流体力学实验报告(hong)

福州大学土木工程学院本科实验教学示范中心

学生实验报告

工程流体力学实验

题目：

实验项目1：毕托管测速实验

实验项目2：管路沿程阻力系数测定实验

实验项目3：管路局部阻力系数测定实验

实验项目4：流体静力学实验

姓名：学号：

实验指导教师姓名：庞胜华

同组成员：___范富童____吴怀强_____辛睿_______

2013年6月23日

实验一毕托管测速实验

一、实验目的和要求

1．通过对管嘴淹没出流点流速系数的测量，掌握用毕托管测量点流速的技能；

2．了解普朗特型毕托管的构造和适用性，并检验其量测精度，进一步明确传统流体力学量测仪器的现实作用。

二、实验装置

本实验的装置如图一所示

说明：

经淹没管嘴6，将高低水箱水位差的位能转换成动能，并用毕托管测出其点流速值。测压计11的测压管1、2和以测量高、低水箱位置水头，测压管3、4用以测毕托管的全压水头和静压水头，水位调节阀4用以改变测点的流速大小。

三、实验原理

（1）式中u——毕托管测点处的点流速；

c——毕托管的校正系数；

Δh——毕托管全压水头与静水压头差。

（2）

联解上两式可得（3）

式中u——测点处流速，由毕托管测定；

——测点流速系数；

Δh——管嘴的作用水头。

四、实验方法与步骤

1．准备（a）熟悉实验装置各部分名称、作用性能，分解毕托管，搞清构造特征、实验原理。（b）用医塑管将上、下游水箱的测点分别与测压计中的测管1、2相连通。

（c）将毕托管对准管嘴，距离管嘴出口处约2～3cm，上紧固定螺丝。

2．开启水泵顺时针打开调速器开关3，将流量调节到最大。

3．排气待上、下游溢流后，用吸气球（如医用洗耳球）放在测压管口部抽吸，排除毕托管及各连通管中的气体，用静水匣罩住毕托管，可检查测压计液面是否齐平，液面不齐平可能是空气没有排尽，心须重新排气。

4．测记各有关常数和实验参数，填入实验表格。

5．改变流速操作调节阀4并相应调节调速器3，溢流量适中，共可获得三个不同恒定水位与相应的不同流速。改变流速后，按上述方法重复测量。

6．完成下述实验项目：

（1）分别沿垂向和纵向改变测点的位置，观察管嘴淹没射流的流速分布；

（2）在有压管道测量中，管道直径相对毕托管的直径在6～10倍以内时，误差在2～5%以上，不宜使用。试将毕托管头部伸入到管嘴中，予以验证。

7．实验结束时，按上述3的方法检查毕托管比压计是否齐平。

五、实验成果及要求

实验装置台号No 3

表1 记录计算表校正系数c= 1.002 ，k= 44.360 cm 0.5/s 实验次序上、下游水位差（cm ）毕托管水头差（cm ）测点流速

（cm/s ）测点流速系数

h 1 h 2 ΔH h 3 h 4 Δ

h 1 36.6 15.5 21.1 35.4 15.9 19.5 195.888 0.963 2 36.6 15.5 21.1 16.0 15.4 0.6 34.361 0.169 3 36.6 15.5 21.1 15.5 15.4 0.1 14.028 0.069 4 32.2 15.5 16.7 29.8 15.7 14.1 166.572 0.921 5 32.2 15.5 16.7 30.6 15.6 15.0 171.806 0.950 6 32.2 15.5 16.7 15.8 15.4 0.4 28.056 0.155 7 27.4 15.5 11.9 27.0 15.6 11.4 149.777 0.981 8 27.4 15.5 11.9 15.8 15.4 0.4 28.056 0.184 9 27.4

15.5

11.9

15.4

15.3

0.1

14.028

0.092

六、实验分析与讨论

1．利用测压管测量点压强时，为什么要排气？怎样检验排净与否？

答：若测压管内存有气体，在测量压强时，水柱因含气泡而虚高，使压强测得不准确。排气后的测压管一端通静止的小水箱中（此小水箱可用有透明的机玻璃制作，以便看到箱内的水面），装有玻璃管的另一端抬高到与水箱水面略高些，静止后看液面是否与水箱中的水面齐平，齐平则表示排气已干净。

2．毕托管的压头差Δh 和管嘴上、下游水位差ΔH 之间的大小关系怎样？为什么？答：由于

且

即

一般毕托管校正系数c=11‰（与仪器制作精度有关）。喇叭型进口的管嘴出流，其中心点的点流速系数=0.9961‰。

所以。

3．所测的流速系数

说明了什么？

答：若管嘴出流的作用水头为，流量为Q ，管嘴的过水断面积为A ，相对管嘴平均流速v ，则

有

称作管嘴流速系数。

若相对点流速而言，由管嘴出流的某流线的能量方程，可得

式中：为流管在某一流段上的损失系数；为点流速系数。

本实验在管嘴淹没出流的轴心处测得=0.995，表明管嘴轴心处的水流由势能转换为动能的过程

中有能量损失，但甚微。

4．据激光测速仪检测，距孔口2～3cm 轴心处，其点流速系数为0.996，试问本实验的毕托管

精度如何？

答

：

若

以

激

光

测

速

仪

测

得

的

流

速

为

真

值

，

则

有

'u 2Δ=0.996298021.1=202.55cm/s g H ?=??

而毕托管测得的该点流速为203.30cm/s ，则=3.7‰

5．普朗特毕托管的测速范围为0.2～2m/s ，流速过小过大都不宜采用，为什么？

另，测速时要求探头对正水流方向（轴向安装偏差不大于10度），试说明其原因（低流速可倾斜压差计）。

答：（1）施测流速过大过小都会引起较大的实测误差，当流速u 小于0.2m/s 时，毕托管测得的压差

亦有

若用30倾斜压差计测量此压差值，因倾斜压差计的读数值差为

那么当有0.5mm 的判读误差时，流速的相对误差可达6%。

而当流速大于2m/s 时，由于水流流经毕托管头部时会出现局部分离现象，从而使静压孔测得的压强偏低而造成误差。

（2）同样，若毕托管安装偏差角（）过大，亦会引起较大的误差。因毕托管测得的流速u 是实际流速u 在其轴向的分速

，则相应所测流速误差为

若>10，则

6．为什么在光、声、电技术高度发展的今天，仍然常用毕托管这一传统的流体测速仪器？

答：毕托管测速原理是能量守恒定律，容易理解。而毕托管经长期应用，不断改进，已十分完善。具有结构简单，使用方便，测量精度高，稳定性好等优点。因而被广泛应用于液、气流的测量（其测量气体的流速可达60m/s）。

光、声、电的测速技术及其相关仪器，虽具有瞬时性，灵敏、精度高以及自动化记录等诸多优点，有些优点毕托管是无法达到的。但往往因其机构复杂，使用约束条件多及价格昂贵等因素，从而在应用上受到限制。尤其是传感器与电器在信号接收与放大处理过程中，有否失真，或者随使用时间的长短，环境温度的改变是否飘移等，难以直观判断。致使可靠度难以把握，因而所有光、声、电测速仪器，包括激光测速仪都不得不用专门装置定期率定（有时是利用毕托管作率定）。

可以认为至今毕托管测速仍然是最可信，最经济可靠而简便的测速方法。

实验二管路沿程阻力系数测定实验

一、实验目的要求

1．加深了解园管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律；

1．掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差及水—水银多管压差计测

量压差的方法；

3．将测得的R e～λ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

本实验的装置如图一所示。

根据压差测法不同，有两种型式：

型式Ⅰ压差计测压差。低压差用水压差计量测；高压差用水银多管式压差计量

测。装置简图如图一所示。

型式Ⅱ电子量测仪测压差。低压差仍用水压差计量测；而高压差用电子测仪（简

称电测仪）量测。与型式Ⅰ比较，该型唯一不同在于水银多管式压差计被电测仪（图二）所取代。

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3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。

2．旁通管与旁通阀

由于本实验装置所采用水泵的特性，在供水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．水封面为了简化排气，并防止实验中再进气和误操作引起的水银外溢。在水银压差计的连通管上装有水封器，水封器由2只充水（不满顶）的密封立筒构成（图一）。

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（畋7.2）。压差读数（以米水柱为单位）通过主机显示。

三、实验原理

由达西公式

得(1)

另由能量方程对水平等直径园管可得

（2）压差可用压差计或电测。对于多管式水银压差有下列关系：

（3）

式中，、分别为水银和水的容重；为汞柱总差。

四、实验方法与步骤

准备Ⅰ对照表装置图和说明搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理；检查

蓄水箱、水位是否够高及旁通阀12是否已关闭。否则予以补水并关闭阀门；记录有关实验常数；工作管内径d和实验管长L（标志于蓄水箱）。

准备Ⅱ启动水泵。本供水装置采用的是自动水泵，接通电源，全开阀12打开供水阀11，水泵自动开启供水。

准备Ⅲ调通量测系统。

（1）通水、排气对各有关量测仪及其连通管按下列程序充水排气：

【实验管道】关闭旁通阀12，全开水供水阀11和出水阀10。

【水压差计】关闭阀10/全开阀12/松开（水压计连通管）止水夹/开启阀11（待测管升至一定高度，再按下列步序适当降低，以保证有足够的量程）/旋开倒U管旋钮F1（图一）/全关阀1/（待倒U型管水位降至测尺标值10cm左右）拧紧F1，

【水银压差计】检查水封器13充水度是否够，当无压下水位低于2/3筒高时，按下列步骤进行充水：关闭阀10/开启阀10若干次，直至连通管气泡排净为止。

【压力传感器】关闭阀10/开启阀11/打开排气旋钮（图二）待旋孔溢水再拧紧。

（2）校核关闭阀10/全开阀11/检查水压差计两测管中水位平否？以及水银压差计是否满足

？否则按上述步骤重新排气。

实验量测

（1）调节流量实验可按流量由小到大依资助进行；微开阀10（阀12已全开），使流量逐次增大，其增量，在流量较小时，用水压差计水柱差控制，每次增量可取=4～6mm（初次小些）。大流量通过渐关旁通阀调大压差量测改用水银压差计（或电测仪），流量增量改用汞柱差控制，第一次取=30～40mm，以后各次取=150mm（如用电测相应取=0.4m和2.0m）。

注意：

①当换用水银压差计时，务心夹紧水压差计连通管；

②流量每周一次，均需稳定2～3分钟，流量愈小，稳定时间愈长；

③每次测流时段水小于8～10秒（流量大可短些）；

④要求变更流量不少于10次。

（2）依次测定压差计测管（或电测仪）读数、相应流量和温度（温度表应挂在水箱中）。

（3）结束工作

①关闭阀10，检查=0及与否。否则表明压差计已进气，需重做实验；

②关闭阀11，切断电源。

五、实验成果及要求

1．有关常数。实验装置台号08010541

圆管直径d1=1.4cm , d2=1.9cm , d3=2.6cm 量测段长度L=85cm。及计算（见表1）。

表1 记录及计算表

常数K1=π2gd15/8L= 76.50 cm5/s2， K2=π2gd25/8L= 352.20 cm5/s2，K3=π2gd35/8L= 1690.00 cm5/s2

次序体积

cm3

时间

流量

cm3/s

流速

cm3/s

水温

粘度

cm2/s

雷诺数

R e

比压计数

沿程损失

h f

流程损失

系数λ

h1h2

d1=1.4cm 1 4240 17.5 242.29 157.33 34 0.00743 29644 47.1 25.2 21.6 0.028

2 5560 31 179.35 116.46 34 0.0074

3 2194

4 28.1 16.1 12 0.029

3 20000 20 100.00 64.9

4 34 0.00743 12236 68.

5 64.5 4.0 0.031

d2=1.9cm 4 3400 20 170.00 59.96 34 0.00743 15333 21.5 19 2.5 0.030

5 1800 11 163.34 58.07 34 0.00743 14850 29.9 27.8 2.1 0.028

6 2360 14.6 161.64 57.02 34 0.00743 14581 51.9 49.9 2.0 0.027

d3=2.6cm 7 2080 15.1 137.75 25.94 34 0.00743 9077 18.0 17.5 0.5 0.045

8 2040 15 136.00 25.61 34 0.00743 8962 27.5 27.0 0.5 0.046

9 1960 15 130.67 24.61 34 0.00743 8612 58.8 59.3 0.5 0.049

3．绘图分析* 绘制lg υ～lgh f 曲线，并确定指数关系值m 的大小。在厘米纸上以lg υ为横坐标，以lgh f 为纵坐标，点绘所测的lg υ～lgh f 关系曲线，根据具体

情况连成一段或几段直线。求厘米纸上直线的斜率

将从图上求得的m 值与已知各流区的m 值（即层流m=1，光滑管流区m=1.75，粗糙管紊流区m=2.0，紊流过渡区1.75

六、实验分析与讨论

1．为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影响实验成果？

答：在管道中的，水头损失直接反应于水头压力。测力水头两端压差就等于水头损失。如果管道倾斜安装，不影响实验结果。但压差计应垂直，如果在特殊情况下无法垂直，可乘以倾斜角度转化值。

2．据实测m 值判别本实验的流动型态和流区。

答：fhlg ～vlg 曲线的斜率m=1.0～1.8，即fh 与8.10.1 v 成正比，表明流动为层流（m=1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。

3．实际工程中钢管中的流动，大多为光滑紊流或紊流过渡区，而水电站泄洪洞的流动，大多为紊流阻力平方区，其原因何在？

答：钢管的当量粗糙度一般为0.2mm ，常温下，，经济流速，若实用管径D=（20～100）cm ，其～，相应的 =0.0002～0.001，由莫迪图可知，流动均处在过渡区。

若需达到阻力平方区，那么相应的～，流速应达到(5～9)m/s 。这样高速的有压管流在实际工程中非常少见。

而泄洪洞的当量粗糙度可达(1～9)mm ，洞径一般为（2～3）m ，过流速往往在(5～10)m/s 以上，其大于，故一般均处于阻力平方区。

4．管道的当量粗糙度如何测得？

答：当量粗糙度的测量可用实验的方法测定及的值，然后用下式求解：（1）考尔布鲁克公式

???

??+

?-=λλe R d 51.27.3lg 21

莫迪图即是本式的图解。

（2）S ．J 公式 ()[]

9.074.57.3ln 325

.1e

R d +?=

（3）Barr 公式 ???

? ??+?-=89.01286.57.3lg 21

e R d λ

其中（3）式精度最高。在反求d ?

时，（2）式开方应取负号。也可直接由λ～e

关系在莫迪图上查得d ?

，进而得出当量粗糙度?值。

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、四点法量测局部阻力系数的技能；

1．通过对园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．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No 5 d 1=D 1= 0.95 cm ， d 2=d 3= d 4= D 2= 2.01 cm ， d 5=d 6=D 3= 1.00 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 ，

1)1(A A e -

='ξ= 0.6 ， )3

1(5.05A A

s -='ξ= 0.38 。

2．整理记录、计算表。

3．将实测ζ值与理论值（突扩）或公认值（突缩）比较。

表1 记录表序号流量cm 3/s

测压管读数cm 体积时间流量 1 515 15.5 33.23 36.1 36.4 36.3 36.3 35.3 35.1 2 705 10 70.50 28.4 30.0 29.9 29.9 23.2 22.3 3 1400 15 93.33 22.8 25.5 25.3 25.2 14.9 13.6 4 1560

104.00

19.6

23.9

22.7

22.6

9.8

8.1

表2计算表

阻力形式

次序

流量 cm 3/s 前断面

后断面

h j cm

h j ′ cm

a 22

υc m E cm g

a 22

υcm E cm 突然扩大 1 33.23 1.12 37.22 0.06 36.56 0.66 0.59 0.67 2 70.50 5.05 33.45 0.25 30.25 3.20 0.63 3.03 3 93.33 8.83 31.63 0.44 26.04 5.59 0.63 5.30 4 104.00 10.98 30.58 0.55 24.05 6.53 0.59 6.59 突然缩小

5 33.23 0.0

6 36.36 0.91 36.01 0.35 0.38 0.34 6 70.50 0.25 30.15 4.11 27.31 2.84 0.40 2.76

7 93.33 0.44 25.74 7.20 22.10 3.64 0.35 3.84 8

104.00

0.55

23.25

8.95

18.75

4.50

0.36

4.80

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Re 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

g v h j 22

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：

211????

??-=A A e ζ

突缩：???? ?

115.0A A s ζ

则有

()()212212115.0115.0A A A A A A K e s -=--==

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．分析局部阻力损失机理何在？怎样减小局部阻力损失？答：对局部阻力损失的机理分析如下：

从显示的图谱可见，凡流道边界突变处，形成大小不一的漩涡区。漩涡是产生损失的主要根源。由于水质点的无规则运动和激烈的紊动，相互摩擦，便消耗了部分水体的自储能量。另外，当这部分低能流体被主流的高能流体带走时，还须克服剪切流的速度梯度，经质点间的动能交换，达到流速的重新组合，这也损耗了部分能量。这样就造成了局部阻力损失。

从流动仪可见，突扩段的漩涡主要发生在突扩断面以后，而且与扩大系数有关，扩大系数越大，漩涡区也越大，损失也越大，所以产生突扩局部阻力损失的主要部位在突扩断面的后部。而突缩段的漩涡在收缩断面前后均有。突缩前仅在死角区有小漩涡，且强度较小，而突缩的后部产生了紊动度较大的漩涡环区。可见产生突缩水头损失的主要部位是在突缩断面后。

从以上分析知，为了减小局部阻力损失，在设计变断面管道几何边界形状时应流线型化或尽量接近流线形，以避免漩涡的形成，或使漩涡区尽可能小。如欲减小管道的局部阻力，就应减小管径比以降低突扩段的漩涡区域；或把突缩进口的直角改为园角，以消除突缩断面后的漩涡环带，可使突缩局部阻力系数减小到原来的1/2～1/10。突然收缩实验管道，使用年份长后，实测阻力系数减小，主要原因也在这里。

实验四流体静力学实验

一、实验目的要求：

1．掌握用测压管测量流体静压强的技能； 2．验证不可压缩流体静力学基本方程；

3．通过对诸多流体静力学现象的实验分析研讨，进一步提高解决静力学实际问

题的能力。

二、实验成果及要求

1．记录有关常数。实验装置台号No 20085703 各测点的标尺读数为：

▽B = 2.1 cm ，▽C = -2.9 cm ，▽D = -5.9 cm ，ωγ = N/cm 3

。

2．分别求出各次测量时，A 、B 、C 、D 点的压强，并选择一基准检验同一静止液体内的任意二点C 、D 的)p

Z (γ

是否为常数。

3．求出油的密度。

三、实验分析与讨论

1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？答：测压管水头指γp

z +，即静水力学实验仪显示的测压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，同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。

2．当pB<0时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。答: 0?B p ，相应容器的真空区域包括以下三个部分：

（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、气所占区域，均为真空区域。

（2）同理，过箱顶小不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域。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．若再箅一根直尺，试采用另外最简便的方法测定

0γ。

答：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

h ，由式

00h h w w γγ= ，从而求得0γ。

4．如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？

答：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

γθσd h cos 4=

式中，σ为表面张力系数；γ为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。

常温的水，m N 073.0=σ，30098.0m N =γ。水与玻璃的浸润角θ很小，可以认

为0.1cos =θ。于是有

d h 7.29= （h 、d 均以mm 计）

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。另外，当水质不洁时，σ减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润角θ较大，其h 较普通玻璃管小。

如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。

5．过C 点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部液体是同一等压面？

答：不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具有下列5个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件（4），相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是水平面。

表1 流体静压强测量记录及计算表单位：cm

实验条件次序

水箱液面

▽0

测压管液

面▽H

压强水头测压管水头

γB

γC

γD

γγ

Z+

P0=0 1 8.8 8.8 0 6.7 11.7 14.7 8.8 8.8

P0>0 1 8.8 12.0 3.2 9.9 14.9 17.9 12 12

2 8.8 16.0 7.2 13.9 18.9 21.9 16 16

3 8.8 21.8 13.0 19.7 24.7 27.7 16.8 16.8

P0<0 （其中一次P B<0 1 8.8 6.4 -2.4 4.3 9.3 12.3 6.4 6.4

2 8.8 4.0 -4.8 1.9 6.9 9.9 4 4

3 8.8 2.0 -6.8 -0.1 4.9 7.9 2 2

注：表中基准面选在Z C= -2.9 cm Z D= -5.9 cm

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表2 油容重测量记录及计算表单位：cm

条件次序水箱液面标

尺

读数▽0

测压管2液面

标尺读数▽H

h1=▽H—▽01h h1=▽0—▽H2h

P0>0

且U型管中水面与油水交界面齐平1 8.6 21.5 12.9

S0=0.826

γ8.09 10^-3

N/cm3

2 8.6 21.5 12.9

3 8.6 21.8 13.2

P0<0

且U型管中水面与油面齐平1 8.6 6.0 2.6

2.73

2 8.6 5.7 2.9

3 8.5 5.8 2.7

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《工程流体力学》考试试卷及答案解析

《工程流体力学》复习题及参考答案整理人:郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班使用专业:热能与动力工程一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、自动模型区二、就是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定就是水平面。 ( ) 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。 ( ) 3.附面层分离只能发生在增压减速区。 ( ) 4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度与压力都减少。 ( ) 5.相对静止状态的等压面一定也就是水平面。 ( ) 6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。 ( ) 7.流体的静压就是指流体的点静压。 ( ) 8.流线与等势线一定正交。 ( ) 9.附面层内的流体流动就是粘性有旋流动。 ( ) 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度增加,压力减小。( ) 11.相对静止状态的等压面可以就是斜面或曲面。 ( ) 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小,压力增加。( ) 13.壁面静压力的压力中心总就是低于受压壁面的形心。 ( ) 14.相邻两流线的函数值之差,就是此两流线间的单宽流量。 ( ) 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。 ( ) 16.处于静止或相对平衡液体的水平面就是等压面。 ( ) 17.流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少;温度降低粘滞性增大。 ( ) 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其她无关。 ( ) 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有与。 3、流体的主要力学模型就是指、与不可压缩性。 4、雷诺数就是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时与的对比关系。 5、流量Q1与Q2,阻抗为S1与S2的两管路并联,则并联后总管路的流量Q

工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论

工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论实验一流体静力学实验验原理重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 (1.1) 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。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) 此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。验分析与讨论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。当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。，相应容器的真空区域包括以下三部分：

)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，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。 )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)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。若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。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至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。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，毛由下式计算中，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℃，=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。另外，当水质，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普管小。如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？

流体力学实验报告

流体力学实验指导书与报告静力学实验雷诺实验中国矿业大学能源与动力实验中心

学生实验守则一、学生进入实验室必须遵守实验室规章制度，遵守课堂纪律，衣着整洁，保持安静，不得迟到早退，严禁喧哗、吸烟、吃零食和随地吐痰。如有违犯，指导教师有权停止基实验。二、实验课前，要认真阅读教材，作好实验预习，根据不同科目要求写出预习报告，明确实验目的、要求和注意事项。三、实验课上必须专心听讲，服从指导教师的安排和指导，遵守操作规程，认真操作，正确读数，不得草率敷衍，拼凑数据。四、预习报告和实验报告必须独自完成，不得互相抄袭。五、因故缺课的学生，可向指导教师申请一次补做机会，不补做的，该试验以零分计算，作为总成绩的一部分，累计三次者，该课实验以不及格论处，不能参加该门课程的考试。六、在使用大型精密仪器设备前，必须接受技术培训，经考核合格后方可使用，使用中要严格遵守操作规程，并详细填写使用记录。七、爱护仪器设备，不准动用与本实验无关的仪器设备。要节约水、电、试剂药品、元器件、材料等。如发生仪器、设备损坏要及时向指导教师报告，属责任事故的，应按有关文件规定赔偿。八、注意实验安全，遵守安全规定，防止人身和仪器设备事故发生。一旦发生事故，要立即向指导教师报告，采取正确的应急措施，防止事故扩大，保护人身安全和财产安全。重大事故要同时保护好现场，迅速向有关部门报告，事故后尽快写出书面报告交上级有关部门，不得隐瞒事实真相。九、试验完毕要做好整理工作，将试剂、药品、工具、材料及公用仪器等放回原处。洗刷器皿，清扫试验场地，切断电源、气源、水源，经指导教师检查合格后方可离开。十、各类实验室可根据自身特点，制定出切实可行的实验守则，报经系(院)主管领导同意后执行，并送实验室管理科备案。 1984年5月制定 2014年4月再修订中国矿业大学能源与动力实验中心

工程流体力学试题及答案1

一\选择题部分（1）在水力学中，单位质量力是指（答案：c ） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。（2）在平衡液体中，质量力与等压面（答案：d） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。（3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（答案：d ） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。（5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（答案：b） a、8； b、4； c、2； d、1。（6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于答案：c a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区（7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为答案：c a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m （8）在明渠中不可以发生的流动是（答案：c ） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。（9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（答案：b）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。（10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为答案：b a、缓流； b、急流； c、临界流；（11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（答案：d ）成正比。 a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方（12）渗流研究的对象是（答案：a ）的运动规律。 a、重力水； b、毛细水； c、气态水； d、薄膜水。（13）测量水槽中某点水流流速的仪器有答案：b a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰（14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为答案：d a、1米，λQ =1000； b、10米，λQ =100；

流体力学实验报告材料

流体力学实验组班级化33姓名吴凡灿学号2013011925成绩实验时间第6周周日同组成员芦琛琳、董晓锐一、实验目的 1、观察塔板上气液两相流动状况，测量气体通过塔板的压力降与空塔气速的关系；测定雾沫夹带量、漏液量与气速的关系； 2、研究板式塔负荷性能图的影响因素，作出筛孔塔板或斜孔塔板的负荷性能图；比较筛孔塔板与斜孔塔板的性能； 3、观察填料塔内气液两相流动状况，测定干填料及不同液体喷淋密度下填料层的阻力降与空塔气速的关系； 4、测定填料的液泛气速，并与文献介绍的液泛关联式比较； 5、测定一定压力下恒压过滤参数K 、q e 和t e ； 6、测定压缩性指数S 和物料特性常数K 。二、实验原理 1．板式塔流体力学特性测定塔靠自下而上的气体和自上而下的液体逆流流动时相互接触达到传质目的，因此，塔板传质性能的好坏很大程度上取决于塔板上的流体力学状态。当液体流量一定，气体空塔速度从小到大变动时，可以观察到几种正常的操作状态：鼓泡态、泡沫态和喷射态。当塔板在很低的气速下操作时，会出现漏液现象；在很高的气速下操作，又会产生过量液沫夹带；在气速和液相负荷均过大时还会产生液泛等几种不正常的操作状态。塔板的气液正常操作区通常以塔板的负荷性能图表示。负荷性能图以气体体积流量（m 3/s ）为纵坐标，液体体积流量（m 3/s ）为横坐标标绘而成，它由漏液线、液沫夹带线、液相负荷下限线、液相负荷上限线和液泛线五条线组成。当塔板的类型、结构尺寸以及待分离的物系确定后，负荷性能图可通过实验确定。传质效率高、处理量大、压力降低、操作弹性大以及结构简单、加工维修方便是评价塔板性能的主要指标。为了适应不同的要求，开发了多种新型塔板。本实验装置安装的塔板可以更换，有筛板、浮阀、斜孔塔板可供实验时选用，也可将自行构思设计的塔板安装在塔上进行研究。筛板的流体力学模型如下： 1) 压降 l c p p p ?+?=? 式中，Δp —塔板总压降，Δp c —干板压降，Δp l —板上液层高度压降，其中 2 0)( 051.0c u g p v c ρ=? 式中ρv —气相密度，kg/m 3；g —重力加速度，m/s 2，u 0—筛孔气速，m/s ，c 0—筛孔流量系数，筛板上因液层高度产生的压降Δp l 即液层有效阻力h l ：

实验一流体力学综合实验实验报告

实验一流体力学综合实验预习实验: 一、实验目的 1.熟悉流体在管路中流动阻力的测定方法及实验数据的归纳 2.测定直管摩擦系数λ与e R 关系曲线及局部阻力系数ζ 3、了解离心泵的构造,熟悉其操作与调节方法 4、测出单级离心泵在固定转速下的特定曲线二、实验原理流体在管路中的流动阻力分为直管阻力与局部阻力两种。直管阻力就是流体流经一定管径的直管时,由于流体内摩擦而产生的阻力,可由下式计算: g u d l g p H f 22 ??=?-=λρ (3-1) 局部阻力主要就是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力,计算公式如下: g u g p H f 22 '' ?=?-=ζρ (3-2) 管路的能量损失 'f f f H H H +=∑ (3-3) 式中 f H ——直管阻力,m 水柱; λ——直管摩擦阻力系数; l ——管长,m; d ——直管内径,m; u ——管内平均流速,1s m -?; g ——重力加速度,9、812s m -? p ?——直管阻力引起的压强降,Pa; ρ——流体的密度,3m kg -?; ζ——局部阻力系数; 由式3-1可得

22lu d P ρλ??-= (3-4) 这样,利用实验方法测取不同流量下长度为l 直管两端的压差P ?即可计算出λ与R e ,然后在双对数坐标纸上标绘出Re λ-的曲线图。离心泵的性能受到泵的内部结构、叶轮形式、叶轮转速的影响。实验将测出的H —Q 、N —Q 、η—Q 之间的关系标绘在坐标纸上成为三条曲线,即为离心泵的特性曲线,根据曲线可找出泵的最佳操作范围,作为选泵的依据。离心泵的扬程可由进、出口间的能量衡算求得: g u u h H H H 22 1220-++-=入口压力表出口压力表 (3-5) 式中出口压力表H ——离心泵出口压力表读数,m 水柱; 入口压力表H ——离心泵入口压力表的读数,m 水柱; 0h ——离心泵进、出口管路两测压点间的垂直距离,可忽略不计; 1u ——吸入管内流体的流速,1s m -?; 2u ——压出管内流体的流速,1s m -? 泵的有效功率,由于泵在运转过程中存在种种能量损失,使泵的实际压头与流量较理论值为低,而输入泵的功率又较理论值为高,所以泵的效率 %100?=N N e η (3-6) 而泵的有效功率 g QH N e e ρ=/(3600×1000) (3-7) 式中:e N ——泵的有效功率,K w; N ——电机的输入功率,由功率表测出,K w ; Q ——泵的流量,-13h m ?; e H ——泵的扬程,m 水柱。三、实验装置流程图

工程流体力学历年试卷及答案[精.选]

一、判断题 1、根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 2、一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均值。 3、流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。 5、稳定（定常）流一定是缓变流动。 6、水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。 9、外径为D ，内径为d 的环形过流有效断面，其水力半径为4 d D -。 10、凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数cm h 4=?，通过的流量为s L /2，分析当汞水压差计读数cm h 9=?，通过流量为 L/s 。 2、运动粘度与动力粘度的关系是，其国际单位是。 3、因次分析的基本原理是：；具体计算方法分为两种。 4、断面平均流速V 与实际流速u 的区别是。 5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为，其适用条件是。 6、泵的扬程H 是指。 7、稳定流的动量方程表达式为。 8、计算水头损失的公式为与。 9、牛顿内摩擦定律的表达式，其适用范围是。 10、压力中心是指。一、判断题 ×√×√× ×××√× 二、填空题 1、 3 L/s 2、 ρμν=，斯(s m /2 ) 3、因次和谐的原理，п定理 4、过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的 5、 22222212111 122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动 6、单位重量液体所增加的机械能 7、 ∑?=F dA uu cs n ρ

流量计实验报告

中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告实验日期：成绩：班级：学号：姓名：教师：李成华同组者：实验三、流量计实验一、实验目的（填空） 1．掌握孔板、文丘利节流式流量计的工作原理及用途； 2．测定孔板流量计的流量系数，绘制流量计的校正曲线； 3．了解两用式压差计的结构及工作原理，掌握其使用方法。二、实验装置 1、在图1-3-1下方的横线上正确填写实验装置各部分的名称：本实验采用管流综合实验装置。管流综合实验装置包括六根实验管路、电磁流量计、文丘利流量计、孔板流量计，其结构如图1-3-1示。

F1——文丘里流量计；F2——孔板流量计；F3——电磁流量计；C——量水箱；V——阀门；K——局部阻力实验管路图1-3-1 管流综合实验装置流程图

说明：本实验装置可以做流量计、沿程阻力、局部阻力、流动状态、串并联等多种管流实验。其中V8为局部阻力实验专用阀门，V10为排气阀。除V10外，其它阀门用于调节流量。另外，做管流实验还用到汞-水压差计（见附录A）。三、实验原理 1．文丘利流量计文丘利管是一种常用的量测有压管道流量的装置，见图1-3-2属压差式流量计。它包括收缩段、喉道和扩散段三部分，安装在需要测定流量的管道上。在收缩段进口断面1-1和喉道断面2-2上设测压孔，并接上比压计，通过量测两个断面的测压管水头差，就可计算管道的理论流量Q ，再经修正得到实际流量。 2．孔板流量计如图1-3-3，在管道上设置孔板，在流动未经孔板收缩的上游断面1-1和经孔板收缩的下游断面2-2上设测压孔，并接上比压计，通过量测两个断面的测压管水头差，可计算管道的理论流量

工程流体力学及水力学实验报告(实验总结)

工程流体力学及水力学实验报告实验分析与讨论 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。 2.当P B <0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。，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h 0，由式，从而求得γ 。 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。另外，当水质不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普通玻璃管小。如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 5.过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件（4），因此，相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。 6.用图1.1装置能演示变液位下的恒定流实验吗？关闭各通气阀门，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由c进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定流。因为由观察可知，测压管1的液面始终与c点同高，表明作用于底阀上的总水头不变，故为恒

《流体力学》课程实验(上机)指导书及实验报告格式

《流体力学》课程实验指导书袁守利编汽车工程学院 2005年9月

前言 1.实验总体目标、任务与要求 1)学生在学习了《流体力学》基本理论的基础上，通过伯努利方程实验、动量方程实验，实现对基本理论的验证。 2）通过实验，使学生对水柱（水银柱）、U型压差计、毕托管、孔板流量计、文丘里流量计等流体力学常用的测压、测流量装置的结构、原理和使用有基本认识。 2.适用专业热能与动力工程 3.先修课程《流体力学》相关章节。 4.实验项目与学时分配 5. 实验改革与特色根据实验内容和现有实验条件，在实验过程中，采取学生自己动手和教师演示相结合的方法，力求达到较好的实验效果。

实验一伯努利方程实验 1．观察流体流经实验管段时的能量转化关系，了解特定截面上的总水头、测压管水头、压强水头、速度水头和位置水头间的关系，从而加深对伯努利方程的理解和认识。 2．掌握各种水头的测试方法和压强的测试方法。 3．掌握流量、流速的测量方法，了解毕托管测速的原理。二、实验条件伯努利方程实验仪三、实验原理 1．实验装置：图一伯努利方程实验台 1.水箱及潜水泵 2.上水管 3.电源 4.溢流管 5.整流栅 6.溢流板 7.定压水箱 8.实验细管9. 实验粗管10.测压管11.调节阀12.接水箱13.量杯14回水管15.实验桌 2.工作原理定压水箱7靠溢流来维持其恒定的水位，在水箱下部装接水平放置的实验细管8，水经实验细管以恒定流流出，并通过调节阀11调节其出水流量。通过布置在实验管四个截面上的四组测压孔及测压管，可以测量到相应截面上的各种水头的大小，从而可以分析管路中恒定流动的各种能量形式、大小及相互转化关系。各个测量截面上的一组测压管都相当于一组毕托管，所以也可以用来测管中某点的流速。电测流量装置由回水箱、计量水箱和电测流量装置（由浮子、光栅计量尺和光电子

四川大学化工原理流体力学实验报告

化工原理实验报告流体力学综合实验姓名: 学号: 班级号: 实验日期:2016、6、12 实验成绩:

流体力学综合实验一、实验目的: 1. 测定流体在管道内流动时的直管阻力损失,作出与Re 的关系曲线。 2. 观察水在管道内的流动类型。 3. 测定在一定转速下离心泵的特性曲线。二、实验原理 1、求与Re 的关系曲线流体在管道内流动时,由于实际流体有粘性,其在管内流动时存在摩擦阻力,必然会引起流体能量损耗,此损耗能量分为直管阻力损失与局部阻力损失。流体在水平直管内作稳态流动(如图1所示)时的阻力损失可根据伯努利方程求得。以管中心线为基准面,在1、2截面间列伯努利方程: 因u 1=u 2,z 1=z 2,故流体在等直径管的1、2两截面间的阻力损失为 ρP h f ?= 流体流经直管时的摩擦系数与阻力损失之间的关系可由范宁公式求得,其表达式为 22 u d l h f ??=λ 由上面两式得: 22u l d P ???= ρλ 而 μρdu = Re 由此可见,摩擦系数与流体流动类型、管壁粗糙度等因素有关。由因此分析法整理可形象地表示为 )(Re,d f ελ= 式中:f h -----------直管阻力损失,J/kg; λ------------摩擦阻力系数; d l .----------直管长度与管内径,m; P ?---------流体流经直管的压降,Pa; ρ-----------流体的密度,kg/m3; 1 1 2 2 图1 流体在1、2截面间稳定流动 f h gz u p P +++=++22221211 2gz 2u ρρ

工程流体力学习题及答案

第1章绪论选择题【1.1】按连续介质的概念，流体质点是指：（a ）流体的分子；（b ）流体的固体颗粒；（c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。（d ）【1.2】与牛顿摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。解：牛顿摩擦定律是d d v y τμ =，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度d d t γ，故d d t γτμ=。（b ）【1.3】流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2/s ；（b ）N/m 2；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2。解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2。（a ）【1.4】理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。解：不考虑黏性的流体称为理想流体。（c ）【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ） 1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约 95d 1d 0.51011020 000k p ρ ρ-==???=。（a ）【1.6】从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。（c ）【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。解：满足牛顿摩擦定律的流体称为牛顿流体。（a ）【1.8】 15C 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=?空气， 621.14610m /s υ-=?水，这说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气与水的黏性力接近；（d ）不能直接比较。解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有关，因此它们不能直接比较。（d ）【1.9】液体的黏性主要来自于液体：（a ）分子热运动；（b ）分子间聚力；（c ）易变形性；（d ）抗拒变形的能力。解：液体的黏性主要由分子聚力决定。（b ）第2章流体静力学选择题：【2.1】相对压强的起算基准是：（a ）绝对真空；（b ）1个标准大气压；（c ）当

流体力学-伯努利方程实验报告

中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告实验日期：2014.12.11成绩：班级：石工12-09学号：12021409姓名：陈相君教师：李成华同组者：魏晓彤，刘海飞实验二、能量方程（伯诺利方程）实验一、实验目的 1．验证实际流体稳定流的能量方程； 2．通过对诸多动水水力现象的实验分析，理解能量转换特性； 3．掌握流速、流量、压强等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。图2-1 自循环伯诺利方程实验装置 1.自循环供水器； 2.实验台； 3.可控硅无极调速器；4溢流板；5.稳水孔板； 6.恒压水箱； 7.测压机；8滑动测量尺；9.测压管；10.试验管道； 11.测压点；12皮托管；13.试验流量调节阀说明本仪器测压管有两种：（1）皮托管测压管（表2-1中标﹡的测压管），用以测读皮托管探头对准点的总水头；（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，流量由调节阀13测量。

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 w i i i i h g v p z g p z -++ + =+ + 1222 2 111 1αγυαγ 取12n 1a a a ==???==，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出 z+p/r 值，测出透过管路的流量，即可计算出断面平均流速，从而即可得到各断面测压管水头和总水头。四、实验要求 1．记录有关常数实验装置编号 No._4____ 均匀段1d = 1.40-210m ?；缩管段2d =1.01-210m ?；扩管段3d =2.00-2 10m ?；水箱液面高程0?= 47.6-2 10m ?；上管道轴线高程z ?=19 -2 10m ? （基准面选在标尺的零点上） 2．量测（p z γ + ）并记入表2-2。注：i i i p h z γ =+ 为测压管水头，单位：-2 10m ，i 为测点编号。 3．计算流速水头和总水头。

工程流体力学考试试卷及答案解析

《工程流体力学》复习题及参考答案整理人：郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班使用专业：热能与动力工程、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周8、恒定流动9、附面层10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、自动模型区、是非题。 1. 流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。（） 2. 平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（） 3. 附面层分离只能发生在增压减速区。（） 4. 等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（） 5. 相对静止状态的等压面一定也是水平面。（） 6. 平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（） 7. 流体的静压是指流体的点静压。（） 8. 流线和等势线一定正交。（） 9. 附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（） 10. 亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（） 11. 相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（） 12. 超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（） 13. 壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（） 14. 相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（） 15. 附面层外的流体流动时理想无旋流动。（） 16. 处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（） 17. 流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。（） 18. 流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（）三、填空题。 1、1mm2O= Pa

浙大工程流体力学试卷及答案

2002-2003学年工程流体力学期末试卷一、单选题（每小题2分，共20分） 1、一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下 4.2米处的测压管高度为2.2m，设当地压强为 98KPa，则容器内液面的绝对压强为水柱。 (a) 2m (b)1m (c) 8m (d)-2m 2、断面平均流速υ与断面上每一点的实际流速u 的关系是。 (a)υ =u (b)υ >u (c)υ

(a) 2300 (b)3300 (c)13000 (d) 575 9、已知流速势函数，求点（1，2）的速度分量为。 (a) 2 (b) 3 (c) -3 (d) 以上都不是 10、按与之比可将堰分为三种类型：薄壁堰、实用堰、宽顶堰 (a)堰厚堰前水头 (b) 堰厚堰顶水头 (c) 堰高堰前水头 (d) 堰高堰顶水头二、简答题（共24分） 1．静水压强的特性(6分) 2．渐变流的定义及水力特性(6分) 3．边界层的定义及边界层中的压强特性(6分) 4．渗流模型简化的原则及条件(6分) 三、计算题（共56分）１、(本小题14分) 有一圆滚门，长度L=10m，直径D=4m，上游水深H1=4m，下游水深H2=2m，求作用在圆滚门上的水平和铅直分压力。题1图题2图 2、(本小题12分) 设导叶将水平射流作的转弯后仍水平射出，如图所示。若已知最大可能的支撑力为F，射流直径为d，流体密度为，能量损失不计，试求最大射流速度V1。 3、(本小题16分) 由水箱经变直径管道输水，H=16m，直径 d =d3=50mm，d2=70mm，各管段长度见图，沿程阻 1 力系数，突然缩小局部阻力系数

土木工程流体力学实验报告实验分析-与讨论答案

管路沿程阻力系数测定实验 1．为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影响实验成果？现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明（图中A —A 为水平线）：如图示O —O 为基准面，以1—1和2—2为计算断面，计算点在轴心处，设21v v =， ∑=0j h ，由能量方程可得 ??? ? ??+-???? ?? +=-γγ221121p Z p Z h f 1112222 1 6.136.13H H h h H h h H p p +?-?-?+?+?-?+-= γ γ 11222 6.126.12H h h H p +?+?+-= γ ∴ ()()122211216.126.12h h H Z H Z h f ?+?++-+=- )(6.1221h h ?+?= 这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。 2．据实测m 值判别本实验的流动型态和流区。 f h l g ～v lg 曲线的斜率m=1.0～1.8，即f h 与8.10.1-v 成正比，表明流动为层流（m=1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。

3．本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。通常试验点所绘得的曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此必须认真分析。如果由于误差所致，那么据下式分析 d和Q的影响最大，Q有2%误差时，就有4%的误差，而d有2%误差时，可产生10%的误差。Q的误差可经多次测量消除，而d值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般< 1%。如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨，因为自动水泵供水时，会渗入少量油脂类高分子物质。总之，这是尚待进一步探讨的问题。

土木工程流体力学实验报告谜底

实验一管路沿程阻力系数测定实验 1．为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影响实验成果？现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明（图中A —A 为水平线）：如图示O—O 为基准面，以1—1和2—2为计算断面，计算点在轴心处，设，，由能量方程可得 21v v =∑=0j h ? ?? ? ??+-???? ?? +=-γγ221121p Z p Z h f 1 112222 1 6.136.13H H h h H h h H p p +?-?-?+?+?-?+-= γ γ 1 12226.126.12H h h H p +?+?+-=γ ∴()()1 22211216.126.12h h H Z H Z h f ?+?++-+=-) (6.1221h h ?+?=这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。 2．据实测m 值判别本实验的流动型态和流区。～曲线的斜率m=1.0～1.8，即与成正比，表明流动为层流 f h l g v lg f h 8.10.1-v （m=1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。卷连接管口处理高中资电保护进行整核对定值试卷破坏范围，或者对某

3．本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。通常试验点所绘得的曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此必须认真分析。如果由于误差所致，那么据下式分析 d和Q的影响最大，Q有2%误差时，就有4%的误差，而d有2% 误差时，可产生10%的误差。Q的误差可经多次测量消除，而d值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般< 1%。如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨，因为自动水泵供水时，会渗入少量油脂类高分子物质。总之，这是尚待进一步探讨的问题。

工程流体力学习题答案

第三章流体静力学【3-2】图3-35所示为一直煤气管，为求管中静止煤气的密度，在高度差H =20m 的两个截面装U 形管测压计，内装水。已知管外空气的密度ρa =1.28kg/m3，测压计读数h 1=100mm ，h 2=115mm 。与水相比，U 形管中气柱的影响可以忽略。求管内煤气的密度。图3-35 习题3-2示意图【解】 1air 1O H 1gas 2p gh p +=ρ 2air 2O H 2gas 2p gh p +=ρ 2gas gas 1gas p gH p +=ρ 2air air 1air p gH p +=ρ 2gas gas 1air 1O H 2 p gH p gh +=+ρρ gH gh p p air 2O H 1air 2gas 2ρρ-=- gH gh gH gh air 2O H gas 1O H 2 2 ρρρρ-+= H H h h gas air 2O H 1O H 2 2 ρρρρ=+- () 3air 21O H gas kg/m 53.028.120 115 .01.010002 =+-?=+-=ρρρH h h 【3-10】试按复式水银测压计（图3-43）的读数算出锅炉中水面上蒸汽的绝对压强p 。已知：H =3m ， h 1=1.4m ，h 2=2.5m ，h 3=1.2m ，h 4=2.3m ，水银的密度ρHg =13600kg/m 3。图3-43 习题3-10示意图

【解】 ()p h H g p +-=1O H 12ρ ()212Hg 1p h h g p +-=ρ ()232O H 32p h h g p +-=ρ ()a 34Hg 3p h h g p +-=ρ ()()212Hg 1O H 2 p h h g p h H g +-=+-ρρ ()()a 34Hg 232O H 2 p h h g p h h g +-=+-ρρ ()()a 3412Hg 321O H 2 p h h h h g p h h h H g +-+-=+-+-ρρ ()()()()() Pa 14.3663101013252.15.24.13807.910004.15.22.13.2807.913600a 321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ ()()()()()Pa 366300.683 1013252.15.24.1380665.910004.15.22.13.280665.913600a 321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ 【3-15】图3-48所示为一等加速向下运动的盛水容器，水深h =2m ，加速度a =4.9m/s 2。试确定：（1）容器底部的流体绝对静压强；（2）加速度为何值时容器底部所受压强为大气压强？（3）加速度为何值时容器底部的绝对静压强等于零？图3-48 习题3-15示意图【解】 0=x f ，0=y f ，g a f z -= 压强差公式 () z f y f x f p z y x d d d d ++=ρ ()()z g a z f y f x f p z y x d d d d d -=++=ρρ ()?? --=h p p z g a p a d d ρ ()()()()??? ? ??-=-=----=-g a gh a g h g a h g a p p a 10ρρρρ ??? ? ??-+=g a gh p p a 1ρ () a g h p p a -=-ρh p p g a a ρ-- = （1） ()()()Pa 111138.39.480665.921000101325=-??+=-+=a g h p p a ρ

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实验一管路沿程阻力系数测定实验1．为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影响实验成果？现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明（图中A —A 为水平线）：如图示O—O 为基准面，以1—1和2—2为计算断面，计算点在轴心处，设，，由能量方程可得21v v =∑=0j h ???? ??+-???? ??+=-γγ221121p Z p Z h f 1112222 1 6.136.13H H h h H h h H p p +?-?-?+?+?-?+-=γγ 1 12226.126.12H h h H p +?+?+-=γ ∴()()1 22211216.126.12h h H Z H Z h f ?+?++-+=-) (6.1221h h ?+?=这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。2．据实测m 值判别本实验的流动型态和流区。～曲线的斜率m=1.0～1.8，即与成正比，表明流动为层流 f h l g v lg f h 8.10.1-v （m=1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。接管口处理高中资料试卷电保护进行整核对定值试卷破坏范围，或者对某