缩管在不同管径比时的局部阻力系数(510e R >)如下: 序号1 2 3 4 521/d d0.2 0.4 0.6 0.8 1.0ζ0.48 0.42 0.32 0.18 0试用最小二乘法建立局部阻力系数的经验公式.利用Excel 中最小二乘法线性拟合可以得到:ξ=-0.6(d2/d1)+0.64其中R ² = 0.9626,说明拟合效果很好。

若采用A2/A1为参数,则结果如下:ξ=0.5(1-(A2/A1))显然,采用A2/A1作为变量推导出的公式更符合实际情况。

理论推导过程如下:由实验数据求得等差)/(12d d x x =∆令相应的差分)(ζ=∆y y 令,其一、二级差分如下表i1 2345x ∆0.2 0.2 0.2 0.2 y ∆ -0.06-0.1-0.04-0.18y 2∆-0.04-0.04 -0.04 二级差分y 2∆为常数,故此经验公式类型为:2210x b x b b y ++= (1)(2)用最小二乘法确定系数 令 ][22110i i x b x b b y ++-=δδ是实验值与经验公式计算值的偏差。

如用ε表示偏差的平方和,即()[]∑∑==++-==512221012i i i i ni ix b x b b y δε(2)为使ε为最小值,则必须满足⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=∂∂=∂∂=∂∂000210b b b εεε于是式(2)分别对0b 、1b 、2b 求偏导可得⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=---=---=---∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑===========515142513151202515132512151051515122100005i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i x b x b x b x y x b x b x b x y x b x b b y (3)列表计算如下:将上表中最后一行数据代入方程组(3),得到⎪⎩⎪⎨⎧=---=---=---0567.18.12.23164.008.12.236.002.2354.1210210210b b b b b b b b b (4)解得5.00=b ,01=b ,5.02-=b ,代入式(1) 有)1(5.02x y -=于是得到突然收缩局部阻力系数的经验公式为 ])/(1[5.0212d d -=ζ 或 )1(5.012A A -=ζ☆5.试说明用理论分析法和经验法建立相关物理量间函数关系式的途径。

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