流体流动阻力的测定优秀课件.ppt

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1、流体流动阻力的测定第1页，本讲稿共26页1.11.1实验内容实验内容v测定流体在特定材质和粗糙度测定流体在特定材质和粗糙度 的直管中流动的阻的直管中流动的阻力摩擦系数力摩擦系数，并确定，并确定和和Re之间的关系；之间的关系；v测定流体通过阀门或弯头时的局部阻力系数。测定流体通过阀门或弯头时的局部阻力系数。第2页，本讲稿共26页1.21.2实验原理实验原理v由于流体由于流体粘性粘性的存在，流体在流动的过程中会的存在，流体在流动的过程中会发生流体间的摩擦，从而导致发生流体间的摩擦，从而导致阻力损失阻力损失。v层流层流时阻力损失的计算式是由理论推导得到时阻力损失的计算式是由理论推导得到的；的；湍流湍

2、流时由于情况复杂得多，未能得出理时由于情况复杂得多，未能得出理论式，但可以通过论式，但可以通过实验研究实验研究，获得经验的计，获得经验的计算式。算式。第3页，本讲稿共26页 1.2.1 1.2.1 寻找影响过程的主要因素寻找影响过程的主要因素（1 1）问题的提出）问题的提出 hf=f(d,u,l,)若每个自变量的数值依次变化若每个自变量的数值依次变化1010次，而其它自变量保持次，而其它自变量保持不变，测取不变，测取 h hf f 的值。的值。6 6个自变量，根据正交网络法规个自变量，根据正交网络法规划，实验次数将达划，实验次数将达 10106 6 。第4页，本讲稿共26页（2 2）能否减少实

3、验次数）能否减少实验次数 量纲分析法是通过将变量组合成无量纲数群，从而研量纲分析法是通过将变量组合成无量纲数群，从而研究无量纲数群之间的关系，大大减少实验自变量的个数究无量纲数群之间的关系，大大减少实验自变量的个数 ，大幅度地减少实验次数，大幅度地减少实验次数 。第5页，本讲稿共26页基本物理量、导出物理量基本物理量、导出物理量量纲：量纲：是物理量（测量）单位的种类。是物理量（测量）单位的种类。基本量纲：基本量纲：基本物理量的量纲。基本物理量的量纲。如，在流体力学中，如，在流体力学中，L、M、T。导出量纲：导出量纲：由基本量纲经公式推导而出，称为导出量纲。由基本量纲经公式推导而出，称为导出量纲

4、。无量纲准数：无量纲准数：又称无量纲数群，由若干个物理量组合得到一个复合又称无量纲数群，由若干个物理量组合得到一个复合物理量，其量纲的指数为零。物理量，其量纲的指数为零。(3)(3)几个基本概念几个基本概念第6页，本讲稿共26页1.2.2 1.2.2 简化工程处理方法简化工程处理方法(1)(1)定理定理在物理方程量纲一致性的条件下，任何一个方程都可化为在物理方程量纲一致性的条件下，任何一个方程都可化为无量纲方程；无量纲方程；无量纲方程的变量总数无量纲方程的变量总数=（原方程变量总数基本量纲数）。（原方程变量总数基本量纲数）。原方程变量总数：原方程变量总数：7个个基本量纲数：基本量纲数：3个个L

5、L、MM、TT无量纲数群的个数无量纲数群的个数 =7-3=4=7-3=4个个hf=f(d,u,l,)第7页，本讲稿共26页1.2.3 1.2.3 量纲分析法规划实验量纲分析法规划实验由由定理：定理：h f=f(d,u,l,)4=f（1，2，3）d-L u-LT-1 ML-3 -ML-1T-1 -L h f-L2T-2 第8页，本讲稿共26页n1=n2=n3=n4=v具体推导见课本具体推导见课本2424页页第9页，本讲稿共26页 由量纲分析法可将对下式的研究转化成对无量纲数由量纲分析法可将对下式的研究转化成对无量纲数群之间关系的研究群之间关系的研究h f=f(d,u,l,)4=f（1 ，2，3）

6、即：即：第10页，本讲稿共26页 从而，实验工作量大大降低。从而，实验工作量大大降低。实验次数将从实验次数将从10106 6 次实验次实验 10103 3次实验，次实验，实验次数又将从实验次数又将从 次实验次实验 次实验次实验若实验设备是水平直管若实验设备是水平直管：成正比 与 d l hf /第11页，本讲稿共26页1.2.4 1.2.4 量纲分析法量纲分析法优点：优点：由此及彼，由小见大。由此及彼，由小见大。即：只要无量纲数群的值相等，阻力系数即：只要无量纲数群的值相等，阻力系数相等。相等。不是万能的不是万能的:(1)(1)降低的工作量有限降低的工作量有限 无量纲方程的变量总数原方程变量总

7、数基本量纲数无量纲方程的变量总数原方程变量总数基本量纲数 4 4 7 73 3(2)(2)必须对研究的过程有足够的了解必须对研究的过程有足够的了解（多一个变量（多一个变量或少一个变量都不行）或少一个变量都不行）第12页，本讲稿共26页 实验操作变量：流量实验操作变量：流量阀门开度阀门开度流速流速uu流量计流量计 ：2 2个压差计个压差计 ：温度计：温度计配上泵、变频器、水槽、管路、阀门、管件组合成如下配上泵、变频器、水槽、管路、阀门、管件组合成如下实验流程图实验流程图对于对于1.2.5 1.2.5 实验规划方法实验规划方法第13页，本讲稿共26页1.3 1.3 实验流程图实验流程图第14页，本

8、讲稿共26页 差压变送器工作原理来来自自双双侧侧导导压压管管的的差差压压直直接接作作用用于于变变送送器器传传感感器器双双侧侧隔隔离离膜膜片片上上，通通过过膜膜片片内内的的密密封封液液传传导导至至测测量量元元件件上上，测测量量元元件件将将测测得得的的差差压压信信号号转转换换为为与与之之对对应应的的电信号电信号传递给转换器，从而以标准电信号输出。传递给转换器，从而以标准电信号输出。第15页，本讲稿共26页平时两个平衡阀都是打开，只有测量是关闭平时两个平衡阀都是打开，只有测量是关闭第16页，本讲稿共26页 1.4 1.4 实验步骤实验步骤(1)(1)打开两个平衡阀、四个引压阀，关闭出口阀，启动泵。打

9、开两个平衡阀、四个引压阀，关闭出口阀，启动泵。(2)(2)排气顺序如下：排气顺序如下：a.a.总管排气总管排气 将出口控制阀将出口控制阀“打开打开关闭关闭”重复三次后，再打重复三次后，再打开总管排气阀开总管排气阀“打开打开关闭关闭”重复三次；重复三次；b.b.引压管排气引压管排气 分别打开四个压差计排气阀分别打开四个压差计排气阀“打开打开关闭关闭”重重复三次；复三次；c.c.压差计排气压差计排气 关闭两个平衡阀，分别打开四个压差计排气阀，关闭两个平衡阀，分别打开四个压差计排气阀，“打开打开关闭关闭”重复三次；重复三次；第17页，本讲稿共26页 (3)(3)检验气体是否排净检验气体是否排净:读取

10、压差计的读数读取压差计的读数 读取流量计的读数读取流量计的读数第18页，本讲稿共26页(4)(4)实验布点实验布点:大流量少布点，小流量多布点。大流量少布点，小流量多布点。（为什么？为什么？）(5)(5)实验顺序实验顺序:从大流量开始做到小流量。从大流量开始做到小流量。第19页，本讲稿共26页v1.5 1.5 原始数据记录原始数据记录 1.5.1 1.5.1 一次性原始数据记录一次性原始数据记录 L=dL=d直直=d=d局局=t=t水水=第20页，本讲稿共26页1.5.2 1.5.2 原始数据表原始数据表序序 流量流量 光滑管压差光滑管压差 弯头压差弯头压差 流量流量 粗糙管压差粗糙管压差 阀

11、门压差阀门压差号号 l/s KPa KPa l/s KPa KPa1 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111212131314141515第21页，本讲稿共26页几点说明：几点说明：1.1.在双对数坐标纸上作在双对数坐标纸上作图图2.2.有效数字的要求按照有效数字的要求按照仪表刻度读得准确值和仪表刻度读得准确值和估计值估计值第22页，本讲稿共26页与与Re及及d 的关系图的关系图第23页，本讲稿共26页注意事项注意事项(1)(1)平时两个平衡阀都是打开，只有测量是关闭。平时两个平衡阀都是打开，只有测量是关闭。(2)(2)大流量少布点，小流量多布点大流量少布点，小流

12、量多布点(3)(3)从大流量开始做到小流量。从大流量开始做到小流量。第24页，本讲稿共26页1.1.流体流动阻力测定流体流动阻力测定1.1 1.1 实验内容实验内容 1.1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.2 1.2 1.2 实验原理实验原理 1.2.1 1.2.1 1.2.2 1.2.2 1.2.3 1.2.31.3 1.3 实验流程图实验流程图1.4 1.4 实验注意事项实验注意事项1.5 1.5 实验步骤实验步骤 1.5.1 1.5.1 1.5.2 1.5.2 1.5.3 1.5.3 第25页，本讲稿共26页1.6 1.6 原始数据记录原始数据记录 1.6.1 1.6.1 一次性原始数据一次性原始数据 1.6.2 1.6.2 原始数据表格原始数据表格1.7 1.7 计算示例计算示例1.8 1.8 作图作图1.9 1.9 结果讨论与分析结果讨论与分析 (1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)1.10 1.10 思考题思考题第26页，本讲稿共26页