流体力学实验
流体力学实验
实验一 雷诺实验一、实验目的1．观察流体在管内流动的两种不同型态，建立层流、湍流的感性认识。
2．验证圆形直管内流动型态与雷诺数的关系。
二、基本原理流体有两种不同形态即滞流(层流)和湍流（紊流）。
流体作滞流流动时，其质点作平行于管轴的直线运动，滞流时流体质点在沿管轴流动的同时，还作着杂乱无章的随机运动。
雷诺准数是判断流动型态的准数，若流体在圆管内流动．则雷诺准数可用下式表示： μρdu R e =式中d ——管子内径(㎜)；u ——流速(m ／s)； ρ ——流体密度(kg ／m 3) μ ——流体粘度(Pa •S)一般认为：e R ＜2000时，流动形态为滞流。
e R ＞4000时，流动形态为湍流。
e R 数在两者之间有时为滞流，有时为湍流，和环境有关。
对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数仅与流速有关，本实验是改变水在管内的速度，观察在不同雷诺数下流体流型的变化。
水箱(有机玻璃实验管：5.230⨯Φmm L=1200㎜转子流量计：型号LZB-25 量程100－1000 1/H型号LZB-1O 量程10－100 1/H四、实验步骤1．水通过进水阀，充满1/2水箱时，加入墨水再充水。
开启出水阀，排除管路系统中的空气。
2．为了保持水位恒定和避免波动，水由进口管先流入进水槽后由小孔流入水箱，其中多余的水经溢流口泄入下水道中。
3．测定水温(普通温度计)4．将示踪剂(红墨水也可)加入贮瓶内。
5．实验操作时，先启开流量计少许，调节针型阀，控制着色水的注入速度。
6．逐渐增加调节阀开度，观察着色水流的变化。
五、数据记录年月日水温实验二 伯努利方程一、实验目的1．通过本实验，加深对能量互相转化概念的理解。
2．观察流体流经收缩、扩大管段时，各截面上静压头之变化。
二、实验原理不可压缩的流体在导管中作稳态流动，由于导管截面的改变致使各截面上的流速不同。
而引起相应的静压头之变化，其关系可由流动过程中能量衡算式描述，即：∑+++=++hf PP u g Z P P u g Z 2222121122对于水平玻璃导管，阻力很小可以忽略时则上式变为：PP u P P u 22212122+=+ 因此，由于导管截面发生变化引起流速的变化，致使部分静压头转化成动压头，它的变化可由各玻璃管水柱高度指示出来。
流体力学实验报告
实验一 柏努利实验一、实验目的1、通过实测静止和流动的流体中各项压头及其相互转换，验证流体静力学原理和柏努利方程。
2、通过实测流速的变化和与之相应的压头损失的变化，确定两者之间的关系。
二、基本原理流动的流体具有三种机械能：位能、动能和静压能，这三种能量可以互相转换。
在没有摩擦损失且不输入外功的情况下，流体在稳定流动中流过各截面上的机械能总和是相等的。
在有摩擦而没有外功输入时，任意两截面间机械能的差即为摩擦损失。
流体静压能可用测压管中液柱的高度来表示，取流动系统中的任意两测试点，列柏努利方程式：∑+++=++f h p u g Z P u g Z ρρ2222121122对于水平管，Z 1=Z 2，则 ∑++=+f h p u p u ρρ22212122若u 1=u 2, 则P 2<P 1；在不考虑阻力损失的情况下，即Σh f =0时，若u 1=u 2, 则P 2=P 1。
若u 1>u 2 , p 1<p 2；在静止状态下，即u 1= u 2= 0时，p 1=p 2。
三、实验装置及仪器图2－2 伯努利实验装置图装置由一个液面高度保持不变的水箱，与管径不均匀的玻璃实验管连接，实验管路上取有不同的测压点由玻璃管连接。
水的流量由出口阀门调节，出口阀关闭时流体静止。
四、实验步骤及思考题3、关闭出口阀7，打开阀门3、5，排出系统中空气；然后关闭阀7、3、5，观察并记录各测压管中的液压高度。
思考：所有测压管中的液柱高度是否在同一标高上？应否在同一标高上？为什么？4、将阀7、3半开，观察并记录各个测压管的高度，并思考：（1）A、E两管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？（2）B、D两管中，C、D两管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？5、将阀全开，观察并记录各测压管的高度，并思考：各测压管内液位高度是否变化？为什么变化？这一现象说明了什么？五、实验数据记录.液柱高度 A B C D E阀门关闭半开全开实验二 雷诺实验一、实验目的1、 观察流体在管内流动的两种不同型态，加强层流和湍流两种流动类型的感性认识；2、掌握雷诺准数Re 的测定与计算；3、测定临界雷诺数。
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。
流体力学的三大实验原理
流体力学的三大实验原理流体力学是研究流体运动和流体力学性质的学科，是物理学的一个重要分支。
在流体力学的研究中，实验是一种重要的方法，通过实验可以观察流体的行为，并验证理论模型的有效性。
以下将介绍流体力学的三大实验原理。
第一大实验原理是质量守恒定律，也称为连续性方程。
它表达了在流体中质量的守恒性质，即单位时间内通过某一截面的质量流量保持不变。
具体而言，对于稳定不可压缩流体，该方程可以表示为：∮ρv·dA = 0其中，∮表示对闭合曲面取积分，ρ是流体的密度，v是流体的速度，dA是曲面的面积元素。
该方程说明了流体在运动过程中质量的连续性，即入口处的质量流量等于出口处的质量流量。
通过实验可以验证这一原理，例如使用水流经过一个管道，在入口处和出口处分别测量流体的质量流量，验证质量守恒定律的成立。
第二大实验原理是动量守恒定律，也称为动量方程。
动量守恒定律表达了流体中动量的守恒性质，即单位时间内通过某一截面的动量流量保持不变。
对于稳定不可压缩流体，动量守恒定律可以表示为：∮(ρv⋅v)·dA = -∮pdA + ∮τ·dA + ∮ρg·dV其中，p是流体的压强，τ是流体的切应力，g是重力加速度，dV是体积元素。
该方程说明了流体在运动过程中动量的守恒性，即流体的动量增加或减少必然伴随着外力的作用或者压强的变化。
通过实验可以验证动量守恒定律，例如通过测量流体经过一个管道时的压强变化以及受到的外力，验证动量守恒定律的成立。
第三大实验原理是能量守恒定律，也称为能量方程。
能量守恒定律表达了流体中能量的守恒性质，即单位时间内通过某一截面的能量流量保持不变。
对于稳定不可压缩流体，能量守恒定律可以表示为：∮(ρv⋅v+pg)·dA = ∮(τ⋅v)·dA + ∮q·dA + ∮ρg·h·dA其中，q是流体的热流量，h是流体的高度。
该方程说明了流体在运动过程中能量的守恒性，即流体的能量增加或减少必然伴随着外界对流体的做功或者热量的输入。
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。
流体力学实验
实验一 流体流动阻力的测定一、 实验目的和任务1.了解流体流过管路系统的阻力损失的测定方法；2.测定流体流过圆形直管的阻力，确定摩擦系数λ与流体Re 的关系；3.测定流体流过管件的阻力，局部阻力系数ξ；4.学会压差计和流量计的使用方法；5.识别管路中各个管件、阀门，并了解其作用；二、实验原理流体的流动性，即流体内部质点之间产生相对位移。
真实流体质点的相对运动表现出剪切力，又称内摩擦力，流体的粘性是流动产生阻力的内在原因。
流体与管壁面的摩擦亦产生摩擦阻力，统称为沿程阻力。
此外，流体在管内流动时，还要受到管件、阀门等局部阻碍而增加的流动阻力，称为局部阻力。
因此，研究流体流动阻力的大小是十分重要的。
1．直管摩擦系数λ测定流体在管道内流动时，由于流体粘性作用和涡流的影响产生阻力。
阻力表现为流体的能量损失，其大小与管长、管径、流体流速等有关。
流体流过直管的阻力计算公式，常用以下各种形式表示：(1) 2L h 2f u d λ＝)2( 2g u d L H 2f λ＝ 或 )3( 2L P P P 221f u d ρλ＝－＝－∆式中hf ——以能量损失表示的阻力，J ／kg ；Hf ——以压头损失表示的阻力，m 液柱； △Pf ——以压降表示的阻力，N ／m2 L ——管道长，m d ——管道内径，m ；u ——流体平均流速，m/s ； P ——流体密度，kg ／m3； λ——摩擦系数，无因次；g ——重力加速度，g 一9.81m/s2。
．λ为直管摩擦系数，由于流体流动类型不同，产生阻力的原因也不同。
层流时流体流动主要克服流体粘性作用的内摩擦力。
湍流时除流体的粘性作用外，还包括涡流及管壁粗糙度的影响，因此λ的计算式形式各不相同。
层流时，利用计算直管压降的哈根－泊谡叶公式：)4( d uL 32P P P 221f μ＝－＝－∆和直管阻力计算公式(3)，比较整理得到λ的理论计算式为)5( Re 64du 232＝＝ρμλ⨯由此式可见，λ与管壁粗糙度ε无关，仅为雷诺数的函数。
流体力学的实验方法
流体力学的实验方法一、概述流体力学是研究流体运动规律和性质的学科，其实验方法是验证理论模型和解决实际问题的重要手段。
本文将介绍流体力学实验方法的基本原理和常用实验技术，帮助读者了解流体力学实验的过程和意义。
二、实验设计1. 实验目的明确实验的目标和取得实验数据所要解决的问题。
例如，研究某一流体的流动特性、测量流体的黏度或探究某一流体力学定律的实验验证等。
2. 实验装置根据实验目的确定实验装置的类型和构造。
如需要测量流体的流速分布，可以采用管道流量计、风洞或水槽等装置。
3. 流体介质选择合适的流体介质进行实验，保证其性质符合实验要求。
常用的流体介质有空气、水和特定液体等。
4. 实验参数确定实验中需要测量和控制的参数，如流速、温度、压力等。
精确地控制和测量这些参数对实验结果的准确性至关重要。
三、实验技术1. 测量技术根据实验的要求，选择合适的测量技术。
如通过流速计、压力计、温度计等仪器进行测量，获取流体力学参数的数值。
2. 数据处理对实验获得的数据进行分析和处理，以得出实验结果。
可以采用图表、统计学方法等对实验数据进行可视化和定量化分析。
3. 实验控制技术通过控制实验装置和参数，确保实验过程的稳定性和准确性。
如调节流量计、控制恒温器等，以保持实验环境的一致性。
四、常用实验方法1. 流速测量方法常用的流速测量方法包括浮子流量计、转子流量计、热线/薄膜安培计等。
通过测量流体通过某一截面的体积或质量来计算流速。
2. 压力测量方法常见的压力测量方法有压力传感器、毛细管压力计等。
通过测量流体静压或动压来获取压力值。
3. 流动模式观察方法利用可见材料或透明模型观察流体的流动模式，如涡流、层流和湍流等。
可以通过摄像机或红色示踪线等手段进行记录和分析。
4. 黏度测量方法常用的黏度测量方法有旋转油膜黏度计、毛细管黏度计等。
通过测量流体在不同条件下流动的阻力来计算黏度值。
五、实验安全与注意事项1. 实验室安全在进行流体力学实验时，必须注意实验室安全，正确使用实验设备和仪器，遵循实验室规章制度，确保人身安全和设备完好。
流体实验综合实验报告
实验名称：流体力学综合实验实验日期：2023年4月10日实验地点：流体力学实验室一、实验目的1. 通过实验加深对流体力学基本理论的理解和掌握。
2. 掌握流体力学实验的基本方法和步骤。
3. 培养学生的实验操作技能和数据处理能力。
4. 培养学生严谨的科学态度和团队合作精神。
二、实验原理本实验主要研究流体在管道中流动时的基本特性，包括流速分布、压力分布、流量测量等。
实验采用流体力学的基本原理，如连续性方程、伯努利方程、雷诺数等，通过实验数据验证理论公式，分析实验结果。
三、实验仪器与设备1. 实验台：包括管道、阀门、流量计、压力计等。
2. 数据采集系统：用于采集实验数据。
3. 计算机软件：用于数据处理和分析。
四、实验步骤1. 实验准备：检查实验仪器和设备是否完好，熟悉实验操作步骤。
2. 实验数据采集：a. 打开阀门，调节流量，使流体在管道中稳定流动。
b. 在管道不同位置安装压力计，测量压力值。
c. 在管道出口处安装流量计，测量流量值。
d. 记录实验数据，包括流量、压力、管道直径等。
3. 实验数据处理：a. 利用伯努利方程计算流速。
b. 利用连续性方程计算流量。
c. 分析实验数据，验证理论公式。
4. 实验结果分析：a. 分析流速分布、压力分布的特点。
b. 分析流量测量误差。
c. 总结实验结论。
五、实验结果与分析1. 实验数据：a. 管道直径：D = 0.02 mb. 流量：Q = 0.01 m³/sc. 压力：P = 1.0×10⁵ Pad. 流速：v = 0.5 m/s2. 实验结果分析：a. 流速分布：实验数据表明，管道中流速分布均匀，流速在管道中心最大，靠近管道壁面最小。
b. 压力分布：实验数据表明，管道中压力分布均匀，压力在管道中心最大，靠近管道壁面最小。
c. 流量测量误差：实验数据表明，流量测量误差较小，说明实验装置和测量方法可靠。
六、实验结论1. 实验验证了流体力学基本理论，如连续性方程、伯努利方程等。
流体力学实验报告(全)
工程流体力学实验报告实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或(1.1)式中：z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；p0水箱中液面的表面压强；γ液体容重；h被测点的液体深度。
另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：(1.2)据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。
实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。
2.当PB，相应容器的真空区域包括以下三部分：(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。
(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。
4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。
常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。
水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。
于是有(h、d单位为mm)一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。
流体力学的实验研究方法
流体力学的实验研究方法流体力学是研究液体和气体运动规律的学科，是物理学的一个重要分支。
在流体力学的研究中，实验方法是非常重要的手段之一。
本文将介绍几种常用的流体力学实验研究方法。
一、定量实验方法定量实验方法是通过对流体中各种参数的测量来获取数据，并进行定量分析。
最常用的定量实验方法包括流速测量、压力测量、流量测量等。
1. 流速测量流速是流体运动中的一个重要参数，在流体力学研究中具有重要意义。
常见的流速测量方法有浮标法、旋转测速法、超声波测速法等。
浮标法是通过在流体中放置一个浮标，并测量浮标的位移来确定流速。
旋转测速法则是利用测速仪表中的叶片旋转频率与流速成正比的原理进行测量。
超声波测速法则是通过发送超声波并测量其回波时间来计算流速。
2. 压力测量压力是流体力学研究中另一个重要的参数。
常用的压力测量方法有水柱法、压力传感器法、毛细管法等。
水柱法是利用流体的压力传递性质，通过测量流体压力对应的水柱高度来计算压力值。
压力传感器法则是利用压力传感器测量流体压力，通过变换电信号获得压力值。
毛细管法则是利用毛细管压力差与流动速度之间的关系来计算压力值。
3. 流量测量流量是流体力学研究中对流体运动强度的衡量。
常见的流量测量方法有流量计法、测地阀法、热敏电阻法等。
流量计法是通过使用流量计器来测量流体通过的体积或质量，从而得到流量值。
测地阀法则是利用流体通过定型孔等装置时的流动特性来计算流量。
热敏电阻法则是利用流体的传导特性，通过测量电阻值来计算流量值。
二、定性实验方法定性实验方法是通过观察流体现象的形态和规律来进行研究。
定性实验方法主要包括流动可视化、颗粒示踪、涡旋检测等。
1. 流动可视化流动可视化是将流体运动过程通过染色或其他方式使其可见，并观察流体现象。
常用的流动可视化方法有染色法、粒子轨迹法等。
染色法是通过向流体中加入染料，使染料在流动中呈现特殊颜色或变化，从而观察流体的运动情况。
粒子轨迹法则是通过在流体中加入颗粒物，在流动中观察颗粒物的轨迹，从而推测流体的流动方式。
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演示实验三流谱流线显示实验（一）(一) 实验目的要求演示机翼绕流，圆柱绕流和管渠过流的定常流动，运用电化学法显示流场，使同学们对这些基本流动有一个直观了解。
(二) 实验装置本实验的装置如图I-3-1所示。
图I-3-1 流谱流线显示仪1．显示盘；2．机翼；3．孔道；4．圆柱；5．孔板；6．闸板；7．文丘里管；8．突扩和突缩；9．侧板；10．泵开关；11．对比度调解开关；12．电源开关；13. 电极电压测点；14．流速调节阀；15. 放空阀。
（14、15内置于侧板内）本实验装置配备有：流线显示盘、前后罩壳、照明灯、小水泵、直流供电装置。
(三) 实验原理现有的三种流谱仪，分别用于演示机翼绕流，圆柱绕流和管渠过流。
1、Ⅰ型单流道，演示机翼绕流的流线分布。
由图可见，机翼向天侧（外包线曲率较大）流线较密，由连续方程和能量方程知，流线密，表明流速大，压强低：而在机翼向地侧，流线较疏，压强较高。
这表明整个机翼受到一个向上的合力，该力被称为升力。
实验中为了显示升力方向，在机翼腰部开有沟通两侧的孔道，孔道中有染色电极。
在机翼两侧压力差的作用下，必有分流经孔道从向地侧流至向天侧，这可通过孔道中染色电极释放的色素显现出来，染色液体流动的方向，即为升力方向。
此外，在流道出口端（上端）还可观察到流线汇集到一处，并无交叉，从而验证流线不会重合的特性。
2、Ⅱ型单流道，演示圆柱绕流。
因为流速很低（约为0.5～1.0cm/s），这是小雷诺数的无分离流动。
因此所显示的流谱上下游几乎完全对称。
这与圆柱绕流势流理论流谱基本一致；零流线（沿圆柱表面的流线）在前驻点分为左右两支，经900点（u＝u max），而后在背滞点处二者又合二为一。
驻点的流线为何可分可合，这与流线的定义是否矛盾呢？这是不矛盾的。
因为在驻点上流速为零，方向是不确定的。
然而，当适当增大流速，Re数增大，此时虽圆柱上游流谱不变，但下游原合二为一的染色线被分开，尾流出现。
3、Ⅲ型双流道。
演示文丘里管、孔板、渐缩和突然扩大、突然缩小、明渠闸板等流段纵剖面上的流谱。
演示是在小Re数下进行，液体在流经这些管段时，有扩有缩。
由于边界本身亦是一条流线，通过在边界上特别布设的电极，该流线亦能得以演示。
同上，若适当提高流动的雷诺数，经过一定的流动起始时段后，就会在突然扩大拐角处流线脱离边界，形成漩涡，从而显示实际流体的总体流动图谱。
利用该流线仪，还可说明均匀流、渐变流、急变流的流线特征。
如直管段流线平行，为均匀流。
文丘里管的喉管段，流线的切线大致平行，为渐变流。
突缩、突扩处，流线夹角大或曲率大，为急变流。
特别强调的是，上述实验中，其流道中的流动均为恒定流。
因此，所显示的染色线既是流线，又是迹线和脉线（染色线）。
因为流线是某一瞬时的曲线，线上任一点的切线方向与该点的流速方向相同；迹线是某一质点在某一时段内的运动轨迹线；脉线是源于同一点的所有质点在同一时刻的连线。
固定在流场的起始段上的电极，所释放的颜色流过显示面后，会自动消色。
放色——消色对流谱的显示均无任何干扰。
另外，在演示中如将泵关闭一下再重新开启的话，还可看到流线上各质点流动方向的变化。
演示实验四流谱流线显示实验（二）(一) 实验目的要求演示流体在多种不同形状流道中的非定常流动图案，鲜明地显示不同边界流场的迹线、边界层分离、尾流、涡旋等流动图谱，便于学生们直观理解流体非定常流动的基本特征及其产生机理。
(二) 实验装置本实验的装置如图I-4-1所示。
图I-4-1 显示面过流道示意图(三) 实验指导各实验仪演示内容及实验指导提要如下：ZL—1型（图I-4-1、1）用以显示逐渐扩大、逐渐收缩、突然扩大、突然收缩、壁面冲击、直角弯道等平面上的流动图像，模拟串联管道纵剖面流谱。
在逐渐扩散段可看到由边界层分离而形成的旋涡，且靠近上游喉颈处，流速越大，涡旋尺度越小，紊动强度越高；而在逐渐收缩段，无分离，流线均匀收缩，亦无漩涡，由此可知，逐渐扩散段局部水头损失大于逐渐收缩段。
在突然扩大段出现较大的漩涡区，而在突然收缩段只在死角处和收缩断面的进口附近出现较小的漩涡区。
表明突扩段比突缩段有较大的局部损失，而且突缩段的水头损失主要发生在突缩断面后部。
同时由于本仪器突缩段较短，故流谱亦可视为直角进口管嘴的流动图像。
在管嘴进口附近，流线明显收缩，并有涡旋产生，致使有效过流断面减小，流速增大，从而在收缩断面上出现真空。
在直角弯道和壁面冲击段，也有多处漩涡区出现。
尤其在弯道流中，流线弯曲更剧烈，越靠近弯道内侧，流速越小。
近内壁处，出现明显的回流，形成的回流范围较大，将此与ZL－2型中圆角转弯流动对比，直角弯道涡旋大，回流更加明显。
ZL—2型（图I-4-1、2）显示文丘里流量计、孔板流量计、圆弧进口管嘴流量计以及壁面冲击、圆弧形弯道等串联流道纵剖面上的流动图像。
由显示可见，文丘里流量计的过流顺畅，流线顺直，无边界层分离和漩涡产生。
在孔板前，流线逐渐收缩，汇集在孔板的孔口处，只在拐角处有小漩涡出现，孔板后的水流逐渐扩散，并在主流区的周围形成较大的漩涡区。
由此可见，孔板流量计的过流阻力较大；圆弧进口管嘴流量计入流顺畅，管嘴过流段上无边界层分离和漩涡产生；在圆形弯道段，边界层分离的现象及分离点明显可见，与直角弯道比较，流线较顺畅，漩涡发生区域较小。
ZL—3型（图I-4-1、3）显示30o弯头、直角弯头、45o弯头以及非自由射流等流段纵剖面上的流动图像。
由显示图像可知，在每一转弯的后面，都因边界层分离而产生漩涡。
转弯角度不同，漩涡大小、形状各异。
在圆弧转弯段，流线较顺畅，该串联管道上，还显示局部水头损失叠加影响的图谱。
在非自由射流段，射流离开喷口后，不断卷吸周围的流体，形成射流的紊动扩散。
在此流段上还可看到射流的“附壁效应”。
该仪器可演示的主要流动现象为：各种弯道和水头损失的关系。
短管串联管道局部水头损失的叠加影响。
ZL—4型（图I-4-1、4）显示30o弯头、分流、合流、45o弯头，YF－溢流阀、闸阀及蝶阀等流段纵剖面上的流动图像。
其中YF－溢流阀为固定的全开状态，蝶阀活动可以调节。
显示可见，在转弯、分流、合流等过流段上，有不同形态的漩涡出现。
合流漩涡较为典型，明显干扰主流，使主流受阻，这在工程上称为“水塞”现象。
蝶阀全开时，过流顺畅，阻力小，半开时，尾涡紊动激烈，表明阻力大且易引起振动。
YF－溢流阀中流动现象较为复杂。
流体经阀门喷出后，在阀芯的大反弧段发生边界层分离，出现一圈漩涡带；在射流和阀座的出口处，也产生一较大的漩涡环带。
在阀后，尾迹区大而复杂，并有随机的卡门涡街产生。
经阀芯芯部流过的小股流体也在尾迹区产生不规则的左右扰动。
调节过流量，涡旋的形态基本不变，表明在相当大的雷诺数范围内，涡旋基本稳定。
5、ZL—5型（图I-4-1、5）用以显示明渠逐渐扩散，单圆柱绕流、多圆柱绕流及直角弯道等流段的流动图像。
圆柱绕流是该型演示仪的特征流谱。
由显示可见，单圆柱绕流时的边界层分离状况，分离点位置、卡门涡街的产生与发展过程以及多圆柱绕流时的流体混合、扩散、组合漩涡等流谱。
6、ZL—6型（图I-4-1、6）用以显示明渠渐扩、桥墩形钝体绕流、流线体绕流、直角弯道和正、反流线体绕流等流段上的流动图谱。
桥墩形柱体绕流，由于该绕流体为圆头方尾的钝形体，水流脱离桥墩后，形成一个漩涡区——尾流，在尾流区两侧产生旋向相反且不断交替的漩涡，及卡门涡街。
与圆柱绕流不同的是，该涡街的频率具有较明显的随机性。
这说明非圆柱体绕流也会产生卡门涡街。
流线形体绕流，流动顺畅，形体阻力最小，这是绕流体的最好形式，。
从正、反流线体的对比流动可见，当流线体倒置时，也出现卡门涡街。
7、ZL —7型（图I-4-1、7）是一只“双稳放大射流阀”流动原理显示仪。
经喷嘴喷射出的射流（大信号）可附于任一侧面，若先附于左壁，射流经左通道后，向右出口输出；当旋转仪器表面控制圆盘，使左气道与圆盘气孔相通时（通大气），因射流获得左侧的控制流（小信号），射流便切换至右壁，流体从左出口输出。
这时若再转动控制圆盘，切断气流，射流稳定于原通道不变。
如要使射流再切换回来，只要再转动控制圆盘，使右气道与圆盘气孔相通即可。
因此，该装置既是一个射流阀，又是一个双稳射流控制元件。
只要给一个小信号（气流），便能输出一个大信号（射流），并能把脉冲小信号保持记忆下来。
演示实验五 能量方程演示实验（一）实验目的1、观察恒定流情况下，有压管流所具有的位置势能（位置水头）、压强势能（压强水头）和动能（流速水头），以及在各种边界条件下能量守恒及转换的基本规律，加深对能量方程物理意义的理解。
2、观察测压管水头线和总水头线沿程变化的规律，以及水头损失现象。
3、观察管流中的真空现象及渐变流、急变流过水断面上的动水压强分布规律。
4、观察恒定总流连续性方程中速度与管径的变化关系。
（二）实验原理实际液体在有压管道中作恒定流动时，单位重量液体的能量方程如下：w h gv p z gv p z +++=++222222221111αγαγ上式表明：单位重量的液体在流动过程中所具有的各种机械能（单位位能、单位压能和单位动能）是可以相互转化的。
由于实际液体存在粘性，运动的阻力要消耗一定的能量，也就是有部分机械能要转化为热能而散逸，称为水头损失。
因而各断面的机械能沿程减小。
在均匀流或渐变流过水断面上，其动水压强分布符合静水压强分布规律：c pz =+γ或 h p p γ+=0但不同的过水断面上c值不同。
在急变流流段上，由于流线的曲率较大，每一质点处存在惯性力，表现为在这个流段中各过水断面上水流的压强分布不符合静水压强分布规律。
（三）实验设备如图I-5-1所示的能量方程演示仪为自循环的水流系统，在进水管段设有进水阀、转子流量计，演示段由直管、突然扩大管、文丘里管、突然缩小管、垂直弯管和水平弯管等有机玻璃管段连接而成，在管道上沿水流方向的若干过水断面的边壁上设有测压孔，在设置测压管的过水断面上同时装有单孔毕托管，用以测量该断面中心点的总水头。
在管道的出口还设有尾阀。
进水阀和尾阀用来调节和控制流量。
（四）操作步骤和演示内容1、熟悉设备，分辨测压管和单孔毕托管。
2、接通电源。
图I-5-1 能量方程演示仪1、测压排2、转子流量计3、尾阀4、进水阀5、水箱6、水泵3、缓缓打开进水阀，反复开关尾阀将管道及测压管中的空气排净。
4、调节进水阀，固定某一流量（以Q=1500 l/h左右为宜），待水流稳定后，根据能量方程观察管道各断面上单位重量水体的位能、压能、动能和水头损失，并了解能量守恒的物理意义及位能、压能和动能的相互转化。
5、观察测压管水头线和总水头线沿程变化的规律，并分析其原因。
6、观察管道中各种局部水力现象，如突然扩大和突然缩小情况下测压管水头的变化；渐变流过水断面上各点的测压管水头相等，而急变流过水断面上各点的测压管水头不相等；垂直弯管段上的真空现象等。