船舶流体力学实验指导书解析

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流体力学实验指导

3．测定下临界雷诺数。
(1)将调节阀打开，使管中呈完全紊流，再逐步关小调节阀使流量减小。当流量调节到使颜色水在全管刚呈现出一稳定直线时，即为下临界状态；
(2)待管中出现临界状态时，用体积法测定流量；
(3)根据所测流量计算下临界雷诺数，并与公认值（2300）比较，偏离过大，需重测；
(4)重新打开调节阀，使其形成完全紊流，按照上述步骤重复测量不少于三次；
由于实际上所取的两个断面之间存在着水头损失所以实际流量q0一般要略小于计算流量q二者的比值称为流量系数即实际流量q0用体积法测定1记录仪器常数d1d2的值并算出k2缓慢开启实验阀门使两个测压管压差达到最大作为第一个实验点测读并记录测压管内液面的读数
流体力学实验指导书
中山大学工学院
2009年5月
实验注意事项
记录表
次
序
流量
测压管读数
体积
时间
流量
阻力
形式
次
序
流
量
前断面
后断面
突
然
扩
大
突
然
缩
小
六、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。
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？
3．现备有一段长度及联接方式与调节阀（图8.1）相同，内径与实验管道相同的直管段，如何用两点法测量阀门的局部阻力系数？
3．加深对局部阻力损失机理的理解。
二、实验装置
本实验装置如图所示。
实验管道由小→大→小三种已知管径的管道组成，共设有六个测压孔，测孔1—3和3—6分别测量突扩和突缩的局部阻力系数。其中测孔1位于突扩界面处，用以测量小管出口端压强值。

船舶流体力学(打印)

相应的速度势函数的拉普拉斯方程为:
二.速度势函数的性质：
1.若流体不可压缩，流速势函数满足拉普拉斯方程，是调和函数。
2.流线与等势面相互垂直。
可见，流速矢量与等势面垂直。而流速矢量与该点流线相切，故流线与等势面垂直。
若为平面流动，则流线与等势线垂直。
3.速度势对任一方向n的偏导数，等于流速矢量在该方向的投影。
三个基本解都具有奇异性。因为真实流场中不应该有无穷大的速度，所以通常要把它们布置在流场之外(物体区域内)。
例3:理想不可压缩流体作平面无旋流动。假设流场的复势是W(z) = az2( a > 0 )，并且在坐标原点处压强为p0，试求:(1)上半平面的流动图案；(2)沿y = 0的速度与压强。
解:令z = rei，于是:
2.螺旋流：
现研究点汇与点涡叠加所形成的流场：
等势线方程为：
流线方程为：
在流场任意两点1，2应用伯努利方程，有：
水轮机引水室中的旋转水流、旋风燃烧室中的旋转气流等都可以被近似地看成是此类流动。
若将点源与点涡叠加，则流体沿螺旋线由内向外流动，水泵压水室中的旋转水流就是这种流动。
例4.设在（－a,0)处有一平面点源，在（a,0)处有一平面点汇，他们的强度为Q。若平行于x轴的直线流动和这一对强度相等的点源和点汇叠加。试问：此流动表示什么样的流动并确定物面方程。
图片：
四.平面偶极子：
z = 0点:点汇–Qz0点：点源Q
叠加后得到：
令r0，Q，不变，并且：
---偶极子的方向角(由点汇指向点源的矢量的方向角)。
这里分析=的情况(即，点源沿x轴的正方向由左至右向点汇趋近)。
因为点源(点汇)流、点涡流和偶极子流在无穷远处的速度都趋于零。将这些基本解与别的解叠加时，在无穷远处速度具有渐近性，所以只需要考虑叠加后的物面边界条件，而不必担心叠加这些基本解会改变无穷远处的速度边界条件

流体力学实验指导书与报告

流体力学实验指导书与报告所在学院：地侧学院使用专业：安全工程2006.6实验一：压强、流速、流量测定实验一、压强测定试验知识点：静力学的基本方程；绝对压强；相对压强；测压管；差压计。

1.实验目的与意义1）验证静力学的基本方程；2）学会使用测压管与差压计的量测技能；3）灵活应用静力学的基本知识进行实际工程量测。

2.实验要求与测试内容1）熟练并能准确进行测压管的读数；2）控制与测定液面的绝对压强或相对压强； 3）验证静力学基本方程； 4）由等压面原理分析压差值。

3.实验原理1）重力作用下不可压缩流体静力学基本方程： pz c γ+=2）静压强分布规律：0p p h γ=+式中：z ——被测点相对于基准面的位置高度；p ——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；0p ——水箱中液面压强；γ——液体容重；h ——被测点在液体中的淹没深度。

3）等压面原理：对于连续的同种介质，流体处于静止状态时，水平面即等压面。

4.实验仪器与元件实验仪器：测压管、U 型测压管、差压计仪器元件：打气球、通气阀、放水阀、截止阀、量杯流体介质：水、油、气实验装置如下图： 5.实验方法与步骤实验过程中基本操作步骤如下：1）熟悉实验装置各部分的功能与作用；2）打开通气阀，保持液面与大气相通。

观测比较水箱液面为大气压强时各测压管液面高度；3）液面增压。

关闭通气阀、放水阀、截止阀，用打气球给液面加压，读取各测压管液面高度，计算液面下a、b、c各点压强及液面压强p；4）液面减压。

关闭通气阀，打开截止阀，放水阀放出一定水量后，读取各测压管液面高度，计算液面下a、b、c各点压强及液面压强p。

6.实验成果实验测定与计算值如下内容：00p=，a、b、c各测压管与U型测压管液面标高∇、压强水头pγ、测压管水头pzγ+；00p>，a、b、c各测压管与U型测压管液面标高∇、压强水头pγ、测压管水头pzγ+；00p<，a、b、c各测压管与U型测压管液面标高∇、压强水头pγ、测压管水头pzγ+；填入表1中。

《流体力学》实验指导书

《流体力学》实验指导书教学实验2012-10流体力学实验指导书目录实验一能量方程实验实验二雷诺数实验实验三沿程阻力实验实验四局部阻力实验实验五文丘里流量计实验实验六孔板流量计实验实验七皮托管测速实验实验八离心泵综合实验实验一能量方程实验1、实验目的观察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况，并对实验中出现的现象进行分析，从而加深对能量方程的理解。

2、实验装置图1 能量方程实验装置示意图1.储水箱2.上水调节阀3.溢流回水管4.实验管段5.背后恒压水箱6.测压管组7. 测压管固定板8.静压及全压测点接头9.流量调节、切断阀10.计量水箱11.接水杯12.量筒3、实验前准备工作开启水泵，全开上水阀门使水箱注满水；打开调节阀门，排除管内气体；关闭调节阀门，再调节上水阀门，使水箱水位始终保持不变，并有少量溢出。

检查各个测压管液面高度是否相同，如不同，首先排除测压管及连接的胶皮管中空气，确保测压管中无空气泡时，检查各个测压管液面高度是否相同，如还不同，则应调整标尺，使各个测压管液面高度相同。

检查实验过程调节流速的调节阀门9，其应该调节灵活。

4、实验方法（1）、能量方程实验调节出水阀门至一定开度，使测压管组各液柱在测压板适当位置，测定能量方程实验管的六个断面六组测压管的液柱高度，并用体积法测定流量。

改变阀门的开度，重复上面方法进行测试。

根据测试数据的计算结果，绘出某一流量下各种水头线（如图2-2），并运用能量方程进行分析，解释各测点各种能头的变化规律。

图2-2水头线可以看出，能量损失沿着流体流动方向增大的；C1与C6比较，两点管径相同，所以动能头基本相同，但C6点的压力能头比C1增大了，这是由于位置能转化而得来的；C1与C4比较，其位置能头相同，但C4点比C1点的压力能头大，这是由于管径变粗；速度减慢，动能头转化为压力能头；C5与C4比较，位置能头相同，但压力能头小了，可明显看出，是压力能头转化为速度能头了。

流体力学实验指导书

实验一雷诺实验一、实验目的与要求1、了解流体的流动形态：观察实际的流线形状，判断其流动形态的类型；2、熟悉雷诺准数的测定和计算方法；3、确立“层流与湍流与Re 之间有一定关系”的概念。

二、基本原理流体在流动过程中有3种不同的流动形态，即层流、湍流和介于两者之间的过渡流。

雷诺用实验的方法研究流体流动时，发现影响流体流动类型的因素除了流速u 以外，还有管径d 、流体的密度ρ以及粘度μ，由这四个物理量组成的无因次数群μρdu =Re称之为雷诺数。

实验证明，流体在直管内流动时：当Re ≤2000时，流体的流动类型为层流。

当Re ≥4000时，流体的流动类型为湍流。

当2000＜Re ＜4000，流体的流动类型可能是层流，也可能为湍流，将这一范围称之为不稳定的过渡区。

从雷诺数的定义式来看，对于同一管路d 为定值时，u 仅为流量的函数。

对于流体水来讲，ρ及μ仅为温度的函数。

因此确定了温度及流量即可计算出雷诺数Re 。

三、实验装置及流程实验装置如图所示，实验时水从玻璃水槽3流进玻璃管4（内径20mm ），槽内水由自来水供应，供水量由阀6控制，槽壁外有进水稳定槽7及溢流槽10，过量的水进溢流槽10排入图1-3 雷诺示范实验装置1-红墨水瓶 2.6.8.12-阀门 3-玻璃水槽 4-带喇叭口玻璃管(Φ20) 5-进水管 7-进水稳定槽 9-转子流量计 10-溢流槽 11-排水管下水道。

实验时打开阀门8，水即由玻璃槽进入玻璃管，经转子流量计9后，流进排水管排出，用阀8调节水量，流量由转子流量计9测得。

高位墨水瓶贮藏墨水之用，墨水由经墨水调节阀2流入玻璃管4。

四、实验数据记录表表1-2 雷诺实验数据记录表水温__________[℃] 水粘度_______________[10-3×Pa·S]水密度_____________[kg/m3] 管内径_______________[mm]五、讨论1、流量从小做到大，当刚开始湍流，测出雷诺数是多少？与理论值2000有否差距？请分析原因。

流体力学实验指导书(修改)

流体力学实验指导书主编李旭机电工程系实验一静水压强实验一、实验目的1、通过实验加深对流体静力学基本方程h p p γ+=0的理解。

2、验证静止流体中不同点对于同一基准面的测压管水头为常数，即=+γpz 常数3、实测静水压强，掌握静水压强的测量方法。

4、巩固绝对压强、相对压强、真空度的概念，加深理解位置水头、压力水头以及测压管水头之间的关系。

5、已知一种液体重度测定另一种液体的重度。

二、实验原理图1所示是一种静水压强实验仪原理示意图：图1 静水压强实验原理图（'a p p =）实验装置包括四个部分，从左到右依次是调压桶、测压管组、主水箱、增减压气筒。

主水箱液面上压强0p 通过调节增减压气筒改变，使其大于或小于大气压a p ，水箱上面通过连通管和测压管6相连。

在水箱不同液面深度选择测点1、2，分别和测压管组连接。

测压管组中2、3开口通向大气，测压管1、4、5通过一个四通接头和调压桶相接，通过上、下移动调压桶就可以改变调压筒中的压强，进而调节测压管1、4、5中的压强。

球阀1和2的开启可以使密闭水箱液面上压强和调压桶压强恢复到大气压强。

（注：图1中'a p p =，图2中'a p p <，）图2 静水压强实验原理图（'a p p <）相对静止的液体只受重力的作用，处于平衡状态。

以p 表示液体静压强，γ表示液体重度，以z 表示压强测算点位置高度（即位置水头），流体静力学方程为=+γpz 常数上式说明1、在重力场中静止液体的压强p 与深度h 成线性分布，即10012002p p z p p z -∆-=-∆-2、同一水平面（水深相同）上的压强相等，即为等压面。

因此，水箱液面和测点1、2处的压强（绝对压强）分别为 00a p p h γ=+ ()30a p γ=+∆-∆11a p p h γ=+()31a p z γ=+∆-22a p p h γ=+()52a p z γ=+∆- 与以上各式相对应的相对压力（相对压强）分别为a p p p -='000h γ= ()03∆-∆=γ11a p p p '=-1h γ= ()31z γ=∆-22a p p p '=-2h γ= ()52z γ=∆-式中 a p —— 大气压力，Paγ—— 液体的重度，3m N0h —— 液面压力水头，m 0∆ —— 液面位置水头，m 3∆、5∆—— 1、2处测压管水头，m 1z 、 2z —— 1、2处位置水头，m 1h 、2h —— 1、2处压力水头，m3、静水中各点测压管水头均相等，即35∆=∆或 1212p p z z γγ''+=+或 1122z h z h +=+ 即测压管1、2的液位在同一平面上。

船舶推进装置的流体力学实验与分析

船舶推进装置的流体力学实验与分析船舶推进装置的种类繁多，常见的有螺旋桨推进、喷水推进和吊舱推进等。

每种推进装置都有其独特的工作原理和流体力学特性。

螺旋桨推进是目前应用最为广泛的船舶推进方式之一。

在对螺旋桨进行流体力学实验时，通常会测量其推力、扭矩以及效率等关键参数。

实验中，会将螺旋桨安装在特定的试验水槽或风洞中，通过测量设备获取不同转速和进流条件下的相关数据。

通过对螺旋桨的流体力学实验，可以发现螺旋桨的叶片形状、螺距分布以及直径等因素对其性能有着显著影响。

例如，叶片的扭曲程度和轮廓设计会影响水流的流动情况，进而改变推力和效率。

优化螺旋桨的设计可以减少能量损失，提高推进效率。

喷水推进装置则是利用泵将水吸入并加速喷出，从而产生推力。

在对喷水推进装置进行实验时，需要关注泵的性能、喷口的形状和水流速度等因素。

实验结果表明，喷口的形状和角度对推力的方向和大小有着重要影响。

合理设计喷口可以使水流更加集中和高效地喷出，提高推进效果。

吊舱推进装置将电机和螺旋桨集成在一个可旋转的吊舱内，能够实现全方位的推进。

在实验中，重点研究吊舱的旋转角度、螺旋桨的工作状态以及与船体的相互作用。

研究发现，吊舱的旋转灵活度对于船舶的操纵性能具有重要意义，而螺旋桨与船体之间的干扰会影响推进效率。

除了对不同类型的推进装置进行单独实验，还会进行综合对比实验。

通过在相同的实验条件下对多种推进装置进行测试，可以直观地比较它们的优缺点，为船舶设计和选型提供依据。

在实验过程中，数据的采集和处理至关重要。

采用高精度的传感器和数据采集系统，确保获取准确可靠的数据。

同时，运用先进的数据分析方法，对实验数据进行处理和分析，提取有用的信息。

通过对实验数据的分析，可以建立推进装置的数学模型。

这些模型可以用于预测在不同工况下推进装置的性能，为船舶的设计和运营提供理论支持。

例如，根据模型可以优化船舶的航线规划和速度控制，以达到节能减排的目的。

此外，流体力学实验还可以用于研究船舶在复杂水流环境中的推进性能。

工程流体力学实验指导书含说明

流体力学实验说明1、每个班5人一组，每组选做2个实验；2、实验地点：东二楼老楼一楼流体力学实验室（进大门左手边）；3、各班班长节后与张维（150********）联系，确定实验时间及实验项目；4、实验完成后第八周由各班班长将实验报告上交至张维处。

（实验报告中只需写做过的两个试验）工程流体力学实验指导书与报告班级：_________________姓名：_________________华中科技大学船海学院性能实验室(一) 不可压缩流体恒定流能量方程(伯诺里方程)实验一、实验目的要求1．验证流体恒定总流的能量方程；2．通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性；3．掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。

二、实验装置本实验的装置如图2．1所示。

说明本仪器测压管有两种：1．毕托管测压管(表2．1中标*的测压管)，用以测读毕托管探头对准点的总水头)2(2g u pZ H ++='γ，须注意一般下H ’与断面总水头)2(2gv p Z H ++=γ不同(因一般v u ≠)，它的水头线只能定性表示总水头变化趋势；2．普通测压管(表2．1未标*者)，用以定量量测测压管水头。

实验流量用阀13 调节，流量由体积时间法(量筒、秒表另备)、重量时间法(电子称另备)或电测法测量(以下实验类同)。

三、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n 个过水断面。

可以列出进口断面(1)至另一断面(i)的能量方程式(i=2，3，……，n)i i i i i hw gv a p Z g v a p Z ,122111122+++=++γγ取121====n a a a ，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出γpZ +值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v 及gav 22，从而即可得到各断面测管水头和总水头。

四、实验方法与步骤1．熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。

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船舶流体力学实验指导书工程机械系船舶与海洋工程教研室目录实验1 静水压力实验 (1)实验2 烟风洞及水槽流线实验 (3)实验3 伯努利方程实验 (4)实验4 雷诺实验 (7)实验5 动量方程实验 (9)实验6 管路综合实验 (12)1静水压力实验装置图实验1 静水压力实验一、实验目的1．测定矩形平面上的静水总压力。

2．验证静水压力理论的正确性。

3．观察压强传递现象。

二、实验装置实验装置如图所示。

三、实验原理对密封容器（即水箱）的液体表面加压时，设液体表面压强为P 0，则P 0>P a ，a p 为大气压强。

从U 形管中可以看到有压差产生，U 形管与密封水箱上部连通的一面，液面下降，而与大气相通的一面，液面上升。

密闭水箱内液体表面压强0p 为：h p p a γ+=02 式中 γ——液体的重度；h ——U 形管中液面上升的高度。

当密闭水箱内压强P 0下降时，U 形管内的液面呈现相反的现象，即P 0＜P a ，这时密闭水箱内液面压强0p 为：h p p a γ-=0式中 h ——U 形管中液面下降的高度。

四、实验步骤1．关闭排气阀，用加压器缓慢加压，U 形管出现压差h ∆。

在加压的同时，观察左侧A 、B 管的液柱上升情况。

由于水箱内部的压强向各个方向传递，在左侧的测压管中，可以看到由于A 、B 两点在水箱内的淹没深度h 不同，在压强向各点传递时，先到A 点后到B 点。

在测压管中反应出的是A 管的液柱先上升，而B 管的液柱滞后一点也在上升，当停止加压时，A 、B 两点在同一水平面上。

2．打开排气阀，使液面恢复到同一水平面上。

关闭排气阀，打开密闭容器底部的水门，放出一部分水，造成容器内压力下降，观察U 形管中液柱的变化情况。

五、分析和讨论1．液体表面压强0p 与表压强、真空度有什么关系？2．用该实验装置是否可以测出其他液体的重度？为什么？实验2 烟风洞及水槽流线观察实验一、实验目的1.在烟风洞利用烟流法观察烟流绕过物体周围的流动图形；观察各种几何边界变化条件下产生的旋涡现象，搞清楚旋涡产生的原因与条件；2.通过对各种边界下旋涡强弱的观察，分析比较局部损失的大小；3.观察绕流现象、分离点及卡门涡街现象。

二、实验装置小型风洞，实验稳定速度大于5m/s。

小型水槽，水流稳定速度大于5m/s。

机翼型实验试件、圆柱形试验件。

三、实验原理1．流体在流动过程中遇到其他物体时要发生绕流现象，流线形状会产生变化。

当绕过的物体曲率较大时，会产生边界层分离，产生明显漩涡。

当绕过圆柱形物体时，在物体的后方将产生卡门涡街。

四、实验步骤1．烟风洞流线观察实验实验步骤①点燃蜡烛，将其平稳置于风洞前部，距离试验段1米左右。

②将机翼型试验件平稳安放于试验段中，攻角为0度。

③启动风洞风机，调节流速达到2m/s，待烟流线稳定后，观察机翼型试件处流线情况。

④改变攻角至15度，观察机翼型试件处流线情况。

⑤改变攻角至30度，观察机翼型试件处流线情况。

⑥将攻角改回0度，调节流速达到4m/s, 待烟流线稳定后，观察机翼型试件处流线情况。

⑦重复步骤④⑤；⑧关闭风机，更换另一规格的机翼型试件，重复步骤②~⑦。

⑨关闭风机，实验用品归位，实验结束。

2．水槽流线观察实验实验步骤①将圆柱形试件平稳固定于水槽内；②启动水槽水泵，调节流速达到1m/s，观察试样后的漩涡情况。

③调节流速达到3m/s, 观察试样后的漩涡情况。

④调节流速达到5m/s, 观察试样后的漩涡情况。

⑤关闭水泵，实验用品归位，实验结束。

五、分析和讨论分析不同流速，不同攻角下流线的形状变化情况，讨论漩涡产生的原因和条件。

分析不同流速下水槽总流线的变化情况，讨论卡门涡街的产生原因。

34 实验3 伯努利方程实验一、实验目的1、测量位置势能与速度之间的关系，观察能量之间的转换关系；2、计算流体流动的速度、速度与位置的关系。

二、实验装置伯努利方程试验仪1.水箱及潜水泵2.上水管3.溢流管4.整流栅5.溢流板6.定压水箱7.实验细管8.实验粗管9.测压管 10.调节阀 11.接水箱 12.量杯 13.回水管 14.实验桌三、实验原理伯努利方程中 22pv z C g γ++= 三部分之和在整条流线上保证常数。

从物理意义来看，z 表示单位质量流体的位置势能，pγ表示压力能，22v g 项表示动能，整个方程表示单位质量流体在流线上能量守恒。

本实验通过在仪器的某些位置测量高度、压力、速度，以验证上式的成立。

四、实验步骤实验前，先缓慢开启进水阀，将水充满稳压溢流水槽，并保持有适量流水流出，使槽内液面平稳不变，最后，设法排尽设备内的气泡。

1．关闭实验导管出口调节阀，观察和测量液体处于静止状态下个测试点（a 、b 和c 三点）的压强。

2．开启实验导管出口调节阀，观察比较液体在流动情况下测试点的压头变化。

3．缓慢开启实验导管的出口条件阀，测量流体在不同流量下的各测试点的静压头、动压头和损失压头。

实验过程中必须注意如下几点：(1)实验前一定要将实验导管和测压管中的空气泡排除干净，否则会影响准确性。

(2)开启进水阀或调节阀时，一定要缓慢，并随时注意设备内的变化。

(3)实验过程中需根据测压管量程范围，确定最小和最大流量。

(4)为观察测压管的液柱高度，可在临实验测定前，向各测压管滴入几滴红墨水。

五、实验数据记录及计算1．测量并记录实验基本参数实验导管内径： dA=20mm；dB=30mm；dC=20mm;实验系统的总压头： h= mmH2O2．非流动体系的机械能分布及其转换3．流动体系的机械能分布及其转换实验序号温度，Τ/℃密度，ρ/kgm-3静压头OmmH,g/P2AρOmmH,g/P2BρOmmH,g/P2Cρ压强pA,Pa pB,Pa水温密度各测试点的静压头各测试点的静压强Τ/ ℃ρ/kgm-3 pA/ρg pB/ρg pC/ρg pA/Pa pB/Pa pC/Pa5pC,Pa动压头OmmH,g2/u22AOmmH,g2/u22BOmmH,g2/u22C流速UA，m·s-1 UB，m·s-1 UC，m·s-1损失压头Hf(1-A)，mmH2O Hf(1-B)，mmH2O Hf(1-C)，mmH2O验证流动流体的机械能恒算方程：6实验4 雷诺实验一、实验目的1．观察流体在不同流动状态时流体质点的运动规律。

2．观察流体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。

Re3．测定液体在圆管中流动时的下临界雷诺数c二、实验装置实验装置如图所示。

雷诺实验装置1.水箱及潜水泵2.上水管3.溢流管4.电源5.整流栅6.溢流板7.墨盒8.墨针9.实验管 10.调节阀 11.接水箱 12.量杯 13.回水管 14.实验桌三、实验原理流体在管道中流动，有两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。

在实验过程中，保持水箱中的水位恒定，即水头H不变。

如果管路中出口阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均速度v，微启红色水阀门，这时红色水与自来水同步在管路中沿轴线向前流动，红颜色水呈一条红色直线，其流体质点没有垂直于主流方向的横向运动，红色直线没有与周围的液体混杂，层次分明地在管路中流动。

此时，在流速较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。

如果将出口阀门逐渐开大，管路中的红色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，流体的流动呈临界状态。

如果将出口阀门继续开大，出现流体质点的横向脉动，使红色线完全扩散与自来水混合，此时流体的流动状态为紊流运7动。

流体的雷诺数νvd=Re ，根据连续方程：Av Q =，AQv =。

流量Q 用体积法测出，即在t ∆时间内流入计量水箱中流体的体积V ∆。

t V Q ∆∆=， 42d A π=式中 A ——管路的横截面积；d ——管路直径； v ——流体繁荣流速； ν——水的运动粘度。

四、实验步骤1．准备工作。

将水箱充水至经隔板溢流流出，将进水阀门关小，继续向水箱供水，以保持水位高度H 不变。

2．缓慢开启阀门7，使玻璃管中水稳定流动，并开启红色阀门9，使红色水以微小流速在玻璃管内流动，呈层流状态。

3．开大出口阀门7，使红色水在玻璃管内的流动呈紊流状态，再逐渐关小出口阀门7，观察玻璃管中出口处的红色水刚刚出现脉动状态但还没有变为层流时，测定此时的流量，计算出下临界流速c v 。

重复做三次，即可算出下临界雷诺数。

五、实验数据记录及计算d = mm 水温 = ℃实验次数 V ∆（m 3）t ∆（s ）Q （m 3/s ）c v （m/s ）ν（m 2/s ）cRe1 2 3下临界雷诺数的计算公式为：νdv c c ⋅=Re实验5 动量方程实验一、实验目的1. 通过射流对水箱的反作用力和射流对平板的作用力验证不可压缩流体定常流动的动量方程。

2. 通过对动量与流量、流速、射流角度等因素的相关性分析，进一步掌握流体的动量守恒定理。

二、实验装置动量方程实验装置简图1.实验水箱2.控制阀门3.高位水孔4.低位水孔5.砝码6.转动轴承7.挡板8.固定插销9.水平仪 10.喷嘴 11.水泵 12.水箱 13.挡水板 14.实验台支架三、实验原理1．射流对水箱的反作用力原理以水箱水面Ⅰ—Ⅰ，出口断面Ⅱ—Ⅱ及箱壁为控制面，对水平x 轴列动量方程：)(101202x x x xv v Q R Fααρ-==∑式中 x R ——水箱对射流的反作用；ρ——水的密度； Q ——射流流量；01α，02α——动量修正系数，取1；x v 1——水箱水面的平均流速在x 轴的投影，取0； x v 2——出口断面的平均流速在x 轴的投影。

由对转轴计算力矩M 求得x R 。

L Qv L R M x ⋅=⋅=ρ式中 L ——出口中心至转轴的距离；v ——出口流速。

移动平衡砝码得到实测力矩0M ：S G M ∆⋅=0式中 G ——平衡砝码重量； S ∆——0S S S -=∆；S ——出流时（动态）砝码至转轴的距离；0S ——未出流时（静态）平衡砝码至转轴的距离。

2．射流对平面的作用力原理取喷嘴出口断面Ⅰ—Ⅰ，射流表面，以及平板出流的截面Ⅱ—Ⅱ为控制面，对水平x 轴列动量方程：)(101202x x x xv v Q R Fααρ-==∑式中 x R ——平板对射流的反作用力；x v 1——喷嘴出口平均流速在轴的投影，即流速； x v 2——Ⅱ—Ⅱ断面平均流速在x 轴的投影，取0。