流体力学实验4
流体力学实验
流体力学实验流体力学是研究流体运动规律以及与固体的相互作用的学科，是力学的一个重要分支。
为了更好地理解和应用流体力学理论，进行流体力学实验是必不可少的。
本文将介绍流体力学实验的基本内容、实验室设备和实验方法，以及进行实验时需要注意的事项。
一、实验内容流体力学实验内容丰富多样，既包括基础的实验，也包括高级的研究性实验。
在基础实验中，可以研究流体的压力、速度、黏性、流量等基本性质，并探索流体在不同条件下的变化规律。
在研究性实验中，可以考察流体的层流、湍流、边界层以及流动稳定性等问题，进一步深入了解流体力学的复杂现象。
二、实验室设备进行流体力学实验需要较为复杂的设备，包括流体实验台、流量计、压力计、速度计、水槽等。
其中，流体实验台是实验的主要设备，可以提供不同流体条件下的实验环境，用于控制流体的流速、压力和波动等参数。
流量计、压力计和速度计则用于测量流体的流量、压力和速度等物理量。
水槽则用于容纳流体，模拟流体力学实验中的场景。
三、实验方法进行流体力学实验时，需要依照一定的实验方法进行操作。
首先，确定实验的目的和预期结果，并设计好实验方案。
其次，准备好实验所需的设备和实验材料，并对实验环境进行准备。
然后，按照实验方案进行实验操作，记录实验数据并进行分析。
最后，根据实验结果进行结论和总结。
在实验过程中，还需要注意以下几点：1. 实验操作要准确细致，确保实验数据的准确性和可靠性。
2. 实验前要对实验设备进行检查和校准，确保设备和仪器的正常工作。
3. 定期对实验设备进行维护和保养，保证设备的稳定性和长期可用性。
4. 实验时要注意人身安全，遵守实验室安全操作规程，佩戴好安全装备。
5. 在实验结束后，及时清洁实验设备和实验现场，保持实验环境的整洁和卫生。
四、实验应用流体力学实验在学术研究和工程应用中具有广泛的应用价值。
通过实验可以验证流体力学理论模型的准确性，促进流体力学理论的发展。
同时，流体力学实验可以为工程设计和实际应用提供科学依据，帮助改善工程结构的流体性能，提高工程的安全性和可靠性。
流体力学动量定理实验报告
流体力学动量定理实验报告流体力学是研究流体运动规律的一门学科，其中动量定理是流体力学中的重要定律之一。
本实验旨在通过实际操作验证流体力学动量定理，并深入理解其物理意义和应用。
一、实验目的1. 验证流体力学动量定理的实际有效性；2. 理解动量定理的物理意义和应用；3. 探究不同流体条件下动量定理的适用性。
二、实验原理根据动量定理，当一个物体受到外力作用时，其动量的变化率等于作用在物体上的合外力。
对于流体，其动量定理可以表述为：流体的动量的变化率等于作用在流体上的合外力和压力力之和。
三、实验器材和药品1. 实验装置：流体力学实验装置、流量计、压力计等；2. 实验介质：水。
四、实验步骤1. 将流体力学实验装置连接好，保证流体可以顺利流动；2. 打开水源，调节流量计的流量，保持恒定；3. 使用压力计测量不同位置的压力值，并记录；4. 分别改变流动介质的流速和流量，再次测量压力值并记录；5. 根据实验数据，计算流体的动量变化率并进行比较分析。
五、实验结果与分析通过实验测量得到的压力值和流速数据，可以计算出流体的动量变化率。
根据动量定理，动量的变化率应该等于作用在流体上的合外力和压力力之和。
通过对不同流速和流量下的实验数据进行比较分析，可以得出以下结论：1. 随着流速的增加，流体的动量变化率也增加，说明流体受到的合外力也增大；2. 当流速恒定时，流量的增加会导致动量变化率的增加，说明流体受到的压力力也增大；3. 实验结果与动量定理的预期结果相符，验证了动量定理在流体力学中的适用性。
六、实验总结与思考通过本次实验，我们深入理解了流体力学动量定理的物理意义和应用。
实验结果表明，动量定理在流体力学中具有实际有效性，并能够用于解释和预测流体运动过程中的各种现象。
同时，实验过程中还发现了流速和流量对流体动量变化率的影响，这为进一步研究流体力学提供了新的思路和方向。
通过本次实验我们验证了流体力学动量定理的实际有效性，并深入理解了其物理意义和应用。
流体力学综合实验实验报告
流体力学综合实验实验报告一、实验目的1. 了解流体力学原理。
2. 学习流体力学实验的方法，掌握实验的技能。
3. 通过实验，明白流体力学中流体的各种属性及其产生的作用。
二、实验原理流体力学综合实验主要通过实验装置与实验方法，研究流体力学的基本原理，掌握压力、压降、流量、冲力等参数的测量方法，以及流体间的力学特性（如阻力、压力损失率、混合性等），量化表征流体运动规律，有助于进一步深入研究流体力学的原理。
三、实验设备流体力学综合实验装置由以下部分组成：1.供水管2.压力表3.流量计4.定压调节装置5.实验室水压测试系统6.实验室水压实验系统四、实验步骤1. 打开供水管，启动实验装置，并记录初始温度和流量。
2. 根据实验要求，调整定压调节装置，使实验装置持续运行。
3. 逐步记录实验装置的运行参数，如流量、压力、温度等。
4. 观察实验装置的运行状态，及时记录实验数据。
5. 根据实验结果，归纳总结实验意义，完成实验报告。
五、实验结果实验中测量的参数如下：1. 流量：1.32mL/min；2. 压力：2.45MPa；3. 温度：18℃。
六、实验分析通过实验，可以看出，流量、压力和温度是流体力学中非常重要的参数，改变这些参数，可以影响流体的运动状态，从而得出实验结论。
根据实验，我们可以得出以下结论：1. 压力的变化可以影响流体的流动状态。
随着压力的增加，流体的物理特性也发生了改变，即流量也相应增大。
2. 温度的变化也会影响流体的流动状态。
随着温度的升高，流量会增加。
七、实验总结本实验通过实验装置，和测量方法，了解流体力学的基本原理，掌握压力、压降、流量、冲力等参数的测量方法，以及流体间的力学特性，我们可以从中得出流体受到压力、温度等影响而发生变化的结论。
重大流体力学实验4(局部水头损失实验)
重大流体力学实验4(局部水头损失实验)
局部水头损失实验是一种重要的流体力学实验，能够证明动量定律并确定河流流体的
阻力特性。
它用以检验以下两条关于河流流体阻力特性的假设：（1）在本地完全不通过
管道的情况下，阻力与深度之间存在某种关系（2）随着流体流动的不断加深，更高的阻
力会发生。
实验设计必须考虑以下变量：流量（Q）、和管路内阻力（F）。
在实验之前，应考虑
管道形状，管道材料和大小，以及管道的安装位置。
这些变量会影响流量和流体阻力的变化，进而影响局部水头损失的数量。
实施局部水头损失实验需要建立两个实验管段，其中第一段通常称为“上端”，主要
用于调整流量，第二段通常称为“下端”，主要用于测量和计算局部水头损失。
同时，实
验中也要用一台流量计（水流管）来测量流量，以及一台压力计来测量压力，以确定局部
水头损失。
最后，设计师根据局部水头损失实验的结果进行比较，利用这一数据来确定动量定律，以及河流流体的阻力特性。
例如，如果实验结果表明，每深度一定比例增加时，力随高度
成正比，则可以说明实验满足动量定律；如果实验结果表明，河流流体的阻力随深度的增
加而增加，则可以说明发展的慢相关递增的阻力特性的河流流体。
总之，局部水头损失实验对于验证动量定律，测定河流流体的阻力特性，特别是验证
河流流体高度和阻力之间关系非常有用。
它们可以帮助设计人员正确设计河流，实现河流
水力规划，使河流的生态环境得到有效的改善。
流体力学第4章相似原理和量纲分析
p
v2
l d
f Re, d
2021/4/10
4
主要内容
4.1 流动的力学相似 4.2 动力相似准则 4.3 流动相似的条件 4.4 近似模型试验 4.5 量纲分析法
2021/4/10
5
4.1 流动的力学相似
几何相似 流动相似
形状相似 同类现象 相似现象 几何相似 运动相似 动力相似
尺度成比例 遵循同一方程 物理量成比例 尺度成比例 速度成比例
1/ 5
3/2 0.08944
k 2021/4/10 7.5105 0.08944 6.708106 m2 / s 21
例4-2 两种密度和动力粘度相等的液体从 几何相似的喷嘴中喷出。一种液体的表面 张力为0.04409N/m，出口流束直径为 7.5cm，流速为12.5m/s，在离喷嘴12m处 破裂成雾滴；另一液体的表面张力为 0.07348N/m。求在流动相似条件下另一液 体的出口流束直径、流速、破裂成雾滴的 距离。
2021/4/10
22
解：流体破裂是受粘性力和表面张力的共同作 用，其流动相似的条件是雷诺数和韦伯数同时 相等。
kv kl 1
kv2 kl k
kl k1 / 0.07348 / 0.04409 1.6666
kv kl1 1/1.6666 0.6
另一流束参数：
d d / kl 7.5 /1.6666 4.5 cm
关系（只适用于简单变量关系） 优点：直接可靠 缺点：工作量 无普遍意义(只能用于与实验条件完全相同的现象 中); 某些情况难以进行(如高温、高压、大型设备)
以相似理论为基础的模型试验法（常规试验程序： 小中生产规模）
优点：易于控制、调节、节省投资；
流体力学实验报告 (4)
实验仪器：测压管、U型测压管、差压计
仪器元件：打气球、通气阀、放水阀、截止阀、量杯
流体介质：水、油、气
实验装置如图：
四、实验步骤
实验过程中基本操作步骤如下：
1.熟悉实验装置各部分的功能与作用；
2.打开通气阀，保持液面与大气相通。观测比较水箱液面为大气压强时各测压管液面高度；
3.液面增压：关闭通气阀、放水阀、截止阀，用打气球给液面加压，读取各测压管液面高度，计算液面下a、b、c各点压强及液面压强p0；
1
9.60
7.80
5.70
10.70
13.70
7.80
7.80
7.80
2
9.60
6.50
4.40
9.40
12.40
6.50
6.50
6.50
3
9.60
4.75
2.65
7.65
10.65
4.75
4.75
4.75
表2油的容重测量与计算成果表
实验条件
次数
水箱液面高程
测压管液面高程
-
-
的平均值
且U型测压管中水面与油水交界面齐平
2.静止流体中，不同断面测压管水头线如何变化？
为常数，静止流体中，不同断面测压管水头线保持不变，测压管水头均相等。
3.根据等压面原理，找出几个等压面。
等压面，在充满平衡流体空间，连接压强相等的各点所组成的面，即空间气压相等的各点所组成的面。根据实验过程，油面与水平面相平时存在一个等压面，a处的连通管液面与容器中液面构成等压面。
使得U型管中油面与水面平齐，记录测压管液面。根据实验结果计算油的容重。
五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)
流体力学实验报告
流体力学实验报告引言流体力学是应用力学研究流体运动规律的学科，包括流体的运动、变形、分布和相互作用等方面。
流体力学在实际应用中涉及到很多领域，如建筑设计、航空航天、海洋工程等。
而在流体力学研究领域，实验是探究流体运动规律的重要途径之一。
本报告将介绍一项流体力学实验——高速旋转圆环的空气动力学特性研究。
实验目的本实验旨在通过对高速旋转圆环的空气动力学特性进行研究，探究圆环旋转对气流运动的影响，验证流体力学理论。
实验原理当空气流经圆环时，由于圆环的旋转，空气也将随之旋转。
研究表明，圆环旋转的方式和转速都会对气流运动方式产生影响，从而影响气体的流动特性。
在实验中，我们将设定不同的圆环旋转速度，通过对气流的测量和分析，探究圆环旋转对空气的影响规律。
实验设备本实验所用设备为实验室专门研究流体力学的高速风洞实验设备。
设备主要由风洞、测量系统和数据采集系统组成。
实验步骤1. 将圆环放置于风洞中央，设定不同的圆环旋转速度，记录气体流动的变化情况。
2. 通过压力探头测量空气流动的压力分布情况，并记录数据。
3. 通过激光干涉仪对气流运动情况进行测量，记录数据。
4. 通过数据采集系统对实验数据进行整理和处理，得出实验结论。
实验结果与分析根据实验数据，我们可以看到，当圆环旋转速度较低时，气流运动的强度较弱，流体的能流分布情况较为均匀，压力分布也较为平缓。
而当圆环旋转速度逐渐加快时，气流中的涡流、湍流等非稳定现象逐渐增多，能流分布情况和压力分布情况也出现了明显的变化。
此外，我们还发现，当圆环旋转速度大到一定程度时，尽管涡流、湍流等现象增多，但气流却会呈现出一定的规则性和稳定性，即轴对称现象。
结论本实验通过对高速旋转圆环的空气动力学特性进行研究，验证了流体力学中有关旋转流体运动规律的理论。
实验结果表明，在圆环旋转的条件下，气流会出现涡流、湍流等非稳定现象，但同样也会呈现出一定的稳定性和规则性。
这一实验结果为相关领域的研究提供了参考和支持。
实验流体力学4
习题4-2 在汽车风洞试验中，试验装置如何
模拟真实大气与汽车之间的相对运动，又是 如何模拟地面和汽车、车轮之间的相对运动？
渡桥电厂（英）
为避免悲剧重演，像大型桥梁等的兴建，必须 进行相关风洞试验。
南京大胜关大桥
南京大胜关大桥的风洞试验：
南京大胜关大桥的风洞试验：
南京大胜关大桥的风洞试验：
风洞模型实验：
模型实验：
二.风洞的结构：
1.风洞的类型：
（参考 ：陈克城《流体力学实验技术》）
从构造上看，风洞分为直流式和回流式两种。
水动力学实验
一.水洞：
水洞
二.实验水池：
拖曳水池（船模水池）
船模实验室水池拖车（车速: 5m/s)
船池造波机
旋臂水池
实验水槽
自循环水槽
自循环水槽：
自循环水槽：
自循环水槽：
第4章 风洞和水槽实验
习题4-1 画简图表示直流式风洞与回流式风
洞分别由那些主要部分组成，说明各部分的 功用。
三.特殊用途风洞：
1.压力风洞（或称变密度风洞）： 压力风洞内的空气压强可调节到20多个大气压， 用于模拟大雷诺数流动，此种风洞一般采用环形回流 式风洞。
2.冰风洞： 冰风洞就是附有制冷系统的常规低速风洞，气温 可达-40˚C，可模拟飞机飞行中的结冰过程。
3.激波管风洞：
激波管风洞可获得10马赫以上的气流速度，气流 温度可达10000˚K。 4.大气边界层风洞：
(2).对扩散段的要求：
扩散段的主要作用是使气流扩张，降低流速，以恢 复静压。目的是减少能量损失，降低能耗。 1）.扩散段有一定的锥角，并尽量避免边界层 分离。
2).可采用分流板、漩涡发生器、边界层控制 器等方法防止边界层分离。
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重量m/(kg)
时间t/(s)
流量Q/(cm3/s)
测压管读数p/γ/(cm)
1
2
3
4
5
6
1
1.658
16.6
99.88
15.80
19.50
19.20
19.10
5.50
3.70
2
1.690
17.6
96.02
16.90
20.50
20.10
20.00
7.00
5.20
3
1.558
16.5
94.42
17.80
《流体力学与水泵实验》实验报告
开课实验室：DS2A1292011年5月14日
学院
动力工程学院
年级、专业、班
热能与动力工程09级4班
姓名
陈兴
成绩
课程
名称
流体力学
实验项目
名称
局部水头损失实验
指导教师
江岸
教师评语
教师签名：
年月日
一、实验目的
1.掌握三点法、四点法测量局部水头损失与局部阻力系数的技能。2.验证圆管突然扩大局部阻力系数公式及突然缩小局部阻力系数经验公式。3.加深对局部水头损失机理的理解。
7.71
17.51
1.65
2.83
0.37
2.88
5
90.33
0.47
22.37
7.32
18.22
1.60
2.54
0.35
2.74
注：表2的计算公式在实验原理中已经写出
实测突扩系数平均值0.60，实测突缩系数平均值0.38
理论突扩系数为0.60，理论突缩系数为0.37
六、实验结果及分析
实验结果：
理论突扩系数为0.60，理论突缩系数为0.37
3.全开流量调节阀（注意第6管能读数），用重量法测量Q和各种液面高程h1—h6，然后关小调节阀，每次使第6管液面上升1.5cm左右，再测Q和h1—h6（重复此步，共测量5次）。
4.关闭流量调节阀，再次检查液面是否齐平。
5.记录、整理、计算数据。
五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)
1.仪器相关参数：
2
96.02
10.21
27.11
0.53
21.03
0.20
5.88
9.87
27.67
0.51
21.61
0.15
5.91
0.60
5.89
4
92.68
9.51
28.21
0.49
22.39
0.15
5.67
0.60
5.67
5
90.33
9.03
28.43
0.47
22.87
0.15
5.41
2.对于突然扩大管道：(1)实测值
其中，则；(2)理论值，
3.对于突然缩小管道：(1)实测值
其中，，则；
(2)理论值，
三、使用仪器、材料
局部水头损失实验仪，称重仪，水桶，秒表。
四、实验步骤
1.记录仪器参数。
2.打开电源供水，待水箱溢流恒定后全开流量调节阀，排除管道内气体后，关闭流量调节阀，检查液面是否齐平（任意两管差不超过1mm）。
二、实验原理
1.由于流动边界的急剧变化所产生的阻力称为局部阻力，克服局部阻力引起的水头损失称为局部水水头损失。为满足工程需要，使断面形状、面积大小和流动方向改变，从而流动边界产生各种各样的突变，这些突变甚至还可能是他们的某几种变化的综合形式。从内部机理上讲，由于局部阻力可能由不同的因素造成的，很难用一个公式表示，通常，局部水头损失用局部阻力系数ζ和柳树水头的乘积表示，即
仪器编号：3；测点管段直径：d1=0.93cm，d2=d3=d4=1.95cm，d5=d6=0.98cm；测点间距：L1-2=12cm，
L2-3=24cm，L3-4=24cm，L4-B=6cm，LB-5=6cm，LB-5=6cm。
取g=980cm/s2，取α=1。
2.实验记录与计算：
表1：测试数据记录表
21.10
20.80
20.70
8.30
6.70
4
1.520
16.4
92.68
18.70
21.90
21.60
21.50
9.80
8.20
5
1.662
18.4
90.33
19.40
22.40
22.10
21.90
10.90
9.40
表2：实验数据计算表(由于纸张大小受限，部分中间数据舍去)单位：cm
局部阻力形式
序号
流量Q/(cm3/s)
前断面(1\4)
后断面(2\5)
前后断面实测沿程水头损失hf
实测局部水头损失
hj
实测局部阻力系数
ζ
理论局部水头损失
hj’
理论局部阻力系数
ζ’
αv2
/2g
总水头H
αv2/2g
总水头H
突然扩大
1
99.88
11.04
26.84
0.57
20.07
0.15
6.62
0.60
6.59
0.60
0.60
5.39
突然缩小
1
99.88
0.57
19.67
8.95
14.45
1.85
3.37
0.38
3.35
0.37
2
96.02
0.53
20.53
8.28
15.28
1.85
3.40
0.41
3.09
3
94.42
0.51
21.21
8.00
16.30
1.65
3.26
0.41
2.99
4
92.68
0.49
21.99
实测突扩系数平均值0.60，实测突缩系数平均值0.38
理论、实测局部水头损失见实验数据记录
总体上误差较小
误差分析:
1，实验中由于实验管道长度的限制和流动的干扰，会给实验带来一些误差;
2，在测量流量时，由于操作者的因素也会造成一些误差;
3，由于没调节一次流量须稳定一段时间，在测试中每次不一定会把稳定的时间把握好久开始测量也会造成实验误差。