工程流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一：流體靜力學(xué)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證靜力學(xué)的基本方程。學(xué)會(huì)使用測(cè)壓管與U形測(cè)壓計(jì)的量測(cè)技能。理解絕對(duì)壓強(qiáng)與相對(duì)壓強(qiáng)及毛細(xì)管現(xiàn)象。靈活應(yīng)用靜力學(xué)的基本知識(shí)進(jìn)行實(shí)際工程量測(cè)二、實(shí)驗(yàn)原理重力作用下不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程靜止流體中任意點(diǎn)的測(cè)壓管Pz+ =const水頭相等，即Y (1.1)同樣靜止流體在任意點(diǎn)的靜壓強(qiáng)也可以寫(xiě)成如下形式：P=P0+Yh(1.2)式中：z被測(cè)點(diǎn)在基準(zhǔn)面的相對(duì)位置高度；p被測(cè)點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)，用相對(duì)壓強(qiáng)表示，下同；P0水箱中液面的表面壓強(qiáng)；Y 液體的重度；h——U形管中液面上升的高度。對(duì)裝有水油u型測(cè)管，應(yīng)用等壓面可得油的比重SO有下列關(guān)系:S=Y=h0Y?hi+h2 (1.3)三、實(shí)驗(yàn)裝置使用儀器：盛水密閉容器、連通管、測(cè)壓管、U形測(cè)壓管、真空測(cè)壓管、通氣閥、截止閥、加壓打氣球、減壓閥等。使用材料：油、水四、實(shí)驗(yàn)步驟記錄數(shù)據(jù)：記下測(cè)點(diǎn)標(biāo)高▽a=2.10、▽b=-2.90、^c=-5.90?；鶞?zhǔn)標(biāo)高選在儀器的底部。水溶重9.08X10-3/cm3。步驟：P0=0,測(cè)^0、^H°（^0:液面高程，▽H測(cè)壓管液面高程）。打開(kāi)通氣閥，使水箱液面與大氣相通，此時(shí)=0（▽=^H）OPo>0,共連續(xù)加壓3次，每次測(cè)定▽0、^H。PoV0,共連續(xù)減壓3次，每次測(cè)定▽0、^H。油容重的測(cè)定：1、 測(cè)定計(jì)叫：測(cè)3次▽0、^H,計(jì)算=叫〔▽。-▽日丨。關(guān)閉通氣閥，大氣加壓是U型管內(nèi)的水面與油水界面齊平，測(cè)▽0、^H。2、 測(cè)計(jì)h2:公測(cè)3次，▽。、▽巴計(jì)算h2=|^0-^H|，關(guān)閉通氣閥，大開(kāi)放水閥慢慢放水，直到U型管的水面與油面齊平，關(guān)閉放水閥，測(cè)▽0、^H。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1.流體靜壓強(qiáng)測(cè)量記錄貝面條件序號(hào)水箱液面▽0測(cè)壓管液面的▽H壓強(qiáng)水頭測(cè)壓管水頭YYPcYZA+YZB+Yzc+YP0=01P0>0123P0V01232.油容重測(cè)量記錄次數(shù)水鄉(xiāng)液面咼程測(cè)壓管液面咼程▽0-^H〔▽0亠H丨的平均值油容量P0>01Y=hi“水h1+h223P0VO123六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1）在驗(yàn)證流體靜壓強(qiáng)的試驗(yàn)中，有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，結(jié)果滿足流體靜壓強(qiáng)的理論結(jié)果。實(shí)驗(yàn)正確Y=hi-水2）在油容重的測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，加壓和加壓條件下經(jīng)過(guò) hi+h2計(jì)算得，Y=實(shí)驗(yàn)分析：1） 為避免毛細(xì)管現(xiàn)象的影響，在測(cè)壓管的讀書(shū)上如何減少誤差？答：待液面穩(wěn)定后，應(yīng)以凹液面為準(zhǔn)驚醒讀數(shù)。2） 靜止流體中，不同斷面測(cè)壓管水頭線如何變化？答：靜止流體中，不同斷面上測(cè)壓管水頭線在坐標(biāo)紙上位一條水平線，沒(méi)有變化。實(shí)驗(yàn)二：沿程水頭損失一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由罾斫鈭A管層流和紊流的沿程水頭損失隨流速變化的規(guī)律。掌握管道沿程水頭損失的測(cè)量方法。掌握管道沿程阻力系數(shù)的測(cè)量技術(shù)及壓差計(jì)的測(cè)量方法。分析沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)Re的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理由達(dá)西公式得心型丄=迅Cd?/?I=dhfLv2L4 Q2K=n2gd4..「8L(1.1)另有能量方程對(duì)水平等直徑圓管可得 hf=(p廠pH(1.2)壓差可由壓差計(jì)或電測(cè)。對(duì)于多管式水銀壓差有下列關(guān)系：hf=P1-P2=(-1)(h廠h+h4-h3)=12.6Vhf y y mVh二(h-h+h-h)(1.3)m2 1 4 3式中，y、y分別為水銀和水的容重；為汞柱總差mo三、實(shí)驗(yàn)裝置沿程損失實(shí)驗(yàn)損失實(shí)驗(yàn)儀器由自循環(huán)供水器(循環(huán)水泵)、供水閥、旁通閥、無(wú)極調(diào)速器、試驗(yàn)管道、水封器、壓力傳感器、電測(cè)儀、壓差計(jì)(氣閥、滑動(dòng)測(cè)量尺)、流量調(diào)節(jié)器、接水盒、回水管等組成。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1.檢查實(shí)驗(yàn)裝置?？磳?shí)驗(yàn)設(shè)備是否連接完善。開(kāi)啟所有閥門，（包括進(jìn)水閥、旁通閥、流量調(diào)節(jié)閥）。打開(kāi)防塵罩，通電。排氣。1）測(cè)壓架端軟管排氣：連續(xù)開(kāi)關(guān)旁通閥數(shù)次，待水從測(cè)壓架中經(jīng)過(guò)即可。排氣完畢，打開(kāi)旁通閥。若測(cè)壓管內(nèi)水柱過(guò)高，可打開(kāi)測(cè)壓架頂部放氣閥，（所有閥門都打開(kāi)，）水柱自動(dòng)降落，至正常水位擰緊放氣閥即可。2）傳感器端軟管排氣：關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，打開(kāi)傳感器端排氣閥，傳感器內(nèi)連續(xù)出水，關(guān)閉排氣閥，排氣完成。3） 關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，觀察測(cè)壓架內(nèi)兩水柱是否齊平，不平，找出原因并排除；齊平，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備完成，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始。（二）層流實(shí)驗(yàn)5?全開(kāi)進(jìn)水閥、旁通閥，微開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥，當(dāng)實(shí)驗(yàn)管道兩點(diǎn)壓差小于2cm（夏天廠3cm（冬天）時(shí)，管道內(nèi)呈層流狀態(tài)，待壓力穩(wěn)定，測(cè)量流量、溫度、測(cè)壓管內(nèi)壓差。6?改變流量3~5次，重復(fù)上述步驟。其中第一次實(shí)驗(yàn)壓差，逐次增加。（三） 紊流實(shí)驗(yàn)7?關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，將電測(cè)儀讀數(shù)（即管道兩測(cè)點(diǎn)壓差）調(diào)零。8?夾緊測(cè)壓架兩端夾子，防止水流經(jīng)測(cè)壓架。9?全開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥、進(jìn)水閥，適當(dāng)關(guān)小旁通閥開(kāi)度，增大實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)流量，待流量穩(wěn)定之后，測(cè)量流量、溫度、電測(cè)儀讀數(shù)（即實(shí)驗(yàn)管道兩測(cè)點(diǎn)壓差）。10?改變流量3~5次，重復(fù)上述步驟。其中第一次實(shí)驗(yàn)壓差，逐次增加，直至流量最大。（四） 實(shí)驗(yàn)完成，打開(kāi)所有閥門，關(guān)閉電源。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1．記錄有關(guān)常數(shù)圓管直徑d=0.65cm測(cè)量段長(zhǎng)度l=85cm常數(shù)K=n2gd5/81=cm5/s2

2.實(shí)驗(yàn)記錄及計(jì)算表計(jì)算原理：Re二vd/v=4Q/ndv=0.01775/(1+0.0337T+0.0002212T2)=4Q/nd2 g=980cm/s2v、入保留四到五位有效數(shù)字。K保留三位。Re為整數(shù)。其余兩位。3．繪圖分析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)成果分別繪制lgh?lgv曲線，并確定指數(shù)關(guān)系值的大小。在厘米f紙上以為橫坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，點(diǎn)繪所測(cè)的lgh?lgv關(guān)系曲線，根據(jù)具體情況連f成一段或幾段直線，求厘米紙上直線的斜率m二lghf2_lg叫。lgV2-lg1將從圖上求得的值與已知各流區(qū)的值(即層流m=1，光滑管流區(qū)m=1.75，紊