工程的流體力學(xué)試驗報告材料

1、實用標(biāo)準(zhǔn)文案工程流體力學(xué)實驗報告學(xué)院： 交通運輸工程學(xué)院 班級： 交 通 設(shè) 備 1206 姓名： 邱瑞玢精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案學(xué)號：1104120907雷諾數(shù)測定實驗【實驗?zāi)康摹?. 觀察水的層流和紊流的形態(tài)及特征；2. 學(xué)習(xí)測量和計算流體的雷諾數(shù)和臨界雷諾數(shù)。【實驗原理】雷諾數(shù)是流體慣性力 與黏性力 v2 的比值，它是一個無因次化的量。LL22Re = Vl = V l22V /l）l 2雷諾說較小時， 粘滯力對流場的影響大于慣性力， 流場中流速的擾動會因粘滯力而衰減， 流 體流動穩(wěn)定，為層流；反之，若雷諾數(shù)較大時，慣性力對流場的影響大于粘滯力，流體流動 較不穩(wěn)定，流速的微小變化容易發(fā)展、增

2、強，形成紊亂、不規(guī)則的紊流流場?！緦嶒瀮?nèi)容】1. 緩慢調(diào)節(jié)水量控制閥，觀察透明水管中紅色水流線的變化。觀察水的層流態(tài)、紊流態(tài)的 特征。2. 找出層流和紊流轉(zhuǎn)換臨界點，在臨界點測量水的流速，往復(fù)測量三次。3. 根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算出水的臨界雷諾數(shù)。【實驗現(xiàn)象】1. 當(dāng)水流流速較低時，水管中水流處于層流狀態(tài)，示蹤劑（紅色墨水）呈線狀，無分散；精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案2. 逐漸開大控制閥，水流速度加大，呈線狀流動的紅色墨水開始出現(xiàn)波動，逐漸散開，這時水流處于過渡狀態(tài)；3. 再開大控制閥，水流速度繼續(xù)增大，紅色墨水消失，此時水流處于紊流狀態(tài)。層流狀態(tài)紊流狀態(tài)實驗結(jié)果】項目組別1時間（ s）水量（ mL）流量（

3、 mL/s）60流量均值201200從層流到紊流22011005559.1320125062.513060020從紊流到層流23070023.322.433072024精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案4qv實 驗 中 ，水 流 束 的 特 征 長 度 l=D=3CM, 流 速 由 公 式 Vv2 求 得 ，得 到DV1=0.032m/s,V2=0.084m/s ， 而 水 在 標(biāo) 準(zhǔn) 大 氣 壓 ， 室 溫 時 的 動 力 粘 度-31.000 10 pa?s ，則雷諾數(shù)VDRe1 =960VDRe2 =2520【結(jié)果分析】查閱資料可知一般管道雷諾數(shù) Re4000 為紊流狀態(tài)， Re2000 4000 為

4、過渡狀態(tài)。而本次實驗所測得的紊流狀態(tài)下的雷諾數(shù)比理論值小，產(chǎn)生誤差的原因為：1. 偶然誤差：觀察出現(xiàn)偏差，將水流處于由層流向紊流的過渡狀態(tài)當(dāng)作紊流狀態(tài)，從而測 得的水流速度偏小，造成所計算的雷諾數(shù)偏小。2. 系統(tǒng)誤差：示蹤劑(紅色墨水)很容易在水中擴散，當(dāng)處于過渡狀態(tài)時，由于水流開始 產(chǎn)生攪動，從而將紅色墨水打散，擴散在水中，造成水流已處于紊流狀態(tài)的假象，導(dǎo)致 誤差產(chǎn)生。文丘里管實驗【實驗?zāi)康摹坑^察文丘里效應(yīng)，學(xué)習(xí)文丘里管測量流量的原理和方法?！緦嶒炘怼课那鹄镄?yīng)，以其發(fā)現(xiàn)者，意大利物理學(xué)家文丘里(Giovanni Battista Venturi )命名。這精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案種效應(yīng)是指在

5、高速流動的氣體附近會產(chǎn)生低壓， 從而產(chǎn)生吸附作用。 利用這種效應(yīng)可以做出 文丘里管。文丘里管在現(xiàn)今科技發(fā)展中得到應(yīng)用，因為其制造和維護(hù)成本比較低。1 2 1 2P1+ 2 v1 + gh1= P2 + 2 v2 + gh2+基于文丘里效應(yīng)制造的設(shè)備，叫做文丘里 xxxx ，如文丘里水膜除塵器、文丘里擴散管、文 丘里收縮管、文丘里噴射泵、文丘里流量計等?！緦嶒瀮?nèi)容】1. 認(rèn)識文丘里管，并觀察透明文丘里管內(nèi)水流產(chǎn)生的文丘里效應(yīng)。2. 通過調(diào)節(jié)流量控制閥，設(shè)定高中低三種水流速度，分別測量對應(yīng)流速下文丘里管的最大壓差，并且用量杯和秒表分別測量水流的真實流量。3. 通過文丘里管和伯努利方程計算出水流速度

6、，與用量杯秒表測量的真實流速對比，評估文丘里管測量流量的準(zhǔn)確性，討論消除誤差的方法。實驗數(shù)據(jù)】組別時間/s水量/mLh1/cmh2/cmh/cm12572034.332.81.5220110031.4264.63109502612.213.8數(shù)據(jù)處理】本次實驗中， d1=40mm ， d2=10mm精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案2v+ gh=C 可 求 得h/cmV1(cm/s)V2(cm/s)V1實測值(cm/s)1.53.454.42.34.65.994.44.413.810.3164.87.6由伯努利方程P+結(jié)果分析】本次實驗， 由水柱高度差所求得的管內(nèi)流速 （非縮頸處） 均比由水管出水流量所求得

7、的管內(nèi) 流速大，其誤差原因來源于兩方面：1. 偶然誤差：（1） 在讀取 h1 與h2 的高度值時，讀書出現(xiàn)偏差（仰視讀數(shù)，俯視讀數(shù)） ，造成h 存在 偏差，進(jìn)而導(dǎo)致 v1 ，v2 的計算出現(xiàn)誤差；（2 ） 在用量杯測取水量時，量杯的接入滯后于秒表開始記時，導(dǎo)致量杯水量偏少，進(jìn)而 所求得的 v1 實測值偏小。2. 系統(tǒng)誤差：實驗室器材老化嚴(yán)重，在文丘里管縮頸與立管連接的地方，漏水較為嚴(yán)重， 也就是說， 所測 得的 h2 要偏小，故 h 偏大，所求得的 v1 ，v2 也隨之偏大。漏水導(dǎo)致從水管末端接入量杯 的水減少，由此求得的 v1 實測值也將偏小。要提高文丘里管的測量精度， 首先應(yīng)該著眼于提高文

8、丘里管的密封性， 使其密封性達(dá)到一個 相對來說密閉的狀態(tài)； 其次在文丘里管內(nèi)部， 在主管與縮頸的連接處應(yīng)采用光滑連接， 內(nèi)壁 盡量采用對流體粘滯力的材料，以減少水頭損失，提高測量精度。精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案皮托管及伯努利方程應(yīng)用實驗【實驗?zāi)康摹?. 學(xué)習(xí)皮托管的使用方法。2. 增強對伯努利方程的理解和認(rèn)識。【實驗原理】1. 伯努利方程： 流體在忽略粘性損失的流動中，流線上任意兩點的壓力勢能、動能與位勢能之和保持不變。 這個理論是由瑞士數(shù)學(xué)家丹尼爾 - 伯努利在 1738 年提出的，被稱為伯努利原理。重力場中 無粘性流體定常流動的能量方程稱為伯努利定理。 或稱為伯努利方程， 是流體動力學(xué)基本方程之

9、一。P+v+gh =C2. 皮托管 皮托管是測量氣流總壓和靜壓以確定氣流速度的一種管狀裝置， 由法國 H 皮托發(fā)明而得名。精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案皮托管的構(gòu)造如圖， 頭部為半球形， 后為一雙層套管。測速時頭部對準(zhǔn)來流，頭部中心處小頭部后約 3-8D 處的外套管壁上均勻地開有一排孔（靜壓孔） ，感受來流靜壓 p ，經(jīng)外套管 也傳送至壓力計。皮托管常用在測量通風(fēng)管道、工業(yè)管道、 爐窯煙道內(nèi)的氣流速度， 經(jīng)過換算來確定流量，也 可測量管道內(nèi)的水流速度。 用皮托管測速和確定流量， 有可靠的理論根據(jù)， 使用方便、 準(zhǔn)確， 是一種經(jīng)典的廣泛的測量方法。此外，它也可用來測量流體的壓力?！緦嶒瀮?nèi)容】1. 控制水量

10、調(diào)節(jié)閥，分別調(diào)出高中低三種水流速度；2. 在每一種速度下，用皮托管測量出水管內(nèi)的動壓；3. 用量杯和秒表測量水管內(nèi)的真實流量；4. 分別計算出二中不同方法的測量結(jié)果并比較，討論皮托管測量流速的優(yōu)勢和不足。【實驗數(shù)據(jù)】精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案組別時間/s水量(mL)靜壓孔 /cm總壓孔 /cmh/cm15115020.427.77.3210135029.731.51.831060034.5350.5【數(shù)據(jù)處理】2由伯努利方程 P+ 1 v + gh=C 可以推導(dǎo)出 vh ，則得到：2 v 2gV1=119.6cm/s;V2=59.4cm/s;V3=31.1cm/s.由量杯 / 秒表測得的水流量求得的流速：V1=114.4cm/s;V2=67.1cm/s;V3=29.8cm/s.【結(jié)果分析】由皮托管測得管內(nèi)水流流速與從管末端通過量杯/ 秒表測得的管內(nèi)水流流速有一定的出入。首先這可能源于量杯 / 秒表方法測水流流速偶然誤差發(fā)生的概率比