沿程损失阻力系数的FLUENT数值模拟计算报告 李济然
沿程损失阻力系数
工程力学2007级李济然 20071210114 一概述：
沿程损失水流流动过程中，由于固体壁面的阻滞作用而引起的摩擦阻力所造成的水头损失。
流体流动中为克服摩擦阻力而损耗的能量称为沿程损失。
沿程阻力损失与长度、粗糙度及流速的平方成正比，而与管径成反比，沿程能量损失的计算公式是:
h r=λv2/(2dg)
其中：l为管长，λ为沿程损失系数，d为管道内径，v2/(2g)为单位重力流体的动压头（速度水头），v为流体的运动粘度系数。
沿程损失能量损失的计算公式由带粘性的伯努利方程:
v12/(2g)+p1/(ρg)+z1=v22/(2g)+p2/(ρg)+z2+h f
推出:
h f=(p1-p2)/ (ρg)
其中：
v22/(2g)——单位质量流体的动能（速度水头）。
流体静止时为0。
Z ——单位质量流体的势能（位置水头）。
p/(ρg)——单位质量流体的压力能（压强水头）。
又由量纲分析的π定理，得出Δp/(ρV2/2)=λL/d，计算出达西
λ=f(Re)由于摩擦因子λ=2Δpd/(LρV2)，则h f=λLV2/(2gD)
d Re=Vd/v和v=μ/ρ，则λ=f(R
e d)
湍流光滑管的沿程损失系数按卡门一普朗特（Karmn-Prandtl）公式:
1/λ1/2=2lg(Reλ1/2)-0.8
当105＜Re＜3×106时，尼古拉兹的计算公式为:
λ=0.0032+0.221Re-0.237
1．湍流粗糙管过渡区 :26．98（d/ε）8/7＜Re＜2308（d/ε）0.85为湍流粗糙管过渡区。
该区域的沿程损失系数与按洛巴耶夫（Б.H.Лo6aeв）的公式进行计算，即
λ=1.42[lg(dRe/ε)]-2=1.42[lg(1.273qv/vε)]-2
2．湍流粗糙管平方阻力区:2308(d/ε)0.85<Re为湍流粗糙管平方阻力区。
沿程损失系数与雷诺数无关，只与相对粗糙度有关。
平方阻力区的沿程能量损失可按尼占拉兹公式:
1/λ1/2=2lg(d/2ε)+1.74
关于沿程损失最著名的是尼古拉茨在1932～ 1933年问所做的实验(右图为实验装置图)。
其测得曲线，从此得出了几个重要结论:
1．层流区:Re＜2320为层流
区。
在该区域内，管壁的相对粗
糙度对沿程损失系数没有影响。
2．过渡区:2320＜Re＜4000
为由层流向湍流的转换区，可能
是层流，也可能是湍流，实验数据分散，无一定规律，如图中的区域所示。
3．湍流光滑管区:4000＜Re ＜26,98（d/ε）8/7，为湍流光滑管区。
勃拉修斯（p.Blasius ）1911年用解析方法证明了该区沿程损失系数与相对粗糙度无关，只与雷诺数有关，并借助量纲分析得出了4×10e3＜Re ＜10e5范围内的勃拉休斯的计算公式为
λ=0.3164/Re 0.25
二 实验目的:
1、测量管道两端压差ΔP
2、应用粘性的伯努利方程,求出管道的沿程能量损失hf
3、根椐hf=λlv2/(2gd)，求出λ值，并绘出λ-f (Red)曲线。
三 实验原理:
由连通器原理，在管道上安装一根U 形管，U 形管两端与测压孔连通，U 形管中间有一阀门3与大气相通（见装置图），将要测量之溶液注入U 形管内，首先打开阀门3，用泵将管道中空气排出后，然后关闭阀门3。
U 形管内溶液的密度ρ为已知，当管道两端测压孔处存在压差时， U 形管中的二液面将有高差h ∆，由此，根据水静力学基本方程
p g h ρ∆=∆，由测出的高差h ∆，可求出管道两端测压孔处的压差p ∆。
四实验装置图
五实验过程
1、打开水伐，将水箱放满水，打开管路中的阀门一和阀门二，
然后再打开泵的电源开关，检查整个实验装置水路是否畅通。
2、当实验装置水路稳定后，再利用阀门三将U形管中的气体排
出，随后观察U形管中之液面的变化。
3、计录U形管中两端的水压差高度h 。
并记入记录表格。
测读
时应尽量减少误差。
4、记录表格
λ1为布拉休斯解
管径d=42mm管长L=3000mm μ=0.0012kg/m*s ρ=999kg/m3
六计算模型：
研究湍流水力光滑区的达西摩擦因子与Re的关系。
在FLUENT 中通过改变流速或者粘度系数控制Re，并进行数值模拟，从而计算出管中试验段两端的压力的差值，即可得到沿程损失阻力系数，再将所得的值与水力光滑区曲线对比，判断其是否正确。
模型:建立一个半径r=21mm，长l=5m的圆截面直管，其中前2m 是前置段，用来让湍流充分发展，后3m为实验段。
假设其材料是光
kg/m，粘度系数滑的，没有摩擦，内部流体为水。
设水的ρ为10003
μ为0.001kg/(m*s)。
左图就是试算的velocity inlet后端y v云图，说明在试验段之前设置前置段还是十分有必要的。
由于液体的粘性力作用，在壁面附近有比较大的速度梯度，而且在入口端是湍流发展段，所以需要端面使用边界层网格加密，轴向在
入口处加密。
具体步骤是：
1．做半径为0.22的圆。
2．做出x=0.022，y=0，z=5的点，并连接圆上与其对应的两点。
3．为该线line mesh，选择ratio 1.04，
让网格在圆附近加密。
在此同时将将端面的
圆分成60等分线网格。
4．使用sweep命令，选上with mesh
选项，让直线绕圆周旋转成圆柱面，并且将
网格自动画好。
5. 端面上创建边界层网格，first percentage在这里取了
14,rows取5层。
6. 为端面直接画面网格，由于之前端面的圆已经分好了网格和
边界层网格，不用设定参数gambit自动画网格，完成后如下图。
7．在生成体的选项中选择sweep，勾选with mesh选项，让圆端面沿管轴线方向扫过，即可完成体网格的绘制。
8．最后选择求解器（solver）Fluent 5/6，设置入口、壁面和出口。
注意：在画边界层网格时有个方向选择问题，打开edge的list里面，每个edge其实可以点多次，具体多少次看该edge属于多少个face，通过试验，就可以看到边界层具体会向哪个方向生成。
七数值模拟及数据处理
由于光滑圆管，则达西摩擦因子λ只是Re的函数。
Re<2000时，
圆管中的流动属于层流，在泊肃叶的实验中，经验公式为：
λ=64/Re d
Re d定义为dv/v，在这里V为距入口10m（即试验段的起始端）的截面平均流速，湍流时的Re也如此定义。
在圆管流动中雷诺数Re>2000时才进入湍流状态，并且在2000<Re<4000时，为层流向湍流过渡区。
为了更好的与尼古拉茨试验的比对，选择Re d=3*103～105内的10个值3500、4000、4500、5000、6000、7000、9000、12000、15000、20000作为入口的Re，具体的Re d需模拟后才能得出，再将这几个数值作出曲线和误差分析。
使用ANSYS12.0中的Fluent作为流场模拟的软件，在这里圆管属于细长结构中的流动用双精度模式模拟精确一些。
准备使用k-epsilon和S-A湍流模式分别计算。
Re in为入口雷诺数，v为入口速度，p1是试验段起始端的压力，p2是试验段结束端的压力。
Re d为实验段起始处雷诺数。
λ1和λ2分别为模拟算出的达西摩擦因子和用布拉休斯公式算出的达西摩擦因子。
标准k-epsilon在壁面区使用了不够精确的近壁函数的半经验公式，以及工况中流场为层流向湍流的过度区都有可能导致误差过大。
将FLUENT中对K-epsilon做修改（见附录二）。
再通过此表数据作出拟合曲线与布拉休斯公式的解对比，分析误差。
增强壁面函数的K-epsilon湍流模式计算结果
对比标准k-epsilon的精度高多了，但是仍然不够精确。
如果将网格划分得更精细些，将更好的控制误差。
S-A湍流模式计算
以上是两种湍流模式模拟的曲线图，很明显S-A模式模拟出的结果优于k-epslion模式的。
[参考文献]
[1] 周光垌，严宗毅，许世雄，章克本.流体力学[M]．北京；高等教育出版社，2000．
[2] 周志军，林震，周俊虎，刘建忠，岑可法．不同湍流模型在管道流动阻力计算中的应用和比较[J]．热力发电。
2007。
[3] 宁方飞，徐力平．Spalart—Allmaras湍流模型在内流流场数值模拟中的应用[J]．工程热物理学报。
2001。
管路沿程阻力测定实验报告
精心整理12101413实验一管路沿程阻力测定一实验目的1. 掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法。
2.测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数λ与Re 的关系。
3.测定流体流过管件时的局部阻力，并求出阻力系数ξ。
4.学会压差计和流量计的使用。
二实验原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压强损耗。
这种损耗包括流体流经直管的沿程阻力以及流体流动方向的改变或因管子大小、形状的改变所引起的局部阻力。
1.沿程阻力λ称为直管摩擦系数，滞留时，；湍流时，λ与e R 的关系受管壁粗糙度的影响，需由实验测得。
e 64R =λ根据伯努利方程可知，流体流过的沿程阻力损失，可直接得出所测得的液柱压差计度数R(m)算出：()g -R p 水指ρρ=∆2.局部阻力1）当量长度法2u d l l h 2e f ∙⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∑∑λ 2）阻力系数法2u h 2p ∙=ξ ξ-局部阻力系数，无因次；u-在小截面管中流体的平均流速（m/s ）三实验装置与流程1.本实验装置及设备主要参数：被测元件：镀锌水管，管长2.0m ，管径（公称直径）0.021m ；闸阀D=3/4.1）测量仪表：U 型压差计（水银指示液）；LW —15型涡轮流量计（精度0.5级，量程0.4~4.0m/h,仪器编号Ⅰ的仪表常数为599.41（次/升），仪器编号II 的仪表常数为605.30（次/升），MMD 智能流量仪）。
2）循环水泵。
3）循环水箱。
4）DZ15-40型自动开关。
5）数显温度表2.流程：3 4 5 68流体流动阻力损失实验流程图1）水箱6）放空阀11）取压孔2）控制阀7）排液阀12）U 形压差计3）放空阀8）数显温度表13）闸阀4）U 形压差计9）泵14）取压孔5）平衡阀10)涡轮流量计四实验操作步骤及注意事项1.水箱充水至80％2.仪表调整（涡轮流量计﹑MMD 智能流量计仪按说明书调节）3.打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀。
沿程水头损失量测实验实验报告
沿程水头损失量测实验实验报告沿程水头损失实验沿程水头损失实验前言：确定沿程水头损失，首先得弄清沿程阻力系数的变化规律。
1933年尼古拉兹采用不同粒径的人工粗砂粘于管道内壁模拟粗糙的方法进行了一系列管道实验，得出了管道沿程阻力系数变化的一般规律。
（1）雷诺数Re2000 时，水流为层流，?与Re呈倒数关系，且?=64/Re. （2）2000Re4000 时，层流向紊流过渡，Re 为?的主要影响因素.（3）Re4000 时，水流处于紊流状态：（a）当Re较小时，由于粘性底层较厚，从而掩盖了圆管内壁粗糙度，流动处于紊流光滑区，?只与Re 有关，即λ=f（Re）；（b）当Re 很大时，管壁糙面凸起完全深入管内紊流流核，沿程阻力主要受水流流经管壁糙面凸起时形成的小旋涡影响，流动处于紊流粗糙区，λ由相对粗糙度Δ/R（R为水力半径，下同）决定，λ=f（Δ/ d）；（c）当Re 介于紊流光滑区与粗糙区之间时，λ由Re 和Δ/d 共同决定，流动处于紊流过渡粗糙区，λ=f（Δ/d，Re）。
1937 年泰科斯达在人工加糙明渠中进行了沿程阻力实验，得出了与尼古拉兹实验相似的论，说明管流和明渠流具有相同的变化规律.为满足工程实际应用的需要，人们通过实验总结出许多经验或半经验公式λ如适用于紊流光滑区的布拉修斯公式，适用于过渡粗糙区的柯—怀公式，适用于紊流光滑区的尼古拉兹经验公式，莫迪图经验公式，本实验采用莫迪图经验公式进行对比分析。
摘要：本次实验内容有，测量沿程阻力系数?，通过与莫迪图对比分析其合理性，提高实验成果分析能力；绘制lghf?lgV曲线，加深了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律。
实验原理 LV2hf??d2g 由达西公式2gdhf12gdhf?2hf2(d/Q)?K22L?L4Q得K??2gd5/8L其中hf为水头损失，?为沿程阻力系数，L为管道长度、d为管道内径，V为平均流速，另由能量方程对水平等直径圆管可得hf?(p1?p2)/h△h为测压管的液面高差实验装置实验方法与步骤准备Ⅰ对照装置图和说明，搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理；记录有关实验常数：工作管内径d和实验管长L。
沿程损失阻力系数的FLUENT数值模拟计算报告 李济然
沿程损失阻力系数工程力学2007级李济然 20071210114 一概述：沿程损失水流流动过程中，由于固体壁面的阻滞作用而引起的摩擦阻力所造成的水头损失。
流体流动中为克服摩擦阻力而损耗的能量称为沿程损失。
沿程阻力损失与长度、粗糙度及流速的平方成正比，而与管径成反比，沿程能量损失的计算公式是:h r=λv2/(2dg)其中：l为管长，λ为沿程损失系数，d为管道内径，v2/(2g)为单位重力流体的动压头（速度水头），v为流体的运动粘度系数。
沿程损失能量损失的计算公式由带粘性的伯努利方程:v12/(2g)+p1/(ρg)+z1=v22/(2g)+p2/(ρg)+z2+h f推出:h f=(p1-p2)/ (ρg)其中：v22/(2g)——单位质量流体的动能（速度水头）。
流体静止时为0。
Z ——单位质量流体的势能（位置水头）。
p/(ρg)——单位质量流体的压力能（压强水头）。
又由量纲分析的π定理，得出Δp/(ρV2/2)=λL/d，计算出达西λ=f(Re)由于摩擦因子λ=2Δpd/(LρV2)，则h f=λLV2/(2gD)d Re=Vd/v和v=μ/ρ，则λ=f(Re d)湍流光滑管的沿程损失系数按卡门一普朗特（Karmn-Prandtl）公式:1/λ1/2=2lg(Reλ1/2)-0.8当105＜Re＜3×106时，尼古拉兹的计算公式为:λ=0.0032+0.221Re-0.2371．湍流粗糙管过渡区 :26．98（d/ε）8/7＜Re＜2308（d/ε）0.85为湍流粗糙管过渡区。
该区域的沿程损失系数与按洛巴耶夫（Б.H.Лo6aeв）的公式进行计算，即λ=1.42[lg(dRe/ε)]-2=1.42[lg(1.273qv/vε)]-22．湍流粗糙管平方阻力区:2308(d/ε)0.85<Re为湍流粗糙管平方阻力区。
沿程损失系数与雷诺数无关，只与相对粗糙度有关。
平方阻力区的沿程能量损失可按尼占拉兹公式:1/λ1/2=2lg(d/2ε)+1.74关于沿程损失最著名的是尼古拉茨在1932～ 1933年问所做的实验(右图为实验装置图)。
山东大学沿程阻力实验
- 1 -沿程阻力实验一、 实验目的和要求1．学会测定管道沿程水头损失因数λ和管壁粗糙度∆的方法；2．分析园管恒定流动的水头损失规律、λ随雷诺数Re 变化的规律，验证沿程水头损失h f 与平均流速v 的关系。
二、 实验装置1．实验装置简图实验装置及各部分名称如图1所示。
图1 沿程水头损头实验装置图1. 自循环高压恒定全自动供水器2. 实验台3. 回水管4. 压差计5. 滑动测量尺6. 稳压筒17. 实验管道8. PLC 一体机9. 压差传感器 10. 测压点 11. 实验流量调节阀 12. 稳压罐 13. 稳压筒2．装置说明(1)水泵与稳压器。
自循环高压恒定全自动供水器1由不锈钢水泵、水箱等组成。
为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响，水泵的供水是先进入稳压罐，经稳压后再送向实验管道。
(2) 阀11用于调节层流实验流量，湍流实验时无需调节此阀门。
K① ②①②③④班级： 姓名： 学号：(3) 实验管道7为不锈钢管，其测压断面上沿十字型方向设有4个测压孔，经过均压环与测点管嘴相连通。
(4) 本实验仪配有压差计4（倒U型气-水压差计）和压差仪8，压差计测量范围为0~0.3 mH2O；压差电测仪测量范围为0~10 mH2O，视值单位为10-2 mH2O。
压差计4与压差电测仪8所测得的压差值均可等值转换为两测点的测压管水头差，单位以m表示。
在测压点与压差计之间的连接软管上设有小电磁阀，湍流实验时关闭，其他操作时均处于打开状态。
3．基本操作方法（1）实验准备：①打开测控型电测仪总电源，点击进入系统按钮，系统进入操作界面（界面提示：请按“系统启停”键启动）；②点击“系统启停”按键，黄灯亮说明系统未开启，绿灯亮则说明系统已启动，实验过程中关闭可直接退出系统，退出后系统自动开阀、打气、排水保洁，然后进入待机（界面提示：请按“实验准备”键）；③点击“实验准备”按键，系统自动完成下列操作：阀门开度调到约、打开小电磁阀、高低频率调节数次，使调压筒内加水到设定水位、U型测压计加水排气，最后全关出水阀门，实验准备完毕，可进入实验（约1分钟，界面提示：正在关阀中——调压筒第一次上水——调压筒第二次上水——正在关阀中——已完成实验准备，请选择层流或湍流进行实验）。
沿程阻力系数测定-实验报告
=KX h f / Q 2沿程水头损失实验实验人XXX 合作者XXXXX 年 XX 月 XX H一、实验目的1. 加深了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律，绘 制lghf 〜-lgy曲线；2. 掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用压差计的方法；3. 将测得的R 厂入关系值与莫迪图对比，分析其合理性，进一步提 高实验成果分析能力。
二、实验设备本装置有下水箱、自循环水泵、［供水阀、稳压筒、实验管道、流量 调节阀］三组，计量水箱、回水管、压差计等组成。
实验时接通电源水 泵启动，全开供水阀，逐次开大流量调节阀，每次调节流量时，均需稳 定2-3分钟，流量越小，稳定时间越长；测流量时间不小于8-10秒； 测流量的同时，需测记压差计、温度计［自备，应挂在水箱中］读数。
三 根实验管道管径不同，应分别作实验。
三、实验原理由达西公式h r = 2 • — •-—得2 =〃 2g另有能量方程对水平等直径圆管可得宀 对于多管式水银压差有下列关系hf= (Pi —P2) / Y .= ( Y « / V w — 1 ) (h 2—hi+hi —hs) =12. 6Ah a △ h ni - h?—hi+hi — h ：＜四、实验结果与分析实验中，我们测量了三根管的沿程阻力系数，三根管的直径分别为 10mm, 14mm,2gdh f _20mm o对每根管进行测量时，我们通过改变水的流速，在相距80cm的两点处分别测量对应的压强。
得到表1至表3中的实验结果。
相关数据说明：水温29.4°C,对应的动力学粘度系数为v = 0.0k7«2/5流量通过水从管中流入盛水箱的体积和时间确定。
水箱底面积为S = 20x20 cm2,记录水箱液面升高h = \2cm（从5cwi到17c/w或者从6cm 5*1 1 Scm）的时间从而计算出流量0二竺=削（期3/小f心）若管道直径为D,则水流速度为心腔；对三根管进行测量时，测量的两点之间距离均为L = S（km ;雷诺数Ry四；计算沿程阻力系数：层流人=里；紊流A,= 0.316 Re-0 25 v Re测量沿程阻力系数：A = Kh,/Q29其中K"g£>5/8厶,g=g.Sm/s2第一根管表一1 ( £)] = 10〃〃儿K[ =15.1 \ 3cnr / s2 )第二根管表一2 ( D2 = 14〃〃儿K2 =81 .280C/H52第三根管表一3 ( a = 20〃〃”, K3 = 483.610c/n‘ /s2通过对三根管的相关计算，我们发现实验测出的沿程阻力系数远远比层流情况下的计算值大，将近大一个数量级。
基于CFD的沿程阻力系数的计算
山西科技SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY 2019年第34卷第2期长距离输水是实现水资源优化配置和水量合理调配的重要工程措施，输水管道水力计算的首要任务就是正确计算沿程水头损失，合理配置升压泵。
沿程水头损失的合理计算直接影响工程投资和运行费用［1］，传统的确定沿程水头损失的方法是基于尼古拉兹方法的管壁贴砂试验［2］，这种方法建立在反复实验的基础上，需要耗费大量的人力、财力和时间，而且研究范围有限，不能满足飞速发展的工程建设的需要。
近年来，随着计算机的发展与普及，数值模拟成为研究流体流动、开展流体力学实验的重要辅助手段［3-4］。
本文将采用基于C FD 原理的数值模拟方法，研究沿程水头损失变化规律。
1研究方法1.1沿程水头损失的定义沿程水头损失是指在固体边界平直的流体流动中，单位质量的流体自一断面流到另一断面所损失的机械能。
图1为有压管道流动示意图，其中沿程水头损失采用h f 表示。
依据重力场中不可压缩黏性流体恒定流的伯努利方程，写出图1中1-1到2-2断面的方程为：z 1+p 1ρg +v 122g =z 2+p 2ρg +v 222g+h f（1）式中：z 1和z 2为管轴线距离基准面的位置，如取基准面为管轴线位置，则z 1=z 2=0；p 1和p 2为管轴线处动水压强；v 1和v 2为断面平均流速，其中流速v 1=v 2=4Qπd 2，沿程不变；ρ为流体密度，g 为重力加速度。
将式（1）变形并简化得:h f =p 1-p 2ρg=Δpρg （2）另据达西—魏斯巴赫公式:h f =λl d v 22g（3）式中：l 为管长，λ为沿程阻力系数。
比较式（2）和（3）可得:λ=（Δpρg ）/（l d v 22g）（4）────────────────*基金项目：山西大学第十六期本科生科研训练项目“沿程阻力系数的数值模拟”（项目编号：2018016506）。
**通信作者：张晓艳，1970生，山西大学动力工程系副教授，硕士，主要研究方向为水力学及河流动力学，邮箱：1015858702@ 。
基于fluent的阻力计算
湍流动能k方程：
（2.15）
湍流耗散率ε方程：
（2.16）
与标准k −ε模型相比较发现，RNG k−ε模型的主要变化：
通过修正湍动粘度，考虑了平均流动中的旋转流动情况；
在ε方程中增加了一项，从而反映了主流的时均应变率Eij，这样，RNG k−ε模型中产生项不仅与流动情况有关，而且在同一问题中也还是空间坐标的函数。
2．流动出口边界的位置选取
如果流动出口边界太靠近固体障碍物，流动可能尚未达到充分发展的状态(在流动方向上梯度为零)，这将导致相当大的误差。一般来讲，为了得到准确的结果，出口边界必须位于最后一个障碍物后10倍于障碍高度或更远的位置。对于更高的精度要求，还要研究模拟结果对出口位于不同距离时的影响的敏感程度，以保证内部模拟不受出口位置选取的影响。
粘性不可压缩流体流动数学模型
连续方程
任何流动问题都必须满足质量守恒方程即：连续方程。根据连续介质假设，单位时间内流体微团的质量变化等于同时间间隔内进入微团的总净质量。按照这一定律，连续方程数学表达式写为：
（2.1）
以上是在笛卡尔直角坐标系下表示，上面给出的是瞬态可压流体连续方程。由于对于潜艇粘性流场介质的不可压缩，密度ρ为常数，引入散度算子，则方程（2.1）变成为：
（2.8）
将式（2.8）代入（2.1）和（2.7）再对时间积分就会得到下面的平均流方程。
（2.9）
(行业报告)沿程水头损失实验报告(报告范文)
沿程水头损失实验一、实验目的要求1、加深了解圆管层流和紊流的沿程水头损失随平均流速变化的规律，绘制v h f lg ~lg 曲线；2、掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法；3、将测得的 ~e R 关系值与莫迪图对比，分析其合理性，进一步提高实验成果分析能力。
二、实验装置本实验的装置如图7.1所示图7.1 自循环沿程水头损失实验装置图1．自循环高压恒定全自动供水器； 2．实验台； 3．回水管； 4．水压差计； 6．实验管道； 7．水银压差计；8．滑支测量尺； 9．测压点； 10．实验流量调节阀； 11．供水管与供水阀； 12．旁通管与旁通阀； 13．稳压筒。
根据压差测法不同，有两种方式测压差： 1、低压差时用水压差计量测；2、高压差时用电子量测仪（简称电测仪）量测(但本仪器暂时不能测定高压)。
本实验装置配备有：1、自动水泵与稳压器自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气—水压力罐式稳压器等组成。
压力超高时能自动停机，过低时能自动开机。
为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响，离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐，经稳压后再送向实验管道。
421.压力传感器；2.排气旋钮；3.连接管；4.主机2、旁通管与旁通阀由于本实验装置所采用水泵的特性，在供小流量时有可能时开时停，从而造成供水压力的较大波动，为了避免这种情况出现，供水器设有与蓄水箱直通的旁通管（图中未标出）。
通过分流可使水泵持续稳定运行。
旁通管中设有调节分流量至蓄水箱的阀门，即旁通阀，实验流量随旁通阀开度减小（分流量减小）而增大。
实际上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。
3、稳压筒为了简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接由2只充水（不满顶）之密封立筒构成。
4、电测仪由压力传感器和主机两部分组成，经由连通管将其接入测点（图7.2），压差读数（以厘米水柱为单位）通过主机显示。
三、实验原理由达西公式 （p 1-p 2）/ρ = Σhf =λLv 2/2d得 λ= △p*2d/ρL v 2 △p = ρgh则 λ= 2ghd / L v 2 （1）另由能量方程对水平等直径圆管可得γ/)(21p p h f -= （2） 流速计算公式 u = q / A = 4q / πd 2 雷诺数公式 Re = ρdv / μ压差可用压差计或电测。
沿程阻力数据处理
孔板前后测 压管液面差 ΔH cm
管路流量
分管路流量和 cm3/s
cm3/s
1
总管路 管路 3 管路 2 管路 1
140 105 85 94 114 80 78 70 90 57 54 44
75 58 65 64 62 46 60 48 49 29 39 26
65 47 20 30 52 34 18 22 41 28 15 18
-4
0.27
0.25
3
22
4000
0.1433
0.5732
0.4
0.24
0.25
0.4
0.24
0.25
并联管路数据处理,
孔 板 处 近 似 为 管 路 突 然 缩 小 模 型 ， 取 ζ =0.5 （ 1-A2/A1 ） , 总 管 路 ： A’/A=0.5, ζ =0.25,A’=2.27×10
56.5 54 44.5 42.5 70 67.5 58.5 56 1 2 3 4 86 84 75.5 74
20
4000
2.0×10
-4
0.0507
0.6369
0.6
0.5 1.9×10
-4
0.24
0.25
2
1 2 3 4
21
4000
0.1513
0.6051
0.4
0.22
0.25
0.5 1.8×10
810 215 223 373 718 183 212 320 643 166 194 289 649 715 811
2
总管路 管路 3 管路 2 管路 1
3
总管路 管路 3 管路 2 管路 1
结论：由表格数据可见，在误差允许的范围内，Q=Q1+Q2+Q3,即并联管路的干路流量 等于个支路流量之和。
沿程损失阻力系数的FLUENT数值模拟分析
沿程损失阻力系数的FLUENT数值模拟分析沿程损失阻力系数是计算流体力学中常用的一个参数，用来描述在流体输送管道中流体因于各种原因而失去动能所引起的压力损失。
在工程实际应用中，准确地预测沿程损失阻力系数对于设计和优化管道系统有着重要意义。
因此，针对沿程损失阻力系数的数值模拟研究具有一定的实际应用价值。
数值模拟方法是研究沿程损失阻力系数的一种有效手段，其中FLUENT是一种常用的计算流体力学软件。
通过数值模拟可以在计算机上对复杂的流体运动进行模拟和分析，从而获得各种流场参数，如速度、压力以及沿程损失阻力系数。
首先，进行沿程损失阻力系数的FLUENT数值模拟时，需要选择合适的计算模型。
一般来说，可以选择稳态或者非稳态模型。
对于稳态流动，可以根据计算区域的边界条件和物质输送的速度来设置相应的边界条件。
对于非稳态流动，需要分析和模拟输送过程中的时间变化。
其次，针对FLUENT数值模拟过程中的计算网格划分也需要进行合理的设计。
计算网格的划分要遵循准确性和计算效率的原则。
一般来说，对于复杂的流动问题，需要使用更为精细的网格划分方法来获得更为准确的结果。
同时，在计算网格的划分中还要考虑到流场中可能存在的不连续性和流动难以预测的因素。
此外，在进行FLUENT数值模拟时，还需要设置流体的物性，包括密度、动力粘度等。
这些物性参数的准确性对于模拟结果的精度和可靠性有着重要影响。
在设置物性时，可以参考相关的物性数据手册或者实验测试结果来获得尽可能准确的参数。
最后，在进行FLUENT数值模拟时，还需要设置相应的求解器和求解算法等。
在设置求解器时，可以根据具体问题的模拟对象和目标进行选择。
对于沿程损失阻力系数的模拟，可以选择合适的求解器来求解和分析压力和速度等流场参数。
在设置求解算法时，可以根据计算资源、时间要求和模拟准确性等因素进行选择和调整。
综上所述，FLUENT数值模拟可以有效地分析沿程损失阻力系数。
通过合适的计算模型、网格划分、物性设置和求解器选择等步骤，可以获得较为准确的模拟结果。