流体力学边界层实验报告
流体力学实验报告(土木10级)
实验报告开课学院：建筑工程学院实验课程：流体力学教学实验实验项目名称： 1.雷诺实验 2.孔口与管嘴出流实验实验项目性质：教学实验实验时间：专业班级：学生学号与姓名：指导教师：雷诺实验指导书一、实验目的观察管道中不同流量下液体的流动状态的变化情况（层流、紊流及其转变情况），并通过实验测定管道内液体的下临界速度V c从而可以列表计算出下临界雷诺数Re c。
二、实验内容在实验中观察层流、紊流的流态特征，通过实测测定下临界速度的方法计算出下临界雷诺数，并在实验后对雷诺数的影响因素进行分析。
三、实验原理层流条件下，流体质点不发生各向紊动和混杂，流动呈现规则有秩序的成层流动；紊流条件下，由于粘性力对质点的束缚作用降低，质点容易偏离其原来的运动方向，形成无规则的脉动混杂甚至产生可见尺度的涡旋。
在本实验中，颜色水随玻璃管内主流一起流动，颜色水流线代表了管内主流的流动状态。
由流体力学可知：层流与紊流流态的判别标准就是下临界雷诺数Re c，可表示为，式中d为玻璃管内径；ν为流体的运动粘性系数，μ为流体的动力粘性系数，ρ为流体的密度，V c为流体的临界速度。
水的运动粘性系数ν与温度的关系为：。
四、实验装置与仪器1、实验装置2、仪器设备：1）雷诺实验台1套；2）酒精温度计1只；3）秒表1只；4）玻璃量杯1只（刻度为1000ml）。
五、实验步骤1、开启进水开关，向水箱内注水。
到达一定水位高度，并保持适当的溢流，使水箱内水位稳定。
在实验期间如出现水位变化时，应缓慢调节进水开关确保水箱内水位稳定。
2、打开玻璃管放水开关，待管内空气排出后，松开颜色水管开关使颜色水随玻璃管内主流一起流动。
3、缓慢关小放水开关降低管内流速，同时观察玻璃管内颜色水变动情况，直到颜色水变为一条稳定的直线，此时即为紊流转变为层流的下临界状态。
此时需要用体积法测量管道内的流量，即用量杯和秒表测量流量。
具体做法是：用量杯接住管道出口的流量，同时按下秒表计时，等量杯内接住一定量体积的液体后移开量杯并同时按下秒表停止计时，然后用体积除以时间即可计算出流量。
工程流体力学实验
1.40
0
3.500
7.500
3.500
11.000
6.100
19
1.40
0
3.500
6.208
3.500
9.708
0.000
1.292
毕托管测速计算表
编号
6
8
12
14
16
18
备注
测速管读数
44.75
23.9
22.5
14.7
12
11
测压管读数
14.7
15.05
11.85
6.9
9.6
3.5
点流速u（cm/s）
三、使用仪器、材料
自循环供水器、恒压水箱、溢流板、稳水孔板、可控硅无级调速器、实验管道、流量调节阀、接水阀、接水盒、回水管测压计。
四、实验步骤
1、熟悉实验仪器，分清普通测压管和测速管及两者功能上的区别。
2、打开电源，启动供水系统，水箱供水至溢流，排净实验管道内的空气后关闭流量调节阀。检查所有的测压管液面是否齐平，若不平需查明原因并排除气体。
8、在均匀流断面上，推求测速管处的流速，将测试与计算成果列于表中。
水箱面高程 =47.60cm直径
实验装置图：
五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)
测点液面读数于断面能量转换的测算表单位：cm
测点
管径d
位置水头Z
压强水头p/γ
流速水头
测压管水头z+ p/γ
总水头H
测压管水头差△(z+ p/γ)
水头损失h=-=
如果自由表面压强p0与当地大气压pa压强相等时，液体内任一点相对压强可表示为：
式中：h为液体自由表面下任一点液体深度。
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。
空气动力学实验报告
实验一边界层流动测量实验摘要：边界层，又称为流动边界、附面层，它是流体流动过程中，紧贴壁面的粘性阻力不可忽略的一层薄薄的流体，它对主要流体运动的影响很大。
自普朗特提出该概念起，边界层研究就一直是流体力学研究中一个焦点和难点课题。
本实验通过热线风速仪测量距离凹口平板前缘不同位置点流体的速度分布情况，并对实验数据加以分析处理，从而确定出在不同工况中的边界层的厚度、位移厚度，以及避免粘性力等参数，最终分析边界层的特性。
关键词：边界层，热线风速仪，粘性力，雷诺数，拟合，标定1.实验简介此次实验是在一个开口式风洞中进行的，该风洞试验段截面尺寸为：500mm*500mm。
设置风洞风机的运行频率为20Hz和30Hz、，利用热线风速仪测量凹槽分离点20mm的边界层上的速度分布。
然后用两种不同的方法拟合热线风速仪实验前后标定曲线，得出标定误差值，从而分析比较这两种拟合方法的优缺点，并分析出实验中热线性能的稳定性。
2.实验步骤1)将皮托管固定在风洞试验段，轴线和来流速度方向平行。
记录皮托管标定系数k。
皮托管静压连接到压力传感器负压接口，皮托管总压连接到压力传感器通道1；2)热线风速仪探头安装在二位坐标架上，连接热线探头与恒温控制器输入、输出。
此时热线恒温控制器切勿通电！将热线探头移至和皮托管同一高度；3)热线输出连接到数据采集卡AI0，皮托管输出连接到数据采集卡AI1；4)将热线恒温控制器通电，打开MATLAB热线风速仪标定程序“hw calibration.m”，改变文件名运行程序；5)将热线移动至测量点（距离凹腔分离点X=20mm）上方自由来流中，调整风洞风速，风机运行频率f=30Hz, MATLAB运行热线速度分布测量程序“hw measurement.m”改变文件存储名称。
改变风洞风速，风机运行频率f=20Hz,重复步骤4；6)打开MATLAB热线风速仪标定程序’hw calibration.m’，改变标定参数存储文件名，重新运行标定程序。
平板边界层实验报告
平板边界层实验报告引言平板边界层实验是一种常见的流体力学实验方法，用于研究在流体与固体界面发生的各种现象和特性。
通过实验可以获取边界层厚度、速度剖面、摩擦系数等参数，对于理解流体边界层的特性具有重要意义。
本实验报告将详细介绍平板边界层实验的原理、实验装置、实验过程和实验结果，并对实验结果进行分析和讨论。
实验原理在实验中，我们使用平板边界层实验装置对流体的边界层进行研究。
其原理基于以下几点：1.边界层理论：边界层是指流体流动过程中处于流体与固体物体之间的一层流动区域，其特点是速度梯度较大、流动剪切应力较高。
边界层的特性对于流体的运动、传热和传质等过程具有重要影响。
2.平板边界层：平板边界层是指位于平板表面附近的边界层，它是边界层研究中最常见的情况之一。
通过对平板边界层的研究，可以深入理解边界层的结构、特性及其对流体流动的影响。
3.流动速度剖面：边界层中流体的速度随距离平板表面的距离而变化，一般呈现一定的速度剖面形态。
通过测量流体速度剖面，可以确定边界层的厚度和速度分布特性。
实验装置实验装置由以下几个主要部分组成：1.平板：平板用于产生平板边界层。
通常采用光滑的表面，材质多为金属或塑料。
2.流体：实验中常使用空气或水作为流体介质。
流体通过输送装置注入到实验装置中。
3.流量计：流量计用于精确测量流体的流量，以保证实验条件的准确性。
4.速度测量装置：速度测量装置用于测量流体在平板边界层中的速度。
常见的测量方法包括热线法、激光多普勒测速法等。
5.数据记录系统：数据记录系统用于记录实验过程中获得的各项数据，包括流体流量、速度剖面等。
实验步骤本实验的具体步骤如下：1.准备工作：清洁实验装置，确保平板表面光滑且无杂质。
2.实验装置搭建：按照实验要求搭建实验装置，包括安装平板、连接流体输送装置和速度测量装置。
3.流体注入：启动流体输送装置，将流体注入实验装置中，并调节流量控制阀以控制流体的流量。
4.测速：使用速度测量装置对流体在平板边界层中的速度进行测量。
流体力学实验报告
局部水头损失实验专业 城市地下空间工程 班级 姓名 学号 小组成员 实验日期 2011 年 12 月 21 日一、实验目的1. 掌握测定管道局部水头损失系数ζ的方法（三点法、四点法），并与理论公式或经验公式的计算值相比较。
2. 通过对圆管突扩局部损失系数的包达公式和突缩局部损失系数的经验公式的实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径。
3. 观察管径突然扩大时旋涡区测压管水面线的变化情况，以及其它各种边界突变情况下的测压管水头线变化情况。
4. 加深对局部阻力损失机理的理解。
二、实验原理当边界发生急剧变化时，主流就会与边界分离出现旋涡以及水流流速分布的改组，从而消耗一部分机械能。
写出局部阻力前后两断面的能量方程，根据推导条件，当两断面间距离较长时，扣除沿程水头损失可得：1. 突然扩大管径的突然扩大是产生局部水头损失的典型例子。
采用三点法计算，h f 1-2由h f 2-3按流长比例换算得出。
实测 ]2)[(]2)[(2122222111-+++-++=f j h gv g p z g v g p z h αραρ g v h j 2/21αζ= 理论 221)1(A A -=ζ gv h j 221αζ= 2. 突然缩小采用四点法计算，设B 为突缩点，h f 4-B 由h f 3-4换算得出，h fB -5由h f 5-6换算得出。
实测 ]2)[(]2)[(5255542444--+++--++=fB B f j h gv g p z h g v g p z h αραρ g v h j 2/25αζ= 经验 )1(5.035A A -=ζ g v h j 225αζ=三、实验数据记录及整理计算实验装置台号：局部水头损失实验1#四、成果分析及小结1. 结合实验成果，分析比较突然扩大与突然缩小在相应条件下的局部水头损失大小关系。
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d 1/d 2。
流体力学实验报告
实 验 一专业班级：环工二班 日期：2013年12月8号 实验名称 雷诺实验 指导老师 陈登平 姓名李玉洁学号0121108290226成绩一：预习部分1：实验目的 2:实验基本原理3：主要仪器设备（含必要的元器件，工具）一：目的要求1.测定沿程水头损失与断面平均流速的关系，并确定临界雷诺数。
2.加深对不同流态的阻力和损失规律的认识。
二: 实验原理1. 列量测段1-1与2-2断面的能量方程：由于是等直径管道恒定均匀流，所以 v 1=v 2，a 1=a 2，h w(1-2)=h f(1-2)，即沿程水头损失等于流段的测压管水头差:h f =(z 1+p 2/a)-(z 2+p 2/a) 断面1-1与2-2的测压管接读数为 h 1 及h 2 ，量测长度为L ，则水力坡度 J=(h 1-h 2)sina/L2.用体积法测定流量. 利用量筒与秒表，得到量筒盛水的时间T 及T 时间内盛水的体积V 。
则流量Q =V /T ，相应的断面平均流速v =Q /A 。
3．量测水温，查相关曲线得运动粘滞性系数或用下式计算：V=0.01775/(1+0.0337t+0.000221t 2）（cm 2/s ）式中t 单位：℃则可得到相应于不同流速时的雷诺数：Re=ud/v 三：实验仪器设备如图2—13所示。
另备打气筒一个，量筒一个，秒表一只，温度计一只（由实验小组向实验室借用）。
图2-13 管流流态试验简图二：实验操作部分1：实验数据，表格及数据处理 2：实验操作过程（可用图表示） 3结论四：实验步骤1.打开水箱下的进水阀向水箱充水，使水箱稍有溢水。
再全开管道上的前阀与尾阀，以冲洗管道。
2.反复开关尾阀，排出管道中空气。
3.从紊流做到层流，将尾阀开到一定的开度，开始实验，待水流稳定后，测读 h 1 ,h 1、W, T 便完成了第一个测次。
尔后逐次关小尾阀，重复上述操作与测读，一直做到管道出流几乎成滴淋状，方才做完了从紊流到层流的实验过程。
流体力学实验报告
流体力学实验报告实验目的：1. 了解流体力学的基本概念和理论知识；2. 掌握流体力学实验的基本方法和操作技巧；3. 分析流体力学实验数据，得出相应的结论。
实验原理：1. 流体力学是研究液体和气体在不同条件下的运动规律和性质的学科。
实验中主要关注流体的流动特性和压力分布；2. 流体力学实验通常采用流量计、压力计、流速计等仪器测量和记录流体的各项参数；3. 流体力学实验可以通过改变流体的入口速度、出口面积等条件，来观察流体的流动特性的变化。
实验步骤：1. 实验准备：根据实验要求，准备好所需的实验仪器和材料；2. 实验装置搭建：按照实验要求，搭建好实验装置，保证实验过程中的条件稳定；3. 测量参数：根据实验要求，使用相应的仪器测量流体的流速、压力等参数，并记录数据；4. 实验操作：根据实验要求，改变实验装置中的入口速度、出口面积等条件，记录相应的流体参数；5. 数据处理：根据实验结果，进行相应的数据处理和分析；6. 结果分析：根据实验数据和理论知识，得出结论，并对实验结果进行分析和讨论；7. 实验总结：总结实验过程中的问题和经验，提出改进意见。
实验结果：根据实验数据和处理，可以得出流体在不同条件下的流动特性和压力分布的变化规律。
实验结论：根据实验结果和分析，可以得出相应的结论。
对于流体力学实验来说，实验结果往往与理论知识相符合，并可以用于验证和进一步推导理论。
实验心得：通过本次流体力学实验，我进一步加深了对流体力学理论知识的理解，并掌握了基本的实验方法和操作技巧。
实验中遇到了一些问题，但通过团队合作和老师的指导，最终圆满完成了实验任务。
在实验中，我也发现了自己的不足之处，例如数据处理和分析的能力还需提高。
在今后的学习中，我将继续努力，提高自己在流体力学实验方面的能力。
流体力学综合实验报告
流体力学综合实验报告
一、实验目的：通过本次实验，掌握流体力学的基本概念和实验方法，以及对流体在各种情况下的运动规律的理解和掌握。
二、实验原理：本次实验涉及的基本原理包括流量计的原理、雷诺数的计算原理、流体静力学原理、流体动力学原理等。
三、实验设备和材料：实验设备包括流量计、压力计、流体控制阀、水泵等，材料包括水、乙醇等。
四、实验步骤：分别进行流量计实验、雷诺数实验、流体静力学实验、流体动力学实验等。
五、实验数据处理与分析：对实验所得数据进行处理，包括流量计测量、雷诺数计算、压力计测量等，通过数据分析得到实验结果和结论。
六、实验结论：通过本次实验，得到了流体力学的基本知识和实验方法，掌握了流体在各种情况下的运动规律，同时也发现了一些与理论规律不同的现象，为进一步深入研究流体力学提供了一定的基础。
- 1 -。
流体力学平板边界层内的流速分布实验报告电子版
平板边界层内的流速分布实验实验日期 2011-5-21 小组成员：李超，郭静文（93班）等 报告人 周楠 能动95 09031125实验目的1） 测量离平板前缘任意截面边界层内的速度分布； 2） 根据速度分布确定边界层厚度； 3） 了解风洞结构及测量仪器。
仪器设备吸入式风洞、大气压强计、温度计、微压计、U 型测压管、平板模型、总压探针及三维坐标架。
其中仪器的重要参数包括：(1)吸入式低速风洞P max =P a , 工作截面尺寸300mm ×300mm;(2)风洞的气体流速u max <25m/s, M<0.3,所以风洞内气体流动可以看成二维不可压缩流动即ρ=ρa(3)平板尺寸325mm ×200mm (4)总压探针头部直径：d=0.9mm实验原理1 流体在大雷诺数下绕物体流动时，由于流体粘性的作用，与物体表面接触的流体速度为零，然后沿法向很快增至主流速度，这层贴近物体表面，沿着法向有很大速度梯度的流动薄层，称为边界层；2 在边界层内，速度梯度很大，不能忽略流体的粘性，因此流动作实际流动u x 和p o 都在变化且u x <v ∞,p o <p a ；而在边界层外，流体粘性对流动的影响很小，可作理想流体分析，即总压p o =p a ,来流速度v ∞不变；3 对于平板而言，各点静压相同；4 对平板模型解N-S 方程可得总压与静压之关系22x o j u p p ρ=+5 任意点速度为x u =其中Δh 为总压与静压的压差水柱高度,本次实验中采用电测法测量静压和总压的压差Δp ，所以x u =6 边界层的厚度由下列条件确定，在该点边界层的流速与主流速相差1%时规定为边界层的边界，该点距平板的距离为边界层的厚度δ。
7 空气的密度ρ可以根据理想气体状态方程以及测量得到的实验室温度和大气压可得,pM RT ρ=。
实验步骤1 调整U型测压管和微压计，使管内两液面保持水平。
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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
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10 实验测得值曲线
8 层流理论曲线
6 紊流理论曲线
4
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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
边界层 内流速 11.706 12.654 13.458 14.437 15.112 15.624 16.202 16.602 17.146 17.238 17.525 边界层 内流速 12.715 14.533 15.495 16.714 16.883 17.461 17.998 18.463 18.798 19.102 19.320
边界层内距离 y （mm） 0.45 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 7.45 8.45 9.45 10.45 边界层内距离 y （mm） 0.45 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 7.45 8.45 9.45 10.45
微压计读数 △h（mm） 72.4 68.0 64.0 58.8 55.0 52.0 48.5 46.0 42.5 41.9 40.0 压强计读数 （pa） 229.24 204.48 190.04 170.40 167.56 157.64 148.12 139.64 133.40 127.64 123.44
边界层 内流速 12.059 13.555 14.636 15.336 16.039 16.634 16.977 17.192 17.585 17.689 17.659 边界层 内流速 12.986 14.491 15.477 16.217 16.897 17.456 17.625 18.223 18.393 18.482 18.478
坐标读数 L （mm） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 坐标读数 L （mm） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
边界层内距离 （mm） 0.45 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 7.45 8.45 9.45 10.45 边界层内距离 y （mm） 0.45 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 7.45 8.45 9.45 10.45
速度 比 0.668 0.722 0.768 0.824 0.862 0.892 0.925 0.947 0.978 0.984 1.000 速度 比 0.658 0.752 0.802 0.865 0.874 0.904 0.932 0.956 0.973 0.989 1.000
层流理论 速比 0.071 0.228 0.379 0.522 0.652 0.767 0.863 0.936 0.983 1.000 0.984 层流理论 速比 0.071 0.226 0.376 0.518 0.648 0.763 0.859 0.933 0.981 1.000 0.986
层流理论曲线 8
紊流理论曲线 6
4
2
0 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200
1
12 10
8 6 4 2 0 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200
实验测得值曲线 层流理论曲线 紊流理论曲线
坐标读数 L （mm） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 坐标读数 L （mm） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
紊流理论 速比 0.659 0.779 0.839 0.881 0.914 0.941 0.964 0.984 1.002 1.018 1.032 紊流理论 速比 0.664 0.785 0.846 0.889 0.921 0.949 0.972 0.992 1.010 1.026 1.041
12
实验测得值曲线 10