应用流体力学应用流体力学 (73).pdf

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1、第十章 流体力学实验流体力学相关问题的研究手段：理论分析 实验测试与分析 数值模拟过渡状态紊流层流实验观测很重要！10.1 流体静压强测量实验10.2 文丘里管流量测量实验10.3 毕托管流速测量实验10.4 不可压缩恒定总流伯努利方程应用实验10.5 不可压缩恒定总流动量方程应用实验10.6 雷诺实验10.7 沿程水头损失和阻力系数测量实验10.8 局部水头损失和阻力系数测量实验第十章 流体力学实验实验的意义 掌握一定的实验技能（实验装置操作、实验原理验证、数据分析等）强化对相关概念与原理的理解 流体静力学基本方程能否通过实验来验证?实际工程中采用的一些计量装置能否用实验标定？实验技能相关概

2、念与原理的理解 通过前三节的实验课，主要来探讨两个问题：10.1 流体静压强测量实验 10.1.1 目的与要求 10.1.2 装置与原理 10.1.3 方法与步骤 10.1.4 注意事项 10.1.5 数据记录与处理 10.1.6 思考题10.1.1 目的与要求 掌握U形管测压计测量流体静压强的原理和方法 加深对位置水头、压强水头、测压管水头、表压和真空度的理解 验证流体静力学基本方程（）测量实验中油品的密度=+pzcg10.1.2 装置与原理 组成：密封水箱、容器（装染色水）、3个U形管测压计、调压筒（与水箱底部联通，顶部与大气相通）介质：最外侧U形管内为油品；其它为水，且与水箱相连接（A、

3、B点）编号意义：A、B为接入点，a-f为U形管的6根支管，a、c、e为左侧管，且与大气相通，b、d、f为右侧管，与水箱相通 符号：p0水箱液面压强，K1排气阀（可开和关），K2用来控制液位（与染色容器相连），pA、pBA、B点的绝对压强，0-f 各支管内液面标高 测量：刻度尺，用来读取测量筒内液面高度实验装置10.1.2 装置与原理实验装置动画形象(男)流体静力学基本方程，描述了高度位置与压强间的关系在连续区域内，流体总比能（测压管水头）为一常数（教材 第29页）液面及液面下不同高度处A、B两点的压力p0，pA，pB。应用帕斯卡定律：=+pzcg()()0atmwefatmoabppp=+=+

4、()00AwApp=+()00BwBpp=+oog=10.1.2 装置与原理实验原理10.1.3 方法与步骤（1）打开K1和K2，保证装置与大气相通，读出A、B两点的标高（2）往水箱中注入自来水，调整调压筒的高度*（3）提升和降低调压筒各一次，观察测压管中液面位置的变化（4）将调压筒固定回第一次的位置，管中液面稳定后，关闭K1（5）分别提升调压筒到3个位置，在每个位置上观测液柱的变化，记录数据（6）打开阀门K1，调回实验装置，保证水箱液面压强为大气压，关闭阀门K1（7）分别降低调压筒到3个位置，在每个位置上观测液柱的变化，记录数据（8）观察染色水箱连接管中液面位置变化，分析何时体现表压、真空度

5、（9）整理数据并计算出要求位置的绝对压强及油的密度（10）计算出测压管水头，验证流体静力学基本方程10.1.4 注意事项 仪器不要倾斜、不漏气，因为液面会波动；如果发现水位不稳定，有气泡闯入，要停止实验、排查漏点，止漏并重启实验 移动调压筒的时候尽量平稳、缓慢，移动完毕后要固定好 液面稳定后读数，视线要与凹液面最低点在同一水平面上10.1.5 数据记录与处理实验操作测次/m/m/m/m/m/m/m提升调压筒123降低调压筒123各点绝对压强、测压管水头，油品的密度abcdef0原始数据结果处理（1）实验开始时，若不开阀门就注水，对测量结果会不会有影 响，Why？（2）水箱液面接近A或者接近顶部

6、可能会有什么问题？（3）为什么推荐注水结束时让调压筒内水位在一半高度位置？在其他位置可以吗？（4）实验数据中能否找出等压面？不依赖实验数据能否判断出等压面？思 考 题（5）改变调压筒的高度对水箱液面压强如何影响？请不依赖实验数据做出定性判断。（6）基于p0的变化规律解释实验过程中染色容器内液面的升降规律是什么？基于这些，能否谈谈对真空度与表压的理解？（7）本节四个表达式对调压筒上升与下降的操作是否适用？（8）读数时为什么要看凹液面最低点？如果是仰视会产生什么影响？思 考 题实验很有必要，可开展方程与概念验证，加深理解。U形管测压原理三点测压管水头一致，反映出静力学方程的准确性结合静力学方程，由相同位置压强表达式反推出油品的密度o连通器、等压面、测压管水头小结有待同学们参与实践操作环节！