西安交通大学流体力学边界层测定实验报告
西安交通大学流体力学边界层测定实验报告2
实验数据处理及计算：
150mm截面数据
250mm截面数据
数据结果分析：
1.由雷诺数判断流态：
临界雷诺数Re=3∗10
流态判断：150mm截面为层流流动
250mm截面为层流向紊流过度区域2.根据边界层的速度分布判断流态：
由绘制的曲线分析，实测曲线均与紊流理论曲线吻合较好。
判断结果为：150mm截面、250mm截面均为紊流流态
3.根据边界层厚度判断流态：
层流：δ=5∗√υx
V
紊流：δ=0.37*υ1
5*x
由以上数据判断结果为：150mm截面流态为：紊流250mm截面流态为：紊流
实验总结与思考：
通过如上三种方法认为，通过实验，该平板模型在实验流场中，150mm截面处与250mm界面处均为紊流流态。
原因可能是风洞中流速过快，以及1截面选择过于靠后，因而测不到或测得层流流态。
建议下次试验对100mm截面进行测试。
思考题：
1.流体的流动状态受到哪些因素的影响？
答：Re=LVρ/μ,影响因素有特征长度L，,流速u,流体密度ρ,流体粘度μ.而温度会影响流体的粘度和密度。
2.为何层流和紊流呈现不同的速度分布规律？
答：两种状态和流动的雷诺数雷诺数小,意味着流体流动时各质点间的粘性力占主要地位,流体各质点平行于管路内壁有规则地流动,呈层流流动状态.雷诺数大,意味着惯性力占主要地位,流体呈紊流流动状态。
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。
边界层理论(Boundary layer theory)--西安交大
）之外的流体速度就形成：润湿→附着→内摩擦力→减速→梯度
边界层内：沿板面法向的速度梯度很边界层外：不存在速度梯度或速度梯度
流体在平板上流动时的边界层：
流动边界层：存在着较大速度梯度的流体层区域，即流速降为主体流速的99％以内的区域。
边界层厚度：边界层外缘与壁面间的垂直距离。
层流边界层：在平板的前段，边界层内的流型为层流。
湍流边界层：离平板前沿一段距离后，边界层内的流
直管内：流体须经一定的距离才能形成稳定的边界层。
由于总流量不变，中心流速增加。
边界层占据整个管截面。
与物体的长度相比，边界层的厚度很小；边界层内沿边界层厚度的速度变化非常急边界层沿着流体流动的方向逐渐增厚；
边界层中各截面上的压强等于同一截面上在边界层内粘滞力和惯性力是同一数量级边界层内流体的流动存在层流和紊流两种
圆柱后部：猫眼
扩张管（上壁有抽吸）
B
S′
A
涡，这种旋涡具有一定的脱落频率，称为卡门涡街.
湍流产生的原因：
湍动强度
在模型实验中，模拟湍流，要求雷诺数和湍动强边界层的转变、分离以及热量和质量传递系数等
依微分方程的个数：零方程模型、一方
FLUENT软件在化学处理领域主要可应用 于：
燃烧 干燥 过滤 传热和传质 材料处理 混合 反应 分离 蒸馏 喷射控制 成型 焚化 测量/控制 聚合 沉淀 通风
。
流体力学综合实验-实验报告
. . 实验报告课程名称： 过程工程原理实验 指导老师： 成绩：_________________ 实验名称： 流体力学综合实验 实验类型：___ __同组学生： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得Ⅰ、流体流动阻力测定一、实验目的⑴掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。
⑵测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re 的关系，验证在一般湍流区λ与Re 的关系曲线。
⑶测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。
⑷识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。
二、基本原理⑴直管阻力摩擦系数λ的测定流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：2122ff p p p l u h d λρρ∆-=== ⑴即 22fd p lu λρ∆=⑵Re du ρμ=⑶采用涡轮流量计测流量V2900Vu d π=⑷用压差传感器测量流体流经直管的压力降f p ∆。
根据实验装置结构参数l 、d ，流体温度T （查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流量V 、压力降 ΔPf，求取Re 和λ，再将Re 和λ标绘在双对数坐标图上。
⑵局部阻力系数ζ的测定流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径流动时平均动能的某一倍数，这种方法称为阻力倍数法。
即：'2'2ffp u h g gζρ∆== ⑸ 专业： 化学工程与工艺姓名：学号：日期：2013/9/29地点：教十1208装订线故'22fpuζρ∆=⑹根据连接管件或阀门两端管径中小管的直径d，流体温度T（查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流量V、压力降ΔPf ’，通过式⑸或⑹，求取管件（阀门）的局部阻力系数ζ。
三、实验装置与流程实验装置如下图所示：1、水箱2、离心泵3、压差传感器4、温度计5、涡轮流量计6、流量计7、转子流量计8、转子流量计9、压差传感器 10、压差传感器 11、压差传感器 12、粗糙管实验段 13、光滑管实验段 14、层流管实验段 15、压差传感器 16、压差传感器 17、局部阻力 18、局部阻力图1 实验装置流程图装置参数：名称材质管径/mm 测量段长度/mm光滑管不锈钢管21 1000粗糙管镀锌铁管22 1000局部阻力闸阀22 640局部阻力截止阀21 620四、实验步骤⑴首先对水泵进行灌水，然后关闭出口阀，打开电源，启动水泵电机，待电机转动平稳后，把泵的出口阀缓缓开到最大。
流体力学边界层实验报告
10 实验测得值曲线
8 层流理论曲线
6
紊流理论曲线
4
2
0 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200
12
10 实验测得值曲线
8 层流理论曲线
6 紊流理论曲线
4
2
0 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1. 0.827 0.867 0.907 0.940 0.960 0.972 0.994 1.000 0.998 速度 比 0.703 0.784 0.837 0.877 0.914 0.944 0.954 0.986 0.995 1.000 1.000
层流理论 速比 0.081 0.258 0.427 0.584 0.723 0.839 0.928 0.983 1.000 0.973 0.898 层流理论 速比 0.085 0.273 0.451 0.614 0.756 0.871 0.953 0.995 0.992 0.937 0.825
紊流理论 速比 0.647 0.765 0.824 0.866 0.898 0.924 0.946 0.966 0.984 1.000 1.014 紊流理论 速比 0.646 0.764 0.823 0.865 0.897 0.923 0.945 0.965 0.983 0.998 1.013
2
12
微压计读数 △h（mm） 70.1 62.8 57.0 53.0 48.8 45.1 42.9 41.5 38.9 38.2 38.4 压强计读数 （pa） 215.92 192.76 176.22 163.08 150.48 139.72 136.40 124.40 120.92 119.08 119.16
《流体力学》实验报告书2
流体力学实验报告书编者xxxxx班级学号姓名指导老师xxxxxx建筑环境与设备工程实验室二O一O年六月流体力学实验报告书目录实验一静水压强特性实验 (2)实验二伯努利方程实验 (3)实验三文丘里流量计流量系数测定实验 (5)实验四动量定律实验 (7)实验五雷诺数实验 (9)实验六毕托管测流速实验 (10)实验七沿程水头损失实验 (11)实验八局部阻力损失实验 (14)实验一 静水压强特性实验实验时间 指导老师 组号一、实验数据记录及计算实验装置编号 数据记录计算用表见表1 表1 单位：mm实验条件序号水箱液面高度▽0开口管液面高度 ▽H静压强水头测压管水头o h ∆W h ∆w owO h h γγ∆∆=A H AP ∇-∇=γBH BP ∇-∇=γZ A + γAPZ B +γBPP=0 1 P>01 2 P<01 2注：表中基准面选在 ，A ∇＝ ，B ∇＝ 。
二、思考题1． 如果测压管（U 形管）管径太细，对测压管液面读数有何影响？2． 当P O <0时，试根据实测数据确定水箱的真空区域？实验二 伯努利方程实验实验时间 指导老师 组号一、试验数据记录与整理1、记录有关度数 实验装置编号No d 1= ㎝，d 2= ㎝，d 3= ㎝，d 4= ㎝2、测读记录Z+γP值表表1 Z+γP（单位：cm ）值表 流量(cm 3/s) 基准线选在序号 测点编号 流量 Ⅰ ⅡⅢⅣ1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 23、速度水头值计算表 表2 速度水头计算表 管径cm Q= cm 3/s Q= cm 3/sQ= cm 3/sd 1A cm 2vcm/s v 2/(2g) cm Acm 2 vcm/s v 2/(2g) cm Acm 2 vcm/s v 2/(2g)cm d 2 d 3 d 44、总水头Z+γP＋gav 22值计算表表3 总水头Z+ P＋gav 22值计算表序号 测点编号 流量 ⅠⅡⅢⅣ1 2 3二、思考题1、流量增大，测压管水头线有何变化？为什么？2、毕托管所测试的总水头线与实测（体积法测流）的总水头线，一般略有差异，试分析其原因。
流体力学综合实验报告
浙江大学化学实验报告课程名称：过程工程原理实验甲实验名称：流体力学综合实验指导教师：专业班级：姓名：学号：同组学生：实验日期：实验地点：Ⅰ流体流动阻力的测定一、实验目的1）掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。
2）测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内λ与Re的关系曲线。
3）测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。
4）识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。
二、试验流程与装置图 1 流体力学综合实验流程示意图三、基本原理1.流量计校核通过计时称重对涡轮流量计读数进行校核。
2.雷诺数求解Re=ρudμ (1)u=V900πd2 (2)式中：V----流体流量，m3ℎ⁄3.直管阻力摩擦系数λ的测定流体水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：ℎf=Δp fρ=λldu22 (3)即λ=2dΔp fρlu2 (4)式中：Δp f----直管长度为l的压降，Pa4.局部阻力系数ξ的测定阻力系数法：流体通过某一管件（阀门）时的机械能损失可表示为流体在管径内流动时平均动能的某一倍数，即：ℎf′=Δp f′ρg=ξu22g (5)即ξ=2Δp f′ρu2 (6)式中：Δp f′----局部阻力压力降，Pa局部阻力压力降的测量方法：测量管件及管件两端直管（总长度为l′）总的压降为∑Δp，减去其直管段的压降，该直管段的压降可由直管阻力Δp f（长度为l）实验结果求取，即Δp f′=∑Δp−l′lΔp f (7)四、实验步骤1）离心泵灌水，关闭出口阀（23），打开电源，启动水泵电机，待电机转动平稳后，把泵的出口阀（23）缓缓开到最大；2）对压差传感器进行排气，完成后关闭排气口阀，使压差传感器处于测量状态；3）开启旁路阀（24），选定自最小到最大若干流量，对流量计做流量校核试验；4）开启流量调节阀（21），先调至最大流量，然后在最小流量1m3ℎ⁄之间再连续取8组等比数据，每次改变流量，待流量稳定后，，记录压差、流量、温度等数据；5）实验结束，关闭出口阀（23），停止水泵电机，清理装置。
流体力学综合实训报告范文
一、实训目的本次流体力学综合实训旨在通过实际操作和实验，加深对流体力学基本理论的理解，掌握流体力学实验的基本方法和技能，提高分析问题和解决问题的能力。
通过实训，使学生能够熟练运用流体力学原理解决实际问题，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
二、实训内容1. 流体力学基本实验（1）流体静力学实验：通过测量不同深度下的液体压强，验证流体静力学基本公式。
（2）流体运动学实验：通过测量不同位置的流速和流线，研究流体运动规律。
（3）流体动力学实验：通过测量不同形状的物体在流体中的阻力，分析流体动力学特性。
2. 流体力学综合实验（1）流体流动可视化实验：通过实验观察流体流动状态，分析流动特点。
（2）管道流动实验：通过测量管道内流体流动参数，研究管道流动特性。
（3）湍流流动实验：通过测量湍流流动参数，研究湍流流动特性。
三、实训过程1. 流体静力学实验（1）实验原理：根据流体静力学基本公式，测量不同深度下的液体压强，验证公式。
（2）实验步骤：①将实验装置组装好；②将液体注入实验装置；③在不同深度处测量液体压强；④记录实验数据。
（3）实验结果分析：通过对比理论值和实验值，验证流体静力学基本公式。
2. 流体运动学实验（1）实验原理：通过测量不同位置的流速和流线，研究流体运动规律。
（2）实验步骤：①将实验装置组装好；②将液体注入实验装置；③在不同位置测量流速；④绘制流线。
（3）实验结果分析：通过对比理论值和实验值，研究流体运动规律。
3. 流体动力学实验（1）实验原理：通过测量不同形状的物体在流体中的阻力，分析流体动力学特性。
（2）实验步骤：①将实验装置组装好；②将物体放入实验装置；③测量物体在不同流速下的阻力；④记录实验数据。
（3）实验结果分析：通过对比理论值和实验值，分析流体动力学特性。
4. 流体流动可视化实验（1）实验原理：通过实验观察流体流动状态，分析流动特点。
（2）实验步骤：①将实验装置组装好；②将液体注入实验装置；③观察流体流动状态；④记录实验现象。
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-12.60 20.26 0.83 -364.640 -126.650 20.52 0.832 0.507 0.862
2.95 -36.30
-11.10 20.90 0.85 -364.640 -106.920 21.36 0.867 0.600 0.885
3.45 -36.30
-9.30
21.63 0.88 -364.640 -93.889 21.89 0.888 0.683 0.905
2.45 -36.30 -10.20 21.26 0.87 -364.64 -102.69 24.33 0.87 0.58 0.88
2.95 -36.30
-7.80 22.22 0.91 -364.64 -83.48 25.21 0.90 0.68 0.91
3.45 -36.30
-6.45 22.74 0.93 -364.64 -64.81 26.03 0.93 0.77 0.93
0.95 -36.30 -17.25 18.17 0.74 -364.64 -176.40 20.63 0.74 0.24 0.77
1.45 -36.30 -15.00 19.21 0.78 -364.64 -150.35 22.01 0.79 0.36 0.82
1.95 -36.30 -12.15 20.46 0.84 -364.64 -125.46 23.25 0.83 0.47 0.85
7.45 -36.30
-1.65
24.50 1.00 -364.640 -21.315 24.65 1.000 1.000 1.000
数据结果分析：
1. 由雷诺数判断流态：
Re
微压计
150mm 截面
232594.9
250mm 截面
387658.2
临界雷诺数
流态判断：150mm 截面为层流流动
250mm 截面为层流向紊流过度区域
250mm 截面数据
雷诺数
距前缘 X=250mm 387658.2（微压计） 390031.6（差压传感器）
坐标初值 Y0：0.45mm 边界层厚度 6.95mm(微压计)
6.95mm（差压传感器）
边 界 微 压 计 微 压 计 边 界 速 差压传 差压传 边界 速度 层流 紊流
层 距 静 压 读 数 层 内 度 感器静 感器读 层内 比 理论 理论
3.95 -36.30
-4.35 23.53 0.96 -364.64 -47.89 26.76 0.96 0.85 0.94
4.45 -36.30
-3.60 23.80 0.97 -364.64 -37.34 27.18 0.97 0.91 0.96
4.95 -36.30
-2.55 24.18 0.99 -364.64 -28.56 27.56 0.98 0.96 0.97
层流
1.55
1.46
紊流
4.69
4.57
2.01
2.00
7.05
7.05
由以上数据判断结果为： 150mm 截面流态为： 紊流 250mm 截面流态为： 紊流
实验总结与思考：
通过如上三种方法认为，通过实验，该平板模型在实验流场中，
150mm 截面处与 250mm 界面处均为紊流流态。原因可能是风洞中流速
1.45 -36.30
-15.90 19.21 0.78 -364.640 -165.450 18.78 0.762 0.358 0.753
1.95 -36.30
-14.25 19.55 0.80 -364.640 -146.380 19.65 0.797 0.410 0.834
2.45 -36.30
23.19 0.95 -364.640 -51.147 23.56 0.956 0.888 0.953
5.95 -36.30
-3.00
24.02 0.98 -364.640 -33.362 24.21 0.986 0.970 0.978
6.95 -36.30
-2.40
24.24 0.99 -364.640 -23.851 24.56 0.996 1.000 1.000
5.45 -36.30
-2.25 24.18 0.99 -364.64 -23.55 27.76 0.99 0.99 0.99
5.95 -36.30
-1.65 24.50 1.00 -364.64 -20.00 27.91 1.00 1.00 1.00
6.45 -36.30
-1.62 24.51 1.00 -364.64 -18.56 27.97 1.00 1.00 1.00
实验数据处理及计算：
T=25℃
Pa=96.6Kpa
ρ=1.13Kg/m3
ν=1.58×10-5m2 /s
150mm 截面数据
雷诺数
距前缘 X=150mm 232594.9（微压计） 264968.4（差压传感器）
坐标初值 Y0：0.45mm 边界层厚度 5.95mm(微压计)
6.00mm（差压传感器）
2.根据边界层的速度分布判断流态：
差压传感器 264968.4 390031.6
由绘制的曲线分析，实测曲线均与紊流理论曲线吻合较好。
判断结果为：150mm 截面、250mm 截面均为紊流流态
3.根据边界层厚度判断流态：
层流：
紊流：δ=0.37**x
150mm 截面
250mm 截面
δ 微压计实测 5.95mm 压力传感器实测 6.00mm 微压计实测 6.95mm 压力传感器实测 6.95mm
3.95 -36.30
-7.95
22.16 0.90 -364.640 -79.706 22.46 0.911 0.761 0.922
4.45 -36.30
-6.15
22.86 0.93 -364.640 -66.987 22.95 0.931 0.829 0.938
4.95 -36.30
-5.25
过快，以及 1 截面选择过于靠后，因而测不到或测得层流流态。建议
下次试验对 100mm 截面进行测试。
思考题：
1.流体的流动状态受到哪些因素的影响？ 答：Re=LVρ/μ,影响因素有特征长度 L，,流速 u,流体密度ρ,流体粘度μ.而温度会影响流 体的粘度和密度。
2.为何层流和紊流呈现不同的速度分布规律？ 答：两种状态和流动的雷诺数雷诺数小,意味着流体流动时各质点间的粘性力占主要地位, 流体各质点平行于管路内壁有规则地流动,呈层流流动状态.雷诺数大,意味着惯性力 占主要地位,流体呈紊流流动状态。
离 /mmH2 /mmH2 流 速 比 压/Pa 数/Pa 流速
值值
O
O
m/s u/v
m/s
u/V u/V
0.45 -36.30
-21.00 16.28 0.66 -364.640 -214.770 16.29 0.661 0.097 0.676
0.95 -36.30
-18.45 17.59 0.72 -364.640 -184.270 17.87 0.725 0.204 0.769
边 界 微 压 计 微 压 计 边 界 速 差压传 差 压 传 边 界 速 层 紊
层 距 静 压 读 数 层 内 度 感器静 感 器 读 层 内 度 流 流
离 /mmH2O /mmH2O 流 速 比 压/Pa 数/Pa 流速 比 理 理
m/s u/v
m/s
论论
值值
u/V u/V
0.45 -36.30 -20.85 16.36 0.67 -364.64 -210.94 18.64 0.67 0.11 0.69