流體力學(xué)實驗

1、流體力學(xué)實驗實驗一實驗一 靜水壓強實驗靜水壓強實驗一、 實驗?zāi)康? 掌握在用測壓管測量靜壓強的方法；2 驗證不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程；3通過對諸多流體靜力學(xué)現(xiàn)象的實驗分析討論，進一步提高解決靜力學(xué)實際問題的能力。二、實驗裝置三 實驗原理 在重力作用下不可壓縮液體靜力學(xué)的基本方程為： Z+P/R=const. (1-1) 或P=P0+rh (1-2) 式中，Z為位置水頭，表示被測點相對于基準面高度，即單位重量水體所具有的位能：p/r為壓強水頭，表示被測點處單位重量水體所具有的壓強；Z+P/R為測壓管水頭；P-被測點的靜水壓強；P0水箱中液面的表面壓強；R液體容重；h被測點的液體深度。 （1-1

2、） 式表明靜水中任意一點的測壓管水頭都相等。 （1-2） 式表明液面以下任一點的靜水壓強等于表面壓強P0與這一點至液面的水深乘以液體容重之和，即靜水壓強是隨液體深度按線性規(guī)律變化。四、實驗方法及步驟1.搞清儀器組成及其用法。包括：1）各閥門的開關(guān)2）加壓方法 關(guān)閉所有閥門（包括截止閥），然后用打氣球充氣；3）減壓方法 開啟筒底閥11放水；4）檢查儀器是否密封 加壓后檢查測管1、2、5液面高程是否恒定。若下降，表面漏氣，應(yīng)查明原因并加以處理。2.記錄儀器號及各常數(shù)。3.測量點靜壓強(各點壓強用厘米水柱高表示）。1）打開通氣閥6，記錄水箱液面標高和測管液面標高；）關(guān)閉通氣閥及截止閥，加壓使之形成，

3、測量 及；）打開放水閥，使之形成，測量 及。4.測定油比重1）打開通氣閥6，記錄水箱液面標高2）關(guān)閉通氣閥及截止閥，打氣加壓（），微調(diào)放氣螺母使U形管中水面與油水面齊平，測量 及；3）打開通氣閥6，待液面穩(wěn)定后，關(guān)閉所有閥門；然后開啟放水閥11降壓（），使U形管中的水面與油水面齊平，測量 及。五 實驗注意事項1.加壓后先檢查氣密性再記錄數(shù)據(jù)；減壓時要注意測壓管的讀數(shù)變化；2.油液面高時注意緩緩下降，防止在細管中由于水錘作用造成油水混合的現(xiàn)象。六 預(yù)習(xí)和思考題1、同一靜止液體內(nèi)的測壓管水頭線是根什么線？2、當(dāng)PB 時，試根據(jù)記錄數(shù)據(jù)確定水箱內(nèi)的真空區(qū)域。3、如再備一根直尺，試采用另外最簡便的方法

4、測定油比重。4、如測壓管太細，對測壓管液面的讀數(shù)將有何影響？實驗二 能量方程實驗一 實驗?zāi)康?、驗證流體恒定總流的能量方程；2、通過動水力學(xué)諸多水力現(xiàn)象的實驗分析研討，進一步掌握有壓管流中動水力學(xué)的能量轉(zhuǎn)換特征；3、掌握流速、流量、壓強等動水力學(xué)要素的實驗量測技能。二 實驗裝置三 實驗原理 根據(jù)能量方程，沿管道水流方向取n個過水?dāng)嗝?，列出進口斷面（1-1）至（I-I）斷面的能量方程（I=2,3,4n） 取a1= a2= an=1，選好基準面，從已設(shè)置的名斷面的測壓管中讀出測壓管水頭（Z+P/R）值，再測出通過管路的流量，即可計算出斷面平均流速及流速水頭，從而得到管流的測壓管水頭和總水頭。iwi

5、iihgvpzgvpz1212111122三 實驗步驟1熟悉實驗設(shè)備，分清各斷面的普通測壓管和裝有畢托管的測壓管，并弄清這兩種測壓管的測壓原理及安裝位置。2接通電源，等給水箱溢流后排凈測壓管中的氣泡，用橡膠塞堵住出口，若所有測壓管水位均齊平，說明氣已排凈，否則要重新排氣。3打開橡膠塞，用閥門調(diào)節(jié)流量，待水穩(wěn)定后觀察各斷面兩測壓管的區(qū)別和現(xiàn)象；觀察文丘里進口斷面和喉管斷面的測壓管水頭的變化和流速水頭的大?。挥^察閥門前后斷面的測壓管水頭變化，加深對局部水頭損失的理解；觀察14、15測壓管咀在同一斷面的不同位置，為什么14、15測壓管水頭相等？16、17測壓管咀也在同一斷面的不同位置，為什么16、1

6、7測壓管水頭不相等？，加深對恒定流里漸變流與急變流特性的理解。4改變流量，觀察測壓管水頭線和管軸線總水頭線的變化趨勢（注：由于畢托管探頭布置在管軸線上，因此測到的是管軸線上的總水頭線，它比管道的平均總水頭線要高，管道的平均總水頭線可通過測量流量，然后算出管道各斷面的平均流速和流速水頭，再加上各斷面的測壓管水頭而獲得），了解測壓管水頭線和總水頭線怎樣通過實驗方法測出。5實驗完畢，關(guān)閉電源，打開閥門放空積水。四 注意事項1、調(diào)節(jié)流量后，等測壓管讀數(shù)穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)。2、作圖時10、11、13數(shù)據(jù)不用。五 預(yù)習(xí)和思考題1、測壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢有何不同？為什么？2、流量增加，測壓管水頭線有何

7、變化？為什么？3、測點2、3和測點10、11的測壓管讀數(shù)分別說明了什么問題？實驗三 動量方程實驗一 實驗?zāi)康?、驗證不可壓縮流體恒定總流的能量方程；2、通過對動量與流速、流量、出射角度、動量矩等因素間相關(guān)性的分析研討，進一步掌握樓梯動力學(xué)的動量守恒定理；3、了解活塞式動量定律實驗儀原理、構(gòu)造，進一步啟發(fā)與培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力。二 實驗裝置實驗四 雷諾實驗一 實驗?zāi)康?觀察層流和紊流的流動特征及其轉(zhuǎn)換特征；2、測定臨界雷諾數(shù)，掌握園管流態(tài)判別準則3、觀察層流和紊流的流速分布，了解層流和紊流的判別標準。二 實驗裝置三 實驗原理KQDQvdRe4dK4四 實驗步驟1記錄有關(guān)常數(shù)2接通電源，等穩(wěn)水箱溢

8、流后排凈測壓管中的氣，關(guān)閉閥門8，檢查測壓管是否齊平，若不平說明測壓管中有氣，查出原因并給予排出。3將閥門8微微打開，等水流穩(wěn)定后，注入顏色水，當(dāng)顏色水在試驗管中呈現(xiàn)一條穩(wěn)定而明顯的流線時，管內(nèi)即為層流，觀察其流態(tài)（圖6-2（a）。4逐漸開大閥門8，增大流量，當(dāng)顏色水開始顫動、彎曲并逐漸括散到全管，水流紊亂到看不清顏色流線時，管內(nèi)即為紊流（圖6-2（b）、（c）。5測定下臨界雷諾數(shù)。（1） 將閥門8打開，使管中流態(tài)呈完全紊流，再逐漸關(guān)小閥門減小流量。減小到使注入的顏色呈現(xiàn)出一條穩(wěn)定而明顯的流線時，即為下臨界狀態(tài)。（2） 當(dāng)管中出現(xiàn)下臨界狀態(tài)時，用體積法測量流量和水溫即可測出下臨界雷諾數(shù)。（3）

9、 重復(fù)步驟(1)、（2）、，重復(fù)測量3次，然后求出平均下臨界雷諾數(shù)。6實驗完畢，切斷電源，打開閥門放空積水，整理現(xiàn)場。五 注意事項1每調(diào)節(jié)一次閥門都需等水穩(wěn)定幾分鐘后，再進行下一次調(diào)節(jié)；2關(guān)小閥門調(diào)節(jié)時下臨界狀態(tài)時，只許閥門漸關(guān)，不許開大。六 預(yù)習(xí)與思考題1、為何認為上臨界雷諾數(shù)無實際意義，而采用下臨界雷諾數(shù)作為層流與紊流的判據(jù)？實測下臨界雷諾數(shù)為多少？2、雷諾實驗得出的園管流動下臨界雷諾數(shù)位2320，而目前教科書中介紹采用的下臨界雷諾數(shù)是2000，原因？實驗五 文丘里流量計實驗一 實驗?zāi)康?通過實驗掌握文丘里流量計的原理及用途，學(xué)會流量系數(shù)的率定方法。 觀察管道恒定流中文丘里流量計的斷面變化

10、引起的動能和勢能的轉(zhuǎn)化情況，并觀察真空現(xiàn)象，加深對能量方程的理解。 學(xué)會體積流量法的量測方法，掌握多管壓差計的原理和使用方法。二 實驗裝置四 實驗步驟 記錄有關(guān)常數(shù)。 接通電源，等穩(wěn)水箱溢流后排凈測壓管中的氣，關(guān)閉閥門，檢查測壓管（h2h1）（h4h3）是否則零，若不為零，查出原因并予排出。 打開閥門，通過排氣管調(diào)節(jié)多管壓差計h1，h2，h3，h4高度，使之能測到最大流量。然后將流量調(diào)節(jié)到測壓管所能測到的最大值，從大流量開始測，等水流穩(wěn)定后測讀壓差計h1、h2、h3、h4的讀數(shù)，同時測定相應(yīng)的流量。 測量流量。（）電測體積法：打開電測儀開關(guān)，將記時器回零，然后將水流切換11接住水流，電測體積流量計接滿標定體積所用的時間會自動記下（實測流量G=標定體積/實測時間），當(dāng)水快接滿時，將水流切換器11復(fù)原，電測體積流量計接滿的水會自動流回畜水箱，然后記錄時間，將記時器回零，又可進行下次量測。（2）體積（或重量）法：把量筒或水桶接滿時，將水流切換器11復(fù)原，同時按下