流体力学实验报告.doc

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1、学 生 实 验 报 告实验课程名称 流体力学 开课实验室 市政与环境工程实验研究中心 学 院 年级 专业班 学 生 姓 名 学 号 开 课 时 间 至 学年第 学期总 成 绩教师签名城市建设与环境工程学院制开课学院、实验室：城环学院市政与环境工程实验研究中心 实验时间 ： 年 月 日课程名称流体力学实验项目名 称实验一流体静力学实验实验项目类型验证演示综合设计其他指导教师成 绩一、实验目的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、理解绝对压强与相对压强及毛细管现象；4、灵活应用静力学的基本知识进行实际工程量测。二、实验原理1、重力作用下不可压缩流体静力学基本方程2、静

2、压强分布规律： 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； p0水箱中液面压强；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。三、使用仪器、材料实验仪器： 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、气实验装置如图： 四、实验步骤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、

3、b、c各点压强及液面压强p0；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p0。五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)1、基本参数仪器编号：测点标高： ， ， 基准面选在：测点位能： ， ， 水溶重： N/32、记录计算表表1 压强水头与测压管水头测量成果表 单位：cm实验条件次数水箱液面高程测压管液面高程压强水头测压管水头1123123表2 油的容重测量与计算成果表实验条件次数水箱液面高程测压管液面高程-的平均值油容重(N/3）且U型测压管中水面与油水交界面齐平1=23且U型测压管中水面与油面齐平123六、实验结

4、果及分析1、在毛细管现象影响下，测压管的读数如何减少误差？2、静止流体中，不同断面测压管水头线如何变化？3、根据等压面原理，找出几个等压面。4、当，求出绝对压强与相对压强；当，求出的相对压强、绝对压强和真空值。教师签名：年 月 日开课学院、实验室：城环学院市政与环境工程实验研究中心 实验时间 ： 年 月 日课程名称流体力学实验项目名 称实验二均匀流与非均匀流的压强分布规律及不可压缩流体恒定流能量方程实验实验项目类型验证演示综合设计其他指导教师成 绩一、 实验目的1、掌握均匀流的压强分布规律以及非均匀流的压强分布特性；2、验证不可压缩流体恒定流动中各种能量间的相互转换；3、学会使用测压管与测速管

5、测量压强水头、流速水头与总水头；4、理解比托管测速原理；5、掌握文丘里流量计的测量流量的方法。 二、实验原理1、均匀流断面压强分布规律： 2、不可压缩流体恒定流动能量方程：3、比托管测定点流速： 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，为压强水头； p s为滞止点的压强，用相对压强表示； 流速水头，为动能修正系数；液体容重； 两断面间的水头损失； 两断面间的测压管水头差；比托管修正系数。K文丘里常数； 流量系数。三、使用仪器、材料实验仪器： 测压管、测速管、差压计仪器元件：自循环供水系统、滑动测量尺、放水阀、流体介质：水、气实验装置如图1、2：图1四、实验步骤1、熟悉实验装

6、置图1、2各部分的功能，记录有关常数；实验装置图1为能量方程实验，实验装置图2为文丘里流量计实验；2、启动供水系统，检查测压管液面读数并排气；3、逐级调节放水阀门的开度，稳定后利用体积时间法测定流量；4、测定各点在不同流量下的测压管、测速管（实验装置图1）或差压计液面读数（实验装置图2），求得测压管水头及总水头、流速水头（实验装置图1）或测压管液面高差（实验装置图2）；5、比较均匀流与非均匀流断面的测压管水头值（实验装置图1）；6、分析各断面的总水头与测压管水头，从而计算沿程水头损失与局部水头损失，并比较突然扩大与突然缩小的测压管水头及其水头损失（实验装置图1）；7、在实验装置图2中，利用文丘

7、里管测定管道流量。五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)1、基本参数仪器编号：水箱液面高程： ，上管道轴线高程 ，下管道轴线高程 管道直径： ， ， 2、记录计算表表1 测点液面读数与断面能量转换测量成果表 单位：测点流量Qcm3/s位置水头Z压强水头流速水头测压管水头总水头H测压管水头差总水头差12345678910111213141516171819根据表中数据用方格纸绘制出总水头线H-H和测压管水头线P-P。表2 均匀流与非均匀流的压强分布特性与能量转换表 单位：cm次数流量Q3/s2点测压管水头3点测压管水头10点测压管水头11点测压管水头15点测压管水头备注123456表3 水头

8、损失与比托管测量表 单位：cm次数流量Q3/s3、4断面沿程水头损失hf15、17断面局部水头损失hj9点测压管水头8点总水头H88点流速水头8点流速u8cm/s备注123456六、实验结果及分析1、均匀流断面测压管水头、压强分布与非均匀流断面测压管水头与压强分布是否相同？2、实际流体测压管水头沿程是否可以升高？总水头沿程变化如何？各部分能量如何进行转换？3、当流量增加，测压管水头线是否变化？4、如何利用现有的测压管与测速管测量某点的点流速？5、比托管测定的流速是否准确？原因何在？6、文丘里喉管中是否产生负压，根据实验如何减少文丘里管中喉管中的负压？最大可能真空有多大？7、文丘里管中流量系数的

9、影响因素有那些？8、为什么实际流量与理论流量不同？何者大？9、沿程水头损失与局部水头损失如何测定？教师签名：年 月 日开课学院、实验室：城环学院市政与环境工程实验研究中心 实验时间 ： 年 月 日课程名称流体力学实验项目名 称实验三不可压缩流体恒定流动动量方程与孔口、管嘴出流实验实验项目类型验证演示综合设计其他指导教师成 绩一、实验目的1、验证不可压缩流体恒定流的动量方程；2、了解射流与孔口出流的特点，掌握管嘴出流的水力现象；3、灵活应用静力学的基本知识，由测压管推求压力。二、实验原理1、测压管的压力测量： 2、不可压缩流体恒定流动能量方程：3、管嘴出流流量： 孔口出流流量： 4、不可压缩流体

10、恒定流动动量方程： 忽略滑动摩擦阻力，则 式中：D活塞直径；hc活塞形心水深；h孔口出流的作用水头； Q管嘴出流量，即射流流量；管嘴出流速，即射流流速； 为动量修正系数；射流对活塞冲击力； 液体密度。实验中，在平衡状态下，只要测得流量Q和活塞形心水深hc，由给定的管嘴直径d和活塞直径D，代入上式，便可验证动量方程，并率定射流的动量修正系数值。其中，测压管的标尺零点已固定在活塞的圆心处，因此液面标尺读数，即为作用在活塞圆心处的水深。三、使用仪器、材料实验仪器：自循环供水系统、带活塞的测压管仪器元件：放水阀、测压管流体介质：水实验装置如图：四、实验步骤1、熟悉实验装置各部分名称、结构特征，作用性能

11、，记录有关常数。2、启动供水系统，打开调速器开关，水泵启动23分钟后，关闭23秒钟，以利用回水排除离心式水泵内滞留的空气；3、调整测压管位置。待恒压水箱满顶溢流后，松开测压管固定螺丝，调整方位，要求测压管垂直、螺丝对准十字中心，使活塞转动松快。然后旋转螺丝固定好。测该水位、流量，并改变作用水头并重复实验。4、测读水位。标尺的零点已固定在活塞园心的高程上。当测压管内液面稳定后，记下测压管内液面的标尺读数，即hc值。5、测量流量。利用体积时间法，在上回水管的出口处测量射流的流量，流量时间要求在1520秒以上，可用塑料桶等容器，通过活动漏斗接水，再用量筒测量其体积(亦可用重量法测量)。6、改变水头重

12、复实验。逐次打开不同高度上的溢水孔盖，改变管嘴的作用水头。调节调速器，使溢流量适中，待水头稳定后，按35步骤重复进行实验。7、验证v2=0对Fx的影响。取下平板活塞，使水流冲击到活塞套内，调整好位置，使反射水流的回射角度一致，记录回射角度的目估值、测压管作用水深hc和管嘴作用水头H0。五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)1、基本参数（1）、动量定律实验仪仪器编号：管嘴内径：d= 活塞直径：D= （2）、孔口与管嘴出流实验仪仪器编号：圆角管嘴内径：d1= cm，直角管嘴内径：d2= cm圆锥管嘴内径：d3= cm，孔口直径：d4= cm出口高程：Z1=Z2= cm，Z3=Z4= cm管嘴面

13、积：A1= 2，A2= 2，A3= 2孔口面积：A4= 2收缩直径：dC4= ，收缩面积：AC4= 2，收缩系数：4=2、记录计算表表1 动量力（射流冲击力）测量成果表测次体积V(m3)时间T(s)管嘴作用水头H0（m）活塞作用水头hc（m）流量Q（m3/s）流速（m/s）动量力F（KN）动量修正系数备注123456表2 孔口、管嘴出流流量系数测量成果表测次体积V(3)时间T(s)实际流量Q（3/s）水箱液面读数H1（）作用水头H0（）理论流量Q（3/s）流量系数备注123456六、实验结果及分析1、动量修正系数是否等于1，为什么？2、测压管液面与管嘴作用水头的关系如何？3、带翼片的平板在射流

14、作用下获得力矩，这对分析射流冲击无翼片的平板沿x方向的动量方程有无影响，为什么？4、滑动摩擦力为什么可以忽略不计？试用实验验证，记录实验结果。5、分析孔口出流与管嘴出流流量系数的影响因素。教师签名：年 月 日开课学院、实验室：城环学院市政与环境工程实验研究中心 实验时间 ： 年 月 日课程名称流体力学实验项目名 称实验四局部水头损失实验实验项目类型验证演示综合设计其他指导教师成 绩一、实验目的1、掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能；2、验证圆管突然扩大局部阻力系数公式及突然缩小局部阻力系数经验公式；3、加深对局部阻力损失机理的理解。二、实验原理1、能量转换： 2、局部水头损失： 局部阻力

15、系数： 突然扩大： 突然缩小： 式中： 沿程水头损失；沿程阻力系数；局部阻力系数局部水头损失； 三、使用仪器、材料实验仪器： 测压管、U型测压管、差压计仪器元件：自循环供水系统、水气压差计、滑动量尺、电测仪、水封器流体介质：水、气实验装置如图：图1图2四、实验步骤1、熟悉实验装置图1、2各部分功能，记录有关常数；2、启动供水系统，检查测压管液面水位并排气；3、调节阀门开度，逐级放大流量，待水位恒定后采用时间体积法测算流量，并计算管道通过的流速；4、量取水温，由此推求雷诺数；5、各测压管液面读数（图2）或压差计读数（图1），分析计算沿程水头损失，并求取沿程水头损失；6、分析个断面总能量，由此推求

16、局部水头损失，并求取局部阻力系数（实验装置图1）。五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)1、基本参数仪器编号：管道直径：d1= cm；d2=d3=d4= ；d5=d6= 测点间距：L1-2=12；L2-3=24；L3-4=12；L4-b=6；Lb-5=6；L5-6=6局部阻力系数（理论）： 2、记录计算表：表1 局部水头损失实验数据记录表 单位：序号体积V(3)时间T(s)流量Q（3/s）测压管读数12345612345表2 局部水头损失实验计算表 单位：阻力形式序号流量Q（3/s）前断面后断面前后断面沿程阻力损失实测局部阻力损失值实测局部阻力系数理论局部阻力损失值总水头H总水头H突然扩大

17、12345突然缩小12345六、实验结果及分析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?2、据实验资料判别本实验的流动型态和流区；3、实际钢管中的流动，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?4、管道的当量粗糙度如何测得?5、本次实验结果与莫迪图吻合与否?试分析其原因。6、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；7、不同Re的突扩是否相同? 8、在管径比变化相同的条件下，其突扩是否定大于突缩？9、结合流动仪演示的水力观象，分析局部阻力损失机理何在？产生突扩与突缩局部损失阻力损失的主要部位在哪里?怎样减小局部阻力损失?教师签名：年 月 日