阻力系数的测定
实验三 管路局部阻力系数测定实验
实验三 管路局部阻力系数测定实验一、实验目的要求：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表达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验与分析，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、实验成果及要求1.记录计算有关常数。
实验装置台号Nod 1=D 1= 1.4 cm ， d 2=d 3= d 4= D 2=1.9 cm ， d 5=d 6=D 3= 1.4 cm ， l 1—2=12cm ， l 2—3=24cm ，l 3—4=12cm ， l 4—B =6cm ， l B —5=6cm ， l 5—6=6cm ，221)1(A A e -='ξ= 0.21 ，)31(5.05A A s -='ξ= 0.23 。
2．整理记录、计算表。
表1 记录表表2 计算表3．将实测ζ值与理论值（突扩）或公认值（突缩）比较。
三、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：1）不同R e 的突扩ξe 是否相同？2）在管径比变化相同的条件下，其突扩ξe 是否一定大于突缩ξs ？ 答：由式gvh 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：2211⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=A A eζ突缩：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=2115.0A A s ζ 则有()()212212115.0115.0A A A A A A K es-=--==ζζ当 5.021〈A A或707.021〈d d时，突然扩大的水头损失比相应的突然收缩的要大。
在本实验最大流量Q 下，突然扩大损失较突然缩小损失约大一倍，即817.160.3/54.6==js je h h 。
21d d 接近于1时，突然扩大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？ 答：流动演示仪1-7型可显示突扩、突缩、渐扩、渐缩、分流、合流、阀道、绕流等三十多种内、外流的流动图谱。
化工原理实验~流体流动阻力系数的测定实验报告
流体流动阻力系数的测定实验报告一、实验目的：1、掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。
2、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。
3、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系数Re和相对粗糙度的函数。
4、将所得光滑管的λ—Re方程与Blasius方程相比较。
二、实验器材：流体阻力实验装置一套三、实验原理：1、直管摩擦阻力不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然变化，产生局部阻力。
影响流体阻力的因素较多，在工程上通常采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下。
流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关，可表示为△P=f (d, l, u,ρ,μ,ε)引入下列无量纲数群。
雷诺数Re=duρ/μ相对粗糙度ε/ d管子长径比l / d从而得到△P/(ρu2)=ψ(duρ/μ，ε/ d， l / d)令λ=φ（Re，ε/ d）△P/ρ=（l / d）φ（Re，ε/ d）u2/2可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系,这种关系可=△P/ρ=λ（l / d）u2/2用试验方法直接测定。
hf——直管阻力，J/kg式中，hfl——被测管长，md——被测管内径，mu——平均流速，m/sλ——摩擦阻力系数。
当流体在一管径为d的圆形管中流动时，选取两个截面，用U形压差计测出这两个截面间的静压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。
根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式，即可求出摩擦阻力系数。
改变流速可测出不同Re下的摩擦阻力系数，这样就可得出某一相对粗糙度下管子的λ—Re关系。
（1）、湍流区的摩擦阻力系数在湍流区内λ=f（Re，ε/ d）。
对于光滑管，大量实验证明，当Re在3×103~105范围内，λ和Re的关系遵循Blasius关系式，即λ=0.3163 / Re0.25对于粗糙管，λ和Re的关系均以图来表示。
局部阻力系数测定实验报告
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。
直管阻力系数测定
直管阻⼒系数测定实验⼀直管阻⼒系数的测定、实验⽬的测定⽔在不同流速下流过圆形直管时的摩擦阻⼒，并标绘直管摩擦阻⼒系数λ与雷诺准数R e 之间的关系曲线。
⼆、基本原理由于流体具有粘性，在管道内流动时产⽣流动摩擦阻⼒，这种阻⼒⼀般⽤压头损失h f或压强差ΔP f表⽰。
在实验设备上取⼀段直管，两端分别与U 型压差计相连，直管段的压头损失h f即可由U型管压差计测得。
流体流过直管的摩擦阻⼒系数λ可按范宁公式计算：P f L u 2hfg d 2 g式中：h f ──直管摩擦阻⼒，m；ΔP f ──压强降，Pa；ρ──⽔的密度，kg/m3；g──重⼒加速度，m/s2；λ──摩擦阻⼒系数；L──直管长度，m；d──直管内径，m；u──⽔在管内的流速，m/s。
三、实验装臵实验装臵流程如附图所⽰，以⽔为⼯作介质，⽔⾃⽔槽经离⼼泵送⼊管道，所⽤管道为D g40聚丙烯塑料管（内径36.9mm，测量间隔段长2m）和D g6铜管（内径6mm，测量隔断长 1.8m）。
D g40 管测取湍流状态下的数据，⽔流量由计量槽计量，管道阻⼒压降⽤倒臵的U型管压差计测量。
D g6 管测取滞流状态下的数据，⽔流量⽤玻璃量筒计量，管道阻⼒⽤静压指⽰计测量。
四、实验步骤⾸先熟悉实验设备、流程、仪表使⽤⽅法，在此基础上按以下步骤进⾏实验。
⒈⽤⼿搬动离⼼泵联轴器，泵轴必须转动灵活；⒉关闭阀1、3、4、5、6，打开阀2，合上电源电闸（闸⼑要按到底！），然后按电器盒上绿⾊按钮，启动⽔泵给⽔；⒊缓慢打开阀1，⽚刻后计量槽上⽅管道出⼝处有⽔流出，观察D g40 管的倒臵U型管压差计，（阀 1 未打开前两指⽰⽔柱应等⾼，否则关阀1检查原因，排除压⼒引线内的⽓泡），把⽔流量调到最⼤，此时即可开始测取数据，先测D g40管数据，在计量槽⽤秒表计量⽔流量（液⾯标尺单位换算值为0.31l/mm ）同时记取倒臵U型管的压差，⽤阀 1 调节⽔流量，从⼤到⼩共测取10个左右流量下的数据。
实验三局部阻力系数的测定
实验三局部阻力系数的测定
静态压力测试是测量局部阻力系数的一种有效方法。
本实验旨在通过静态压力测试的
方法，测定一些流体中的局部阻力系数。
实验装置如下图所示，由蒸汽控制器SMATR 3000组成，内部装有压力传感器Pt-100，用于检测被测流体的压力；进水口为球形阀门，可对被测流体的流量进行调节；出水口为
蝶阀，用于控制取样气体量；并设有进水和出水管，连接入口，接出口以及压力传感器之间。
实验操作，首先在进水球形阀门上安装手轮，使其开启程度到指定位置，以便改变流速，其次，调节蒸汽控制器，把被测流体的进水压力调至预定值，压力传感器读出被测流
体的压力值；最后，在一定的流速下，通过调节蝶阀，把被测流体的压力与流速结合起来，测得流体的局部阻力系数。
实验结果表明，当流速恒定时，随着被测流体的进水压力的增加，求出的局部阻力系
数也有所增加。
另外，在实验过程中，还要及时对入口管道中的垃圾进行清扫，以保证实
验测量的精确度。
流体管路流动阻力系数的测定
流体管路流动阻力系数的测定1 绪论流体基本理论为物理设计工程提供了基本的设计和分析方法，而流体管路流动阻力系数是求解流体传动系统、蒸汽系统、水喷射柴油发动机系统等的基本模型，已广泛地用于工程设计和实验测试的方法中。
应用阻力系数来分析流体流动在管路系统中的分布特性及流动状态，对工程设计中的管路系统有重要的导向作用，其精确的测试对工程实际应用至关重要。
2 流体管路流动阻力系数的测定主要从两个方面考虑，即实验测定管路内部阻力系数和实验测定管路外部阻力系数。
实验参数主要包括管路外表面断面积、流体性能参数、流体流量和管路弯曲参数等，其中流体性能参数对实验结果影响最大。
（1）内部阻力系数测试管路内部阻力基本理论分析公式是：f = 0.0775(N/D)(ρ/μ)0.5。
其中f是管道内部阻力系数，N为流体质量流量，D为管径，ρ为流体密度，μ为流体粘度。
另外，直管情况下，管路内部阻力系数计算公式f = 0.0225(N/D2)(ρ/μ)0.5，弯曲情况下，管路内部阻力系数计算公式f = 0.075(N/D2)(ρ/μ)0.5。
管路内部阻力系数测试一般采用内部试验管路，通过在里头装压力表，测量管路端部压力差，得到阻力系数f。
流体流动在管路系统中的外部阻力系数的近似计算公式是：f = k/D，其中f是管道外部阻力系数，k是摩擦係数，D为管径。
外部阻力系数测试一般采用蒙特卡洛试验，一般原理是通过在不同管路中改变流体流量，来获得不同的阻力表达式，从而求取摩擦係数。
3 结论流体管路流动阻力系数是求解流体传动系统、蒸汽系统、水喷射柴油发动机系统等的基本模型，精确的测试对工程实际应用至关重要。
管路内部阻力系数的测试主要通过在管路内安装压力表，测量压降求出；外部阻力系数测试一般采用蒙特卡洛法，通过获得不同的阻力表达式求取摩擦係数。
1阻力系数和升力系数的计算
1阻力系数和升力系数的计算阻力系数和升力系数是空气动力学中重要的参数，用于描述物体在空气中运动时所受到的阻力和升力的大小。
下面将详细介绍阻力系数和升力系数的计算方法。
1. 阻力系数（Drag Coefficient）的计算：阻力系数是指物体在空气中运动时所受到的阻力与空气动压（Dynamic Pressure）的比值，通常用符号Cd表示。
可以通过实验或者数值模拟来计算阻力系数。
以下是一种常用的计算阻力系数的方法：1.1实验测定法：实验测定法是通过在实验室或者大型风洞中对物体进行测试来获得阻力系数的数值。
具体步骤如下：1.1.1在测试中使用的物体要有特定的几何形状和流动条件，例如圆柱体、球体或者翼型等。
1.1.3测量流体静压力和动压力，然后计算动压力。
1.1.4通过将测定的阻力力除以流体动压力来计算阻力系数。
1.2数值模拟法：数值模拟法是利用计算流体力学（CFD）方法对物体在特定流动条件下的阻力进行计算。
CFD是通过数值方法分析流体的运动和相互作用的方法。
下面是数值模拟法的一般步骤：1.2.1 选择适当的数值模拟软件，例如ANSYS Fluent、OpenFOAM等。
1.2.2根据物体形状和流动条件建立几何模型，并设置边界条件和求解参数。
1.2.3进行数值模拟计算，求解流体流动的速度、压力、温度等物理量的分布。
1.2.4从数值模拟结果中提取阻力力，然后计算阻力系数。
2. 升力系数（Lift Coefficient）的计算：升力系数是指物体在空气中运动时所产生的升力与空气动压的比值，通常用符号Cl表示。
升力系数的计算方法与阻力系数类似，可以通过实验测定法和数值模拟法来获得。
2.1实验测定法：实验测定法可以通过在实验室或者风洞中对物体进行测试来获得升力系数的数值。
具体步骤如下：2.1.1选择适当的实验方法和设备，例如在模型上安装压力传感器或者力传感器。
2.1.2进行实验测量，通过测量压力或者力的分布来获得物体所产生的升力。
阻力系数的测定
阻力系数的测定一、实验目的1. 掌握管道摩擦阻力系数的测定方法，2. 寻找阻力系数和雷诺准数之间的关系。
二、实验原理1. 流体流动的阻力及阻力系数由于流体粘性的存在，流体在流动的过程中会发生流体间的摩擦，从而导致阻力损失。
层流时阻力损失的计算式是由理论推导得到的；湍流时由于情况复杂得多，未能得出理论式，但可以通过实验研究，获得经验的计算式。
根据管路差异和实验研究犯法的不同，通常将阻力损失分为两类：流体通过直观的阻力称为直管阻力（或沿程阻力），流体流过管件（弯头、三通等）和阀门等的阻力称为局部阻力。
通过因此分析，可将二者表示为：g u d l H f 22λ= （直管）2'2f u H g ζ= （局部）总阻力就是二者之和。
在上面的式子中，λ称作直管阻力系数，ζ称为局部阻力系数。
在计算流体流动阻力时，必须先计算阻力系数。
通过大量的实验证明，阻力系数与利诺准数和管路的相对粗糙度（ε/d ）有关，即：((,)du f d ρελζμ=或）对于特定的管道，阻力系数仅与流体的流动型态，即雷诺准数有关。
测定不同流量下的阻力系数以及雷诺准数，通过做图或拟合，即可找到阻力系数和雷诺准数之间的关系。
2. 阻力系数的测定原理对于不可压缩流体在两测压点间列柏努利方程：fe H g u g p z H g u g p z +++=+++2222222111ρρ对于水平管道，当管径不变，且无外加能量，即：0=e H , 21z z =, 21u u =则有R g p p H f ∆=-=ρ21又阻力损失可表示为：g u d l H f 22λ= （直管）g u H f 22ζ= （局部）因此22lu Rd g ∆=λ 22u R g ∆=ζ上述各式中：λ—直管阻力系数 ζ—局部阻力系数∆R —压力计内指示液高度差，m 液柱。
若指示液与流体不同，须对∆R 进行换算。
d —管径 l —管长u —流速，m/s, 其值为流量除以管道截面积, 即24d V A V u s s ==V s —流量，m 3/s 二、实验流程水阀三、实验方法1. 准备工作在实验开始前，先向水槽中注入三分之二容积的清洁水，然后关闭除Dg 25内螺纹截止阀以外的所有阀门。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
阻力系数的测定
一、实验目的
1. 掌握管道摩擦阻力系数的测定方法，
2. 寻找阻力系数和雷诺准数之间的关系。
二、实验原理
1. 流体流动的阻力及阻力系数
由于流体粘性的存在，流体在流动的过程中会发生流体间的摩擦，从而导致阻力损失。
层流时阻力损失的计算式是由理论推导得到的；湍流时由于情况复杂得多，未能得出理论式，但可以通过实验研究，获得经验的计算式。
根据管路差异和实验研究犯法的不同，通常将阻力损失分为两类：流体通过直观的阻力称为直管阻力（或沿程阻力），流体流过管件（弯头、三通等）和阀门等的阻力称为局部阻力。
通过因此分析，可将二者表示为：
g u d l H f 22
λ
= （直管）
2
'
2f u H g ζ
= （局部）
总阻力就是二者之和。
在上面的式子中，λ称作直管阻力系数，ζ称为局部阻力系数。
在计算流体流动阻力时，必须先计算阻力系数。
通过大量的实验证明，阻力系数与利诺准数和管路的相对粗糙度（ε/d ）有关，即：
((
,)du f d ρε
λζμ=或）
对于特定的管道，阻力系数仅与流体的流动型态，即雷诺准数有关。
测定不同流量下的阻力系数以及雷诺准数，通过做图或拟合，即可找到阻力系数和雷诺准数之间的关系。
2. 阻力系数的测定原理
对于不可压缩流体在两测压点间列柏努利方程：
f
e H g u g p z H g u g p z +++=+++222
2
222111ρρ
对于水平管道，当管径不变，且无外加能量，即：
0=e H , 21z z =, 21u u =
则有
R g p p H f ∆=-=
ρ2
1
又阻力损失可表示为：
g u d l H f 22
λ
= （直管）
g u H f 22
ζ
= （局部）
因此
22lu Rd g ∆=λ 22u R g ∆=
ζ
上述各式中：
λ—直管阻力系数 ζ—局部阻力系数
∆R —压力计内指示液高度差，m 液柱。
若指示液与流体不同，须对∆R 进行换算。
d —管径 l —管长
u —流速，m/s, 其值为流量除以管道截面积, 即
2
4d V A V u s s ==
V s —流量，m 3/s 二、实验流程
水阀
三、实验方法
1. 准备工作
在实验开始前，先向水槽中注入三分之二容积的清洁水，然后关闭除Dg 25内螺纹截止阀以外的所有阀门。
检查各个压差计的接头是否牢固、严密；小旋塞的转动是否灵活。
2. 操作步骤
（1）关闭控制阀，2个光滑管引压阀，关闭其余引压阀，启动泵。
（2）系统排气
总管排气：先将控制阀开足然后再关闭，重复三次，目的为了使总管中的大部分气体被排走，然后打开总管排气阀，开足后再关闭，重复三遍。
引压管排气：每次测直管阻力或测局部阻力时，打开相应的引压管放气阀，开、关重复三次。
压差计排气：依次分别打开放气阀，开、关重复三次。
（3）检验排气是否彻底是将控制阀开至最大，再关至为零，看压差变送器计读数，若前后读数相等，则判断系统排气彻底；若前后读数不等，则重复上述（2）步骤。
由于系统的流量计量采用涡轮流量计，其小流量受到结构的限制，因此，从大流量做起，实验数据比较准确。
（4）实验布点
由于R e在充分湍流区时，λ～Re的关系是水平线，所以在大流量时少布点，而Re在比较小时，λ～Re的关系是曲线，所以小流量时多布点。
先将控制阀开至最大，读取流量显示仪读
数F大，然后关至压差显示值约0.3Kpa时，再读取流量显示仪读数F小，在F小和F大二个读数之间布14～16个点。
（5）实验结束后，关闭泵，上及数据处理。
3. 注意事项
(1) 实验过程中，循环水始终保持清洁，注意不要将杂物掉入水槽中。
(2) 开泵前检查水泵能否转动，开泵后注意观察泵出口压力表指针是否升起? 泵的运转是否正常? 否则，应停泵检查。
(3) 开泵和停泵前均应先关闭泵出口调节阀，开启阀门时操作应缓慢，防止大起大落，以免影响测量结果和冲跑水银。
(4) 在该装置上进行的实验要在多人合作下才能完成，因此，人人必须认真负责，坚守岗位，以免个人失误影响全组实验的顺利进行。
四、思考题
1．为什么要测定阻力系数？
2．实验中应注意哪些事项？
流体流动阻力测定》实验数据计算机处理
表一实验原始数据记录
流量计示值直管阻力阀门阻力
Qv 左右R
1左右R
2
1 81
2 3.811 6.214 2.40
3 9.411 0.647 8.764
2 687 4.099 5.932 1.83
3 8.247 1.837 6.41
3 600 4.291 5.731 1.4
4 7.451 2.611 4.84
4 490 4.523 5.531 1.008 6.661 3.434 3.227
5 402 4.672 5.362 0.69 6.142 3.932 2.21
6 354 4.762 5.311 0.549 5.892 4.199 1.693
7 297 4.812 5.243 0.431 5.651 4.432 1.219
8 208 4.911 5.148 0.237 5.343 4.743 0.6 表二实验数据计算处理
R 1修正值/KPa u/m·s-1λRe R
2
修正值/KPa ξ
30.337 7.236 0.012 162072.4 4.309 0.889 23.141 6.122 0.013 137122.9 3.152 0.908 18.179 5.347 0.013 119758.0 2.380 0.899 12.726 4.367 0.014 97802.3 1.587 0.899 8.711 3.582 0.014 80237.8 1.087 0.915 6.931 3.155 0.015 70657.2 0.832 0.904 5.441 2.647 0.016 59280.2 0.599 0.924
2.992 1.854 0.018 41516.1 0.295 0.928
阻力系数（ξ）的平均值0.908 表三实验处理中的相关常数项
实验装置L(管长) d(直管) d(阀门) 仪器常数水温t/℃2m 0.021m 0.032m 324.15次/升 23.1
其它参数ρ(Hg)/Kg·m-313600 常数g/m·s-2ρ（水）/Kg·m-3998.2 9.81
μ（水)/Pa·s0.9359×10-3实验日期
ρ(CCl3)/Kg·m-31489 2006-11-2。