浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(流體力學(xué))

⑥氣體的導(dǎo)壓管應(yīng)向上引出，液體的應(yīng)向下引出。2．本實(shí)驗(yàn)中，影響文丘里流量計(jì)流量因數(shù)大小的因素有哪些？哪個(gè)因素最敏感？對(duì)本實(shí)驗(yàn)的管道而言，若因加工精度影響，誤將（d2－0.01）10-2m值取代上述d2值時(shí)，本實(shí)驗(yàn)在最大流量下的μ值將變?yōu)槎嗌?？由式可見本?shí)驗(yàn)（水為流體）的μ值大小與Q、d1、d2、Δh有關(guān)。其中d1、d2影響最敏感。3．為什么計(jì)算流量與實(shí)際流量不相等？因?yàn)橛?jì)算流量是在不考慮水頭損失情況下，即按理想液體推導(dǎo)的，而實(shí)際流體存在粘性必引起阻力損失，從而減小過流能力，<，即μ<1.0。4．應(yīng)用量綱分析法，闡明文丘里流量計(jì)的水力特性。運(yùn)用量綱分析法得到文丘里流量計(jì)的流量表達(dá)式,然后結(jié)合實(shí)驗(yàn)成果,便可進(jìn)一步搞清流量計(jì)的量測(cè)特性。 對(duì)于平置文丘里管,影響u1的因素有:文氏管進(jìn)口直徑d1、喉徑d2、流體的密度r、動(dòng)力粘滯系數(shù)m及兩個(gè)斷面間的壓強(qiáng)差Dp。根據(jù)p定理有:f(u2、d1、d２、p、m、Dp)=0(6) 從中選取三個(gè)基本量,分別為:共有6個(gè)物理量,有3個(gè)基本物理量,可得3個(gè)無(wú)量綱p數(shù),分別為:根據(jù)量綱和諧原理,p1的量綱式為分別有L:1=a1＋b1－3c1T:0=－b1M:0=c1聯(lián)解得:a1=1，b1=0，c1=0則 同理可解得：將各p值代入式(6)得無(wú)量綱方程為：或?qū)懗伞?、進(jìn)而可得流量表達(dá)式為、Re1) (7)式(7)與不計(jì)損失時(shí)理論推導(dǎo)得到的(8)相似。為計(jì)及損失對(duì)流量的影響,實(shí)際流量在式(3)中引入流量系數(shù)mQ計(jì)算,變?yōu)?9)比較(7)、(9)兩式可知,流量系數(shù)與Re一定有關(guān),又因?yàn)槭?9)中d2/d1的函數(shù)關(guān)系并不一定代表了式(7)中函數(shù)f3所應(yīng)有的關(guān)系,故應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)搞清與Re、d2/d1的相關(guān)性。 通過以上分析,明確了對(duì)文丘里流量計(jì)流量系數(shù)的研究途徑,只要搞清它與Re及d2/d1的關(guān)系就行了。 由本實(shí)驗(yàn)所得在紊流過渡區(qū)的～Re關(guān)系曲線(d2/d1為常數(shù)),可知隨Re的增大而增大,因恒有m<1,故若使實(shí)驗(yàn)Re增大,mQ將漸趨向于某一小于1的常數(shù)。 另外,根據(jù)已有的很多實(shí)驗(yàn)資料分析,與d1/d2也有關(guān),不同的d1/d2值,可以得到不同的～Re關(guān)系曲線,文丘里管通常使d1/d2=2。所以實(shí)用上,對(duì)特定的文丘里管均需實(shí)驗(yàn)率定～Re的關(guān)系,或者查用相同管徑比時(shí)的經(jīng)驗(yàn)曲線，以及實(shí)用上較適宜于被測(cè)管道中的雷諾數(shù)Re>2×105,使值接近于常數(shù)0.98。 流量系數(shù)的上述關(guān)系,也正反映了文丘里流量計(jì)的水力特性。實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 流體力學(xué) 實(shí)驗(yàn)類型： 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱： (四)雷諾實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)日期： 2019 年 12月 4日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?.觀察層流和紊流的流態(tài)及其轉(zhuǎn)換特征。2.通過臨界雷諾數(shù)，掌握?qǐng)A管流態(tài)判別準(zhǔn)則。3.掌握誤差分析在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理1．記錄有關(guān)信息及實(shí)驗(yàn)常數(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱：雷諾實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)：_________實(shí)驗(yàn)者：______黃力、趙哲、阮佳妮、吳珂________________實(shí)驗(yàn)日期：_2019.12.4________管徑d=__1.40___×10-2m，水溫t=__18.9____oC運(yùn)動(dòng)粘度（m2/s）=0.010345×10-4m2/s計(jì)算常數(shù)K=87.91×106s/m3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算結(jié)果六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析(1)測(cè)定下臨界雷諾數(shù)（測(cè)量2~4次，取平均值）；見表.1(2)測(cè)定上臨界雷諾數(shù)（測(cè)量1~2次，分別記錄）；見表1(3)確定廣義雷諾數(shù)表達(dá)式及其圓管流的廣義下臨界雷諾數(shù)實(shí)測(cè)數(shù)值。三次測(cè)量取平均值，可得下臨界雷諾數(shù)為,與公認(rèn)值相比，可得誤差為%=0.435%Re=K*qvK=88.3*10^6s/m^3測(cè)定的臨界流量=16.4*10^-6m^3/s則圓管流的廣義下臨界雷諾數(shù)實(shí)測(cè)數(shù)值為1448七、分析思考1．為何認(rèn)為上臨界雷諾數(shù)無(wú)實(shí)際意義，而采用下臨界雷諾數(shù)作為層流與湍流的判據(jù)？?上臨界雷諾數(shù)不穩(wěn)定,變化范圍大12000~40000,下臨界雷諾數(shù)比較穩(wěn)定,約為2320，因此認(rèn)為上臨界雷諾數(shù)無(wú)實(shí)際意義，而采用下臨界雷諾數(shù)作為層流與紊流的判據(jù)，工程中一般采用2320做為層流、紊流的分界。2．試結(jié)合紊動(dòng)機(jī)理實(shí)驗(yàn)的觀察，分析由層流過渡到湍流的機(jī)理。從紊動(dòng)機(jī)理實(shí)驗(yàn)的觀察可知，異重流（分層流）在剪切流動(dòng)情況下，分界面由于擾動(dòng)引發(fā)細(xì)微波動(dòng)，并隨剪切流動(dòng)的增大，分界面上的波動(dòng)增大，波峰變尖，以至于間斷面破裂而形成一個(gè)個(gè)小旋渦。使流體質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生橫向紊動(dòng)。正如在大風(fēng)時(shí)，海面上波浪滔天，水氣混摻的情況一樣，這是高速的空氣和靜止的海水這兩種流體的界面上，因剪切流動(dòng)而引起的界面失穩(wěn)的波動(dòng)現(xiàn)象。由于園管層流的流速按拋物線分布，過流斷面上的流速梯度較大，而且因壁面上的流速恒為零。相同管徑下，如果平均流速越大，則梯度越大，即層間的剪切流速越大，于是就容易產(chǎn)生紊動(dòng)。紊動(dòng)機(jī)理實(shí)驗(yàn)所見到的波動(dòng)?破裂?旋渦?質(zhì)點(diǎn)紊動(dòng)等一系列現(xiàn)象，便是流態(tài)從層流轉(zhuǎn)變成紊流的過程顯示。實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 流體力學(xué) 實(shí)驗(yàn)類型： 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱： (五)動(dòng)量定律綜合型實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)日期： 2019 年11 月 27 日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?.通過定性分析實(shí)驗(yàn),加深動(dòng)量與流速、流量、出射角度、動(dòng)量矩等因素間相關(guān)關(guān)系的了解；2.通過定量測(cè)量實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步掌握流體動(dòng)力學(xué)的動(dòng)量守恒定理,驗(yàn)證不可壓縮流體恒定總流的動(dòng)量方程,測(cè)定管嘴射流的動(dòng)量修正因數(shù)；3.了解活塞式動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)儀原理、構(gòu)造,啟發(fā)創(chuàng)新思維。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理恒定總流動(dòng)量方程為F取控制體,因滑動(dòng)摩擦阻力水平分力Ff<0.5%Fx,可忽略不計(jì),故x方向的動(dòng)量方程可化為F即β式中:hc—作用在活塞形心處的水深;D—活塞的直徑;qV—射流的流量;v1x—射流的速度;β1—?jiǎng)恿啃拚驍?shù)。實(shí)驗(yàn)中,在平衡狀態(tài)下,只要測(cè)得流量qV和活塞心水深hc，由給定的管嘴直徑d和活塞直徑D,代入上式,便可驗(yàn)證動(dòng)量方程,并測(cè)定射流的動(dòng)量修正因數(shù)β1值。三、主要儀器設(shè)備圖1動(dòng)量定律綜合型實(shí)驗(yàn)裝置圖1.自循環(huán)供水器2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)3.水泵電源開關(guān) 4.水位調(diào)節(jié)閥5.恒壓水箱6.喇叭型進(jìn)口管嘴7.集水箱 8.帶活塞套的測(cè)壓管9.帶活塞和翼片的抗沖平板10.上回水管11.內(nèi)置式穩(wěn)壓筒12.傳感器13.智能化數(shù)顯流量?jī)x四、操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟1.定性分析實(shí)驗(yàn)(1)觀察、分析本實(shí)驗(yàn)裝置中測(cè)力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點(diǎn)測(cè)射流沖擊力的方法很多,裝置各不相同,相比之下,本裝置的測(cè)力機(jī)構(gòu)測(cè)量方法簡(jiǎn)便,精度最高。本裝置曾獲國(guó)家發(fā)明專利,主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有:1)將射流沖擊力轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊艿撵o水總壓力,用測(cè)壓管進(jìn)行測(cè)量。2)用雙平板狹縫方式精確導(dǎo)流,確保v2x=0。3)采用動(dòng)摩擦減阻減少活塞軸向位移的摩擦阻力。帶翼片的平板在射流作用下獲得力矩,使活塞在旋轉(zhuǎn)中作軸向位移,到達(dá)平衡位置?；钊捎檬珴?rùn)滑。4)利用導(dǎo)水管a和窄槽c的自動(dòng)反饋功能,自動(dòng)調(diào)節(jié)受力平衡狀態(tài)下的測(cè)壓管水位。5)利用大口徑測(cè)壓管內(nèi)設(shè)置阻尼孔板的方法,減小測(cè)壓管液位的振蕩。(2)測(cè)定本實(shí)驗(yàn)裝置的靈敏度為驗(yàn)證本裝置的靈敏度,只要在實(shí)驗(yàn)中的恒定流受力平衡狀態(tài)下人為地增、減測(cè)壓管中的液位高度,可發(fā)現(xiàn)即使改變量不足總液柱高度的5%(約0.5-1mm),活塞在旋轉(zhuǎn)下亦能有效地克服動(dòng)摩擦力而作軸向位移,開大或減小窄槽c，使過高的水位降低或過低的水位提高,恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)。這表明該裝置的靈敏度高達(dá)0.5%(此量值越小,靈敏度越高),亦即活塞軸向動(dòng)摩擦力不足總動(dòng)量力的5‰。(3)驗(yàn)證v2x≠0對(duì)Fx的影響取下平板活塞9,使水流沖擊到活塞套內(nèi),便可呈現(xiàn)出回流與x方向的夾角α>90°(即v2x≠0)的水力現(xiàn)象。調(diào)整好位置,使反射水流的回射角度一致。以某動(dòng)量實(shí)驗(yàn)臺(tái)為例,某次實(shí)驗(yàn)測(cè)得作用于活塞套園心處的水深hc'-ρg就是說hc'隨v2及α遞增。故實(shí)驗(yàn)中2.定量分析實(shí)驗(yàn)——恒定總流動(dòng)量方程驗(yàn)證與射流動(dòng)量修正因數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法與步驟:參照基本操作方法,分別測(cè)量高、中、低三個(gè)恒定水位下的流量、活塞作用水頭等有關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析參考第五部分內(nèi)容。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理1．記錄有關(guān)信息及實(shí)驗(yàn)常數(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱：計(jì)算機(jī)測(cè)控型動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)：____6_____實(shí)驗(yàn)者：__阮佳妮、趙哲、黃力、吳珂____________________實(shí)驗(yàn)日期：___11.27______管嘴內(nèi)徑d=1.19510-2m活塞直徑D=1.99010-2m2．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算結(jié)果表1測(cè)量記錄及計(jì)算表測(cè)次管嘴作用水頭H0/10-2m活塞作用水頭hc/10-2m流量/(10-6m3/s)流速v/(10-2m/s)動(dòng)量力F/10-5N動(dòng)量修正因數(shù)128.520.0259.4231.30.6101.02221.515.3224.5200.20.4661.04316.711.8194.4173.30.3601.07六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析(1)回答定性分析實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問題。(2)測(cè)定管嘴射流的動(dòng)量修正因數(shù)。如表1所示。(3)取某一流量，繪出控制體圖，闡明分析計(jì)算的過程。解：取第二次數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算由于F故β即有β=代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到β=1.04七、分析思考1．實(shí)測(cè)與公認(rèn)值（＝1.02～1.05）符合與否？如不符合，試分析原因。答：實(shí)驗(yàn)測(cè)得的β平均值為1.04，符合公認(rèn)值。2．帶翼片的平板在射流作用下獲得力矩，這對(duì)分析射流沖擊無(wú)翼片的平板沿x方向的動(dòng)量方程有無(wú)影響？為什么？答：沒有影響。平板附加翼片時(shí)，在射流作用下獲得力矩，但在x方向上不會(huì)產(chǎn)生附加力，所以對(duì)析射流沖擊無(wú)翼片的平板沿x方向的動(dòng)量方程沒有影響。3．如指導(dǎo)書中圖2所示，通過細(xì)導(dǎo)水管a的分流，其出流角度為什么需使之垂直于v1x？答：為了使通過細(xì)導(dǎo)水管a的分流在x軸方向上的速度為0。實(shí)驗(yàn)中計(jì)算時(shí)所列的是x方向上的動(dòng)量方程，如果通過細(xì)導(dǎo)水管a的分流在x軸方向上的速度不為0，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成較大誤差實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 流體力學(xué) 實(shí)驗(yàn)類型： 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱： (七)局部水頭損失實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)日期： 2019 年 12月 4日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?.學(xué)習(xí)掌握三點(diǎn)法、四點(diǎn)法測(cè)量局部阻力因數(shù)的技能,并將突擴(kuò)管的實(shí)測(cè)值與理論值比較,將突縮管的實(shí)測(cè)值與經(jīng)驗(yàn)值比較。2.通過閥門局部阻力因數(shù)測(cè)量的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)二點(diǎn)法測(cè)量局部阻力因數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理流體在流動(dòng)的局部區(qū)域,如流體流經(jīng)管道的突擴(kuò)、突縮和閘門等處,由于固體邊界的急劇改變而引起速度分布的變化,甚至使主流脫離邊界,形成旋渦區(qū),從而產(chǎn)生的阻力稱為局部阻力,由于局部阻力作功而引起的水頭損失稱為局部水頭損失,用hj表示。局部水頭損失是在一段流程上,甚至相當(dāng)長(zhǎng)的一段流程上完成的,如圖2,斷面1至斷面2,這段流程上的總水頭損失包含了局部水頭損失和沿程水頭損失。若用hi(i=1,2…)表示第斷i面的測(cè)壓管水頭,即有h或h局部阻力因數(shù)ζ為ζ=(1)圓管突然擴(kuò)大段,本實(shí)驗(yàn)儀采用三點(diǎn)法測(cè)量。三點(diǎn)法是在突然擴(kuò)大管段上布設(shè)三個(gè)測(cè)點(diǎn),如圖1測(cè)點(diǎn)①、②、③所示。流段①至②為突然擴(kuò)大局部水頭損失發(fā)生段,流段②至③為均勻流流段,本實(shí)驗(yàn)儀測(cè)點(diǎn)①、②間距為測(cè)點(diǎn)②、③的一半,hf1-2按流程長(zhǎng)度比例換算得出。則hf1-2=hf2-3/2=Δh2-3/2=(h2-h3)/2h式中hi為測(cè)壓管水頭值,當(dāng)基準(zhǔn)面選擇在標(biāo)尺零點(diǎn)時(shí)即為第i斷面測(cè)壓管液位的標(biāo)尺讀值:E′1、E′2分別表示式中的前、后括號(hào)項(xiàng).因此只要實(shí)驗(yàn)測(cè)得三個(gè)測(cè)壓點(diǎn)的測(cè)壓管水頭值h1、h2、h3及流量等即可得突然擴(kuò)大段局部阻力水頭損失。若圓管突然擴(kuò)大段的局部阻力因數(shù)ζ用上游流速v1表示,為ζ=對(duì)應(yīng)上游流速v1的圓管突然擴(kuò)大段理論公式為ζ=(2)圓管突然縮小段。本實(shí)驗(yàn)儀采用四點(diǎn)法測(cè)量。四點(diǎn)法是在突然縮小管段上布設(shè)四個(gè)測(cè)點(diǎn),如圖1測(cè)點(diǎn)③、④、⑤、⑥所示。圖中B點(diǎn)為突縮斷面處。流段④至⑤為突然縮小局部水頭損失發(fā)生段,流段③至④、⑤至⑥都為均勻流流段。流段④至B間的沿程水頭損失按流程長(zhǎng)度比例由測(cè)點(diǎn)③、④測(cè)得,流段B至⑤的沿程水頭損失按流程長(zhǎng)度比例由測(cè)點(diǎn)⑤、⑥測(cè)得。本實(shí)驗(yàn)儀l3-4=2l4-B，有hf4-B=hf3-4/2=Δh3-4/2,hfB-5=hf5-6=Δh5-6。則hf4-5=Δh3-4/2+Δh5-6=(h3-h4)/2+h5-h6h因此只要實(shí)驗(yàn)測(cè)得四個(gè)測(cè)壓點(diǎn)的測(cè)壓管水頭值h3、h4、h5、h6及流量等即可得突然縮小段局部阻力水頭損失。若圓管突然縮小段的局部阻力因數(shù)ζ用下游流速v5表示,為ζ=h對(duì)應(yīng)下游流速v5的圓管突然縮小段經(jīng)驗(yàn)公式為ζ=0.51-(3)測(cè)量局部阻力因數(shù)的二點(diǎn)法。在局部阻礙處的前后順直流段上分別設(shè)置一個(gè)測(cè)點(diǎn),在某一流量下測(cè)定兩點(diǎn)間的水頭損失,然后將等長(zhǎng)度的直管段替換局部阻礙段,再在同一流量下測(cè)定兩點(diǎn)間的水頭損失，由兩水頭損失之差即可得局部阻礙段的局部水頭損失。三、主要儀器設(shè)備圖1局部水頭損失實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖1.自循環(huán)供水器 2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)3.可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器4.恒壓水箱5.溢流板6.穩(wěn)水孔板7.圓管突然擴(kuò)大8.氣閥9.測(cè)壓計(jì)10.測(cè)壓管①~⑥11.滑動(dòng)測(cè)量尺12.圓管突然收縮13.實(shí)驗(yàn)流量調(diào)節(jié)閥14.回流接水斗15.下回水管16.穩(wěn)壓筒17.傳感器18.智能化數(shù)顯流量?jī)x四、操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟1.測(cè)量突然擴(kuò)大局部水頭損失與突然縮小局部水頭損失,并測(cè)定相應(yīng)的局部水頭損失因數(shù)。參照實(shí)驗(yàn)基本操作方法,在恒定流條件下改變流量2-3次,其中一次為最大流量,待流量穩(wěn)定后,測(cè)記各測(cè)壓管液面讀數(shù),同時(shí)測(cè)記實(shí)驗(yàn)流量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析參考第五部分2.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn):利用圖1實(shí)驗(yàn)裝置,設(shè)計(jì)某開度下閥門的局部阻力因數(shù)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)。要求:用二點(diǎn)法測(cè)量,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置改造簡(jiǎn)圖,制定實(shí)驗(yàn)方案,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)CAI軟件(已隨儀器配置),進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理1．記錄有關(guān)信息及實(shí)驗(yàn)常數(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱：局部阻力實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)：____3_____實(shí)驗(yàn)者：___阮佳妮、黃力、趙哲、吳珂_____實(shí)驗(yàn)日期：__2019.12.4_______實(shí)驗(yàn)管段直徑：d1=D1=__0.96__10-2md2=d3=d4=D2=__2.05__10-2md5=d6=D3=__0.94_10-2m實(shí)驗(yàn)管段長(zhǎng)度：l1-2=11.910-2ml2-3=23.810-2ml3-4=12.410-2ml4-B=6.410-2mlB-5=5.010-2ml5-6=6.010-2m2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算結(jié)果表1局部水頭損失實(shí)驗(yàn)記錄表次數(shù)流量/(10-6m3/s)測(cè)壓管讀數(shù)/10-2mh1h2h3h4h5h6162.630.4431.8331.7631.6425.3425.01276.726.5428.4328.3528.1619.0018.543105.117.9321.4221.2021.034.253.37表2局部水頭損失實(shí)驗(yàn)計(jì)算表次數(shù)阻力形式流量/(10-6m3/s)前斷面后斷面hj/10-2m理論值經(jīng)驗(yàn)值/10-2mE1/10-2m/10-2mE2/10-2m1突然擴(kuò)大62.63.8234.260.1832.052.210.5790.609276.75.7332.270.2828.753.520.6140.6093105.110.7628.690.5222.056.640.6170.6091突然縮小62.60.1831.764.1529.821.940.4670.395276.70.2828.356.2325.692.660.4260.3953105.10.5221.4711.7016.834.640.3970.395注：對(duì)應(yīng)于突擴(kuò)段的v1或突縮段的v5。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析(1)測(cè)定突擴(kuò)斷面局部水頭損失因數(shù)ζ值并與理論值比較。見表1ζ=0.6測(cè)定突縮斷面局部水頭損失因數(shù)ζ值并與經(jīng)驗(yàn)值比較。見表1ζ=0.4(3)完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。七、分析思考1．管徑粗細(xì)相同、流量相同條件下，試問d1/d2（d1<d2）在何范圍內(nèi)圓管突然擴(kuò)大的水頭損失比突然縮小的大？答：突然擴(kuò)大的理論值ζ=突然縮小的理論值ζ=0.5要使突然擴(kuò)大的水頭損失大于突然縮小，即要使1-得到A1<1/2A2即d1/d2<0.7072．結(jié)合流動(dòng)演示儀的水力現(xiàn)象，分析局部阻力損失機(jī)理。產(chǎn)生突擴(kuò)與突縮局部水頭損失的主要部位在哪里？怎樣減小局部水頭損失？答：局部水頭損失的主要部位在產(chǎn)生的漩渦，漩渦中水質(zhì)點(diǎn)相互摩擦，產(chǎn)生能量損耗，造成了局部水頭損失。要減小局部水頭損失，需要盡量減少漩渦，可以采用流線型的設(shè)計(jì)，或減小管直徑的比值。3．局部阻力類型眾多，局部阻力因數(shù)的計(jì)算公式除突然擴(kuò)大是由理論推導(dǎo)得出之外，其它都是由實(shí)驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)公式。試問，獲得經(jīng)驗(yàn)公式有那些途徑？答：可以經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，獲取大量的數(shù)據(jù)，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，先確定與所求物理量相關(guān)的物理量，再用量綱分析確定每一物理量的指數(shù)，最后用實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)確定系數(shù)就能得到經(jīng)驗(yàn)公式了。實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 流體力學(xué) 實(shí)驗(yàn)類型： 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱： (八)沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)日期： 2019 年 12月 18日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?．學(xué)會(huì)測(cè)定管道沿程水頭損失因數(shù)和管壁粗糙度的方法；2．分析園管恒定流動(dòng)的水頭損失規(guī)律、隨雷諾數(shù)Re變化的規(guī)律，驗(yàn)證沿程水頭損失hf與平均流速v的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理1．對(duì)于通過直徑不變的圓管的恒定水流，沿程水頭損失由達(dá)西公式表達(dá)為式中：為沿程水頭損失因數(shù)；l為上下游測(cè)量斷面之間的管段長(zhǎng)度；d為管道直徑；v為斷面平均流速。若在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得沿程水頭損失hf和斷面平均流速，則可直接得沿程水頭損失因數(shù)其中 k=由伯努利方程可得沿程水頭損失hf即為兩測(cè)點(diǎn)的測(cè)壓管水頭差h，可用壓差計(jì)或電測(cè)儀測(cè)得。2．圓管層流運(yùn)動(dòng)3．管壁平均當(dāng)量粗糙度在流動(dòng)處于湍流過渡區(qū)或阻力平方區(qū)時(shí)測(cè)量，可由巴爾公式確定即三、主要儀器設(shè)備圖1沿程水頭損頭實(shí)驗(yàn)裝置圖1.自循環(huán)高壓恒定全自動(dòng)供水器2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)3.回水管4.壓差計(jì)5.滑動(dòng)測(cè)量尺6.穩(wěn)壓筒17.實(shí)驗(yàn)管道8.壓差數(shù)顯儀9.壓差傳感器10.測(cè)壓點(diǎn)11.實(shí)驗(yàn)流量調(diào)節(jié)閥12.供水管及供水閥13.旁通管及旁通閥14.穩(wěn)壓筒15.流量傳感器16.智能流量數(shù)顯儀四、操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟1．沿程水頭損失因數(shù)測(cè)量與分析實(shí)驗(yàn)參照實(shí)驗(yàn)基本操作方法，分別在層流和湍流兩種流態(tài)下測(cè)量流量、水溫、壓差各4~6次。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參考表4.3.1處理。2．設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)試?yán)脠D4.3.1實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)測(cè)定實(shí)驗(yàn)管段平均當(dāng)量粗糙度的實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理1．記錄有關(guān)信息及實(shí)驗(yàn)常數(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱：沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)：_________實(shí)驗(yàn)者：__阮佳妮、趙哲、吳珂、黃力_實(shí)驗(yàn)日期：_2019.12.18________圓管直徑d=__0.710____10-2m測(cè)量段長(zhǎng)度l=___85___10-22．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算結(jié)果（參表1）六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析(1)測(cè)定沿程水頭損失因數(shù)值，分析沿程阻力損失因數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律。并將結(jié)果與穆迪圖進(jìn)行比較，分析實(shí)驗(yàn)所在區(qū)域。沿程阻力損失因數(shù)隨雷諾數(shù)的增大而減小1-4組處于層流區(qū)5-9組處于湍流區(qū)根據(jù)實(shí)測(cè)管道內(nèi)流量和相應(yīng)沿程損失值，繪制lgv～lghf關(guān)系曲線，并確定其斜率m值，。將從圖上求得的m值與已知各流區(qū)的m值進(jìn)行比較驗(yàn)證。得到m=1.77(3)完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。試?yán)脠D1實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)測(cè)定實(shí)驗(yàn)管段平均當(dāng)量粗糙度的實(shí)驗(yàn)。根據(jù)第五組和第八組數(shù)據(jù)，可知其處于湍流粗糙區(qū)，則計(jì)算得出粗糙度=0.62七、分析思考1．為什么壓差計(jì)的水柱差就是沿程水頭損失？實(shí)驗(yàn)管道傾斜安裝是否影響實(shí)驗(yàn)成果?在管道中的，水頭損失直接反應(yīng)于水頭壓力。測(cè)力水頭兩端壓差就等于水頭損失。?如果管道傾斜安裝，不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。??但壓差計(jì)應(yīng)垂直，如果在特殊情況下無(wú)法垂直，可乘以傾斜角度轉(zhuǎn)化值。2．為什么管壁平均當(dāng)量粗糙度不能在流動(dòng)處于光滑區(qū)時(shí)測(cè)量？管道水流處于光滑區(qū)時(shí)，管壁上的突出高度被淹沒在層流底層內(nèi)，層流底層形成一個(gè)無(wú)形的光滑管壁，管中的水流就象在光滑的管道中流動(dòng)，管壁的粗糙度對(duì)管道水流的水頭損失不產(chǎn)生影響，所以管道平均當(dāng)量粗糙度不能在流動(dòng)處于光滑區(qū)時(shí)測(cè)量。實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 流體力學(xué) 實(shí)驗(yàn)類型： 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱： (九)畢托管測(cè)速與修正因數(shù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)日期： 2019 年11 月 20 日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?.了解畢托管的構(gòu)造和適用條件,掌握用畢托管測(cè)量點(diǎn)流速的方法;2.測(cè)定管嘴淹沒出流時(shí)點(diǎn)流速,學(xué)習(xí)率定畢托管流速修正因數(shù)的技能；3.分析管嘴淹沒射流的流速分布及流速系數(shù)的變化規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理畢托管具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,測(cè)量精度高,穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用廣泛。測(cè)量范圍水流為0.2-2m/s,氣流為1-60m/s。畢托管是一根兩端開口的90彎針管,下端垂直指向上游,另一端豎直,并與大氣相通。沿流線取相近兩點(diǎn)A、B,點(diǎn)A在未受畢托管干擾處,流速為u,點(diǎn)B在畢托管管口駐點(diǎn)處,流速為零。流體質(zhì)點(diǎn)自點(diǎn)A流到點(diǎn)B,其動(dòng)能轉(zhuǎn)化為位能,使豎管液面升高,超出靜壓強(qiáng)為△h水柱高度。列沿流線的伯努利方程,忽略A、B兩點(diǎn)間的能量損失,有0+及p由此得u=√2g?h考慮到水頭損失及畢托管在生產(chǎn)中的加工誤差由上式得出的流速須加以修正。畢托管測(cè)速公式為u=c√2g?h=k√?h即k=c√2g式中：u——畢托管測(cè)點(diǎn)處的點(diǎn)流速；c——畢托管的修正因數(shù)，簡(jiǎn)稱畢托管因數(shù)；△h——畢托管全壓水頭與靜壓水頭之差。另外，對(duì)于管嘴淹沒出流，管嘴作用水頭、流速因數(shù)與流速之間又存在著如下關(guān)系：u=式中：u——測(cè)點(diǎn)處的點(diǎn)流速；φ'ΔH——管嘴的作用水頭。聯(lián)解得QUOTE故本實(shí)驗(yàn)儀只要測(cè)出QUOTEΔhΔh與QUOTEΔHΔH，便可測(cè)得點(diǎn)流速因數(shù)QUOTEφ'φ'，與實(shí)際流速因數(shù)（經(jīng)驗(yàn)值QUOTEφ'φ'=0.995）比較，便可得出測(cè)量精度。若需標(biāo)定畢托管因數(shù)c，則有c=三、主要儀器設(shè)備1314131415圖1畢托管測(cè)速實(shí)驗(yàn)裝置圖1.自循環(huán)供水器2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)3.水泵電源開關(guān) 4.水位調(diào)節(jié)閥5.恒壓水箱與測(cè)壓點(diǎn)=1\*GB3①6.管嘴7.畢托管及其測(cè)壓點(diǎn)=3\*GB3③、=4\*GB3④8.尾水箱與測(cè)壓點(diǎn)=2\*GB3②9.測(cè)壓管=1\*GB3①~=4\*GB3④10.測(cè)壓計(jì)11.滑動(dòng)測(cè)