流体力学实验指导书

流体力学实验指导书

上海海洋大学工程学院

二零零七年一月

实验须知

进行一个流体力学实验，必须经过实验预习、实验操作、实验总结等几个主要环节。

一、实验前的准备

（1）在实验课开始之前，应分好实验小组。

（2）每次实验课前，要求学生阅读实验指导书，明确本次实验的目的、实验原理、实验步骤以及注意事项；复习教材中有关内容，搞清楚实验原理和有关理论知识；对某些实验，还应该进行必要的设计、计算，同时回答书中提出的思考题。

二、实验操作

（1）实验课开始应认真听取指导教师对实验的介绍。

（2）分组后先检查仪器设备是否齐全和是否完好，如发现问题应及时报告指导教师。

（3）实验过程中，必须爱护仪器设备，遵守操作规程，严禁乱动、乱拆。如有损坏丢失，必须立即报告指导教师，由实验室酌情处理。因违反规章制度、不遵守操作规程而造成仪器损坏者，需按规定进行赔偿。

（4）实验室内严禁吸烟、吐痰、吃东西和乱扔纸屑。除实验必须的讲义、记录纸及文具以外，个人的书包及衣物等一概不要放在实验台上。实验室不得大声喧哗，注意保持肃静。

（5）实验做完后，需先经指导教师审查数据并签字，然后在将仪器设备按原样整理完毕，搞好实验室卫生，经教师允许后方可离去。

三、实验总结

学生必须在实验的基础上，对实验现象及数据进行整理计算和总结分析，然后认真写好实验报告。编写报告的过程是一个从感性认识到理论认识的提高过程，也是一个加深理解和巩固理论知识的过程。因此必须重视并写好实验总结报告，在规定的时间内交给教师批阅。批阅后的实验报告由学生妥善保管，以备考核。

实验一雷诺实验指导书

一、实验目的

（1）观察流体在管道中的两种流动状态；

（2）测定几种流速状态下的雷诺数，并学会用质量测流量Q方法；

（3）了解流态与雷诺数的关系，并验证下临界雷诺数Re c=2000。

二、实验设备

如图所示，在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺实验管、阀门、颜料水（红墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀、水泵和计量水箱等，此外，还有秒表、水杯、电子称及温度计。

图1-1

三、实验原理

层流和紊流的根本区别在于层流各流层间互不掺混，只存在粘性引起的各流层间的滑动摩擦力；紊流时则有大小不等的涡体动荡于各流层间。当流速较小时，会出现分层有规则的流动状态即层流。当流速增大到一定程度时，液体质点的运动轨迹是极不规则的，各部分流体互相剧烈掺混，就是紊流。

反之，实验时的流速由大变小，则上述观察到的流动现象以相反程序重演，但由紊流转变为层流的临界流速νc小于由层流转变为紊流的临界流速νc′。称νc′为上临界流速，νc为下临界流速。雷诺用实验说明流动状态不仅和流速ν有关，还和管径d、流体的动力粘滞系数μ、和密度ρ有关。以上四个参数可组合成一个无因次数，叫做雷诺数，用Re表示。

Re ＝ρνd/μ＝νd／υ (1-1)

对应于临界流速的雷诺数称临界雷诺数，用Re c表示。

Re c＝ρνc d/μ＝2000 (1-2)

工程上，假设流速时，流动处于紊流状态，这样，流态的判别条件是

层流：Re ＝ρνd/μ < 2000

紊流： Re ＝ρνd/μ > 2000

四、实验步骤

（1）实验前准备

首先，实验台的各个阀门置于关闭状态。开启水泵，全开上水阀门，使水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱的水位保持不变，并有少量流体溢流。

m，记录下表1-1中。

其次，用温度计测量水温，并用电子称测量空杯的质量

k

（2）观察流态

全开出水阀门，待水流稳定后，打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出，颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，这时雷诺实验管中的流动状态为紊流。

随着出水阀门的不断关小，颜料水和雷诺实验管中的水掺混程度逐渐减弱，直至颜料水在雷诺实验管中形成一条清晰的直线流，这时雷诺实验管中的流动状态为层流。

（3）测定几种状态下的雷诺数

全开出水阀门，再逐渐关小出水阀门，直至能看见颜料水在雷诺实验管中形成一条清晰的直线

m（水杯和流体的质流（为层流状态）。这时，用水杯从出水阀门接下一定量的流体，测出总质量

t

量和），并测出接流体所用的时间T。然后，按照从小流量到大流量，大流量到小流量的顺序反复进行实验。

在每个状态时，都要测出总质量及接流体所用的时间，填入表1-1中。

表1-1

（4）测定下临界雷诺数

调整出水阀门，使雷诺实验管中的流动处于紊流状态，然后慢慢地逐渐关小出水阀门，观察管内颜色水流的变动情况。当流量关小到某一程度时，管内的颜料水开始成为一条直线流，即紊流转变为层流的下临界状态。由表1-1中的相应数据，用公式求出下临界雷诺数Re c ， 由理论可知Re c 是稳定的，一般Re c 约为2000。 （5）观察层流状态下的流速分布

关闭出水阀门，用手挤压颜料水开关的胶管两到三下，使颜色水在一小时段内扩散到整个断面。然后，再微微打开出水阀门，使管内呈层流流动状态，这是即可观察到水在层流流动是呈抛物线状，演示出管内水流流速分布。 五、实验数据处理

设某工况下流体重量为G ，雷诺实验管内径为d ，流体重量为γ，秒表所测的时间为t ，根据所测的水温查水的运动粘度与温度曲线可知 流速ν=

2

4***G

t d

γπ （1-3） 雷诺数Re=

4 d

G

v t πγ**** （1-4）

应用Ｍathematica4.0软件，把以上公式输入，然后根据实验所测量数据就可得到雷诺数Re 。 F[G]=4G/(π*γ*υ*t*d)；

接着用plot[f[G],{G,0,10}]就可以画出雷诺数和流量的关系曲线。不同温度下，对应的曲线斜率不同。 六、注意事项

（1）每调节阀门（上水阀门与下水阀门之间的阀门）一次，均需等待流动速度稳定几分钟。 （2）在关小阀门（上水阀门与下水阀门之间的阀门）过程中，只允许逐渐关小，不许开大。随着出水量的不断减少，应调小上水阀门，以减少溢流量引起的振动。 七、思考题

（1）液体的粘性主要来自于液体间的什么作用？

（2）在算流速时，为什么选用下临界流速νc 来计算临界雷诺数，而不是采用上临界流速νc ′？ 八、实验报告要求

（1）内容包括实验目的，实验原理，实验步骤，实验数据记录，实验数据处理及实验结果分析。 （2）回答思考题。

实验二 能量方程实验指导书

一、实验目的

（1）观察流体经能量方程（又称伯努利方程）实验管时的能量转化情况,并对实验中出现的现象进行分析,从而加深对能量方程的理解。

（2）掌握量杯测平均流速和用毕托管测流速的方法。

（3）验证伯努利方程。

二、实验设备

流体力学综合实验台中，能量方程实验部分涉及的有上水箱，能量方程实验管，上水阀门，出水阀门，水泵、测压板和计量水箱等。

三、实验原理

（1）能量方程实验

对于总流的任意截面有能量方程 Z+p

γ

+

2

v

2g

=常数 (2-1)

式中，各项值都是截面值，它的物理意义、水头名称和能量解释分述如下：

1）Z是断面对于选定基准面的高度，水力学中称为位置水头，表示单位重量的位置势能，称单位位能。

2）P/γ是断面压强作用使流体沿测压管所能上升的高度，水力学中称压强水头，表示单位重量的压强势能，称单位压能。

3）v2/2g是以断面平均流速v为初速的铅直上升射流所能达到的理论高度，水力学中称为流速水头，表示单位重量的动能，称为单位动能。

（2）毕托管测速实验

能量方程实验管上的四组测压管的任一组都相当一个毕托管，可测得管内的流体速度。由于本实验台将总测压管置于能量方程实验管的轴线，所以，测得的动压头代表了轴心处的最大流速。毕托管求点速度公式为：

= (2-2)式中 u---毕托管测点处的流速；

c---毕托管的校正系数；

Δh---毕托管全压水头与静水压头差。

u=φ

联解上两式可得φ〞

式中 u—测点处流速，由毕托管测定；

φ〞--测点流速系数；

?H—管嘴的作用水头。

在进行能量方程实验的同时，就可以测定出各点的轴心速度和平均速度，测试结果记入表2中。如果用皮托管求出所在截面的理论平均流速，可根据该截面中心处的最大速度，雷诺数与平均流速的关系验证如下结果。即计算Re＝vd/υ，若Re < 2300，则为层流，平均流速为最大流速的0.5倍，

即v=0.5 u

max ；若Re > 2300,则平均流速为最大流速的0.8倍，即v=0.8u

max

。

四、实验步骤

（1）实验前准备工作

首先，开启水泵，全开上水阀门使水箱注满水，在调节上水阀门，使水箱水位始终保持不变，并有少溢流。

其次，用温度计测量水温t，并用电子称测量空杯的质量

k

m，记入下表2-1中。

（2）能量方程实验

首先，关闭阀门，测定能量方程实验四组测压管的液体高度，记下各测压管的读数，填入表2-1中。

其次，调节出水阀门至小开开度，测定能量方程实验管的四组截面测压管的液体高度。按照从小开、中开、大开的顺序改变阀门的开度，重复上述实验，并分别记下各测压管的读数，填入表2-1中。

（3）测流体平均速度

1）量杯法测定平均速度

调节出水阀门至小开开度，用水杯从出水阀门接下一定量的流体，测出总质量

t

m（水杯和流体的质量和），并用秒表测出接流体所用的时间T。然后，按照从小开、中开、大开的顺序改变阀门的

开度，重复上述实验，并分别记下总质量

t

m和时间T，填入下表2-2。

根据质流量Q=m/T公式及流速ν=4Q/ρπd2公式算出流量大小及流速，填入下表2-2。

2）毕托管方法计算流速

根据步骤（2）中的测量数据，管轴中心处流速u

max

其中?H=H双–H单（同一截面两

测压管之差），平均流速v=0.8 u

max

，算出?H、u max及平均流速v，填入下表2-3中。

（4）验证伯努利方程

根据表2-1、表2-2，及总水头 H i =i Z +i P γ

+2

i v 2g (i=1,3,5,7)v i ????是质量流量计算值，计算数据，并填入表2-4。 五、实验数据处理

根据所测得的流体重量G ，时间t ，液柱高度等进行计算把数据填入表格。 压力水头=p / γ 速度水头=(

)

2

2

4G/π*d *γ*t

/2g

总水头=Z+p / γ+(

)

2

2

4G/π*d *γ*t /2g

平均速度=()

24G/π*d *γ*t

轴心处速度=φ

利用Ｍathematica.0软件输入函数关系即可直接得到计算结果：

[]f p_=p / γ；

[]f G_,t_=()2

24G/π*d *γ*t /2g ；

[]f p_,z_,G_,t_= Z+p / γ+()2

24G/π*d *γ*t /2g ；

[]f G_,t_=()24G/π*d *γ*t ； []

f _,H_φ?=φ

六、注意事项

测压管读数据时，视线与液面保持水平，读凹液面最低点对应的数据。

七、思考题

运用沿总流的伯努利方程时所选取的两个断面之间是否可以有急变流？ 八、实验报告要求

（1）内容包括实验目的，实验原理，实验步骤，实验数据记录，实验数据处理及实验结果分析。 （2）回答思考题。 九、附表

表2-1 各测压管读数记录（Z+

p

γ

）

表2-2

空杯质量k m = kg ， 水温 t= ℃ ， 水密度 ρ= kg/m 3 截面Ⅰ测压管（1—2，5—6，7—8）的直径 d 1= mm 截面Ⅱ测压管（3—4）的直径 d 3= mm

表2-3

表2-4

1 雷诺实验报告书

一、实验目的

（1）观察流体在管道中的两种流动状态；

（2）测定几种流速状态下的雷诺数，并学会用质量测流量Q方法；

（3）了解流态与雷诺数的关系，并验证下临界雷诺数Re c= 2000。

二、实验设备

如图所示，在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺实验管、阀门、颜料水（红墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀、水泵和计量水箱等，此外，还有秒表、水杯、电子称及温度计。

图1-1

三、实验原理

层流和紊流的根本区别在于层流各流层间互不掺混，只存在粘性引起的各流层间的滑动摩擦力；紊流时则有大小不等的涡体动荡于各流层间。当流速较小时，会出现分层有规则的流动状态即层流。当流速增大到一定程度时，液体质点的运动轨迹是极不规则的，各部分流体互相剧烈掺混，就是紊流。

反之，实验时的流速由大变小，则上述观察到的流动现象以相反程序重演，但由紊流转变为层流的临界流速νc小于由层流转变为紊流的临界流速νc′。称νc′为上临界流速，νc为下临界流速。雷诺用实验说明流动状态不仅和流速ν有关，还和管径d、流体的动力粘滞系数μ、和密度ρ有关。以上四个参数可组合成一个无因次数，叫做雷诺数，用Re表示。

Re ＝ρνd/μ＝νd／υ（1-1）

对应于临界流速的雷诺数称临界雷诺数，用Re c表示。

Re c＝ρνc d/μ＝2000 （1-2）

工程上，假设流速时，流动处于紊流状态，这样，流态的判别条件是

层流： Re ＝ρνd/μ < 2000

紊流： Re ＝ρνd/μ > 2000

四、实验步骤

（1）实验前准备

首先，实验台的各个阀门置于关闭状态。开启水泵，全开上水阀门，使水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱的水位保持不变，并有少量流体溢流。

m，记入下表1-1中。

其次，用温度计测量水温，并用电子称测量空杯的质量

k

（2）观察流态

全开出水阀门，待水流稳定后，打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出，颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，这时雷诺实验管中的流动状态为紊流。

随着出水阀门的不断关小，颜料水和雷诺实验管中的水掺混程度逐渐减弱，直至颜料水在雷诺实验管中形成一条清晰的直线流，这时雷诺实验管中的流动状态为层流。

（3）测定几种状态下的雷诺数

全开出水阀门，再逐渐关小出水阀门，直至能看见颜料水在雷诺实验管中形成一条清晰的直线

m（水杯和流体的质流（为层流状态）。这时，用水杯从出水阀门接下一定量的流体，测出总质量

t

量和），并测出接流体所用的时间T。然后，按照从小流量到大流量，大流量到小流量的顺序反复进行实验。

在每个状态时，都要测出总质量及接流体所用的时间，填入表1-1中。根据质流量Q=m/T公式算出流量大小，根据流速ν=4Q/ρπd2公式算出流速，最后根据Re＝νd／υRe k公式求出相应的雷诺数。

m= kg ，水温t= ℃， d= mm

空杯质量

k

查饱和水的热物理性质表υ水= m2/s

表1-1

（4）测定下临界雷诺数

调整出水阀门，使雷诺实验管中的流动处于紊流状态，然后慢慢地逐渐关小出水阀门，观察管内颜色水流的变动情况。当流量关小到某一程度时，管内的颜料水开始成为一条直线流，即紊流转变为层流的下临界状态。由表1-1中的相应数据，用公式求出下临界雷诺数Re c，由理论可知Re c 是稳定的，一般约为2000。

（5）观察层流状态下的流速分布

关闭出水阀门，用手挤压颜料水开关的胶管两到三下，使颜色水在一小段时内扩散到整个断面。然后，再微微打开出水阀门，使管内呈层流流动状态，这是即可观察到水在层流流动是呈抛物线状，演示出管内水流流速分布。

五、注意事项

（1）每调节阀门（上水阀门与下水阀门之间的阀门）一次，均需等待流动速度稳定几分钟。

（2）在关小阀门（上水阀门与下水阀门之间的阀门）过程中，只允许逐渐关小，不许开大。随着出水量的不断减少，应调小上水阀门，以减少溢流量引起的振动。

六、思考题

（1）液体的粘性主要来自于液体间的什么作用？

（2）在算流速时，为什么选用下临界流速νc来计算临界雷诺数，而不是采用上临界流速

νc′？

七、实验报告要求

（1）内容包括实验目的，实验原理，实验步骤，实验数据记录，实验数据处理及实验结果分析。（2）回答思考题。

2 能量方程实验报告书

一、实验目的

（1）观察流体经能量方程（又称伯努利方程）实验管时的能量转化情况,并对实验中出现的现象进

行分析,从而加深对能量方程的理解。

（2）掌握量杯测平均流速和毕托管测流速的方法。

（3）验证伯努利方程。

二、实验设备

流体力学综合实验台中，能量方程实验部分涉及的有上水箱，能量方程实验管，上水阀门，出水阀门，水泵、测压板和计量水箱等。

三、实验原理

（1）能量方程实验

对于总流的任意截面有能量方程 Z+p

γ

+

2

v

2g

=常数 (2-1)

式中，各项值都是截面值，它的物理意义、水头名称和能量解释分述如下：

1）Z是断面对于选定基准面的高度，水力学中称为位置水头，表示单位重量的位置势能，称单位位能。

2）P/γ是断面压强作用使流体沿测压管所能上升的高度，水力学中称压强水头，表示单位重量的压强势能，称单位压能。

3）v2/2g是以断面平均流速v为初速的铅直上升射流所能达到的理论高度，水力学中称为流速水头，表示单位重量的动能，称为单位动能。

（2）毕托管测速实验

能量方程实验管上的四组测压管的任一组都相当一个毕托管，可测得管内的流体速度。由于本实验台将总测压管置于能量方程实验管的轴线，所以，测得的动压头代表了轴心处的最大流速。毕托管求点速度公式为：

(2-2) 式中 u---毕托管测点处的流速；

c---毕托管的校正系数；

ΔH---毕托管全压水头与静水压头差。

在进行能量方程实验的同时，就可以测定出各点的轴心速度和平均速度，平均流速v=0.8u

max

。

四、实验步骤

（1）实验前准备工作

首先，开启水泵，全开上水阀门使水箱注满水，在调节上水阀门，使水箱水位始终保持不变，

并有少溢流。

其次，用温度计测量水温t ，并用电子称测量空杯的质量k m ，记入下表2-2中。 （2）能量方程实验

首先，关闭阀门，测定能量方程实验四组测压管的液体高度，记下各测压管的读数，填入表2-1。 其次，调节出水阀门至小开开度，测定能量方程实验管的四组截面测压管的液体高度。按照从小开、中开、大开的顺序改变阀门的开度，重复上述实验，并分别记下各测压管的读数，填入表2-1。 （3）测流体平均速度 1）量杯法测定平均速度

调节出水阀门至小开开度，用水杯从出水阀门接下一定量的流体，测出总质量t m （水杯和流体的质量和），并用秒表测出接流体所用的时间T 。然后，按照从小开、中开、大开的顺序改变阀门的开度，重复上述实验，并分别记下总质量t m 和时间T ，填入下表2-2。

根据质流量Q=m/T 公式及流速ν=4Q/ρπd 2

公式算出流量大小及流速，填入下表2-2。 2）毕托管方法计算流速

根据步骤（2）中的测量数据，管轴中心处流速u max 其中?H=H 双–H 单（同一截面两测压管之差），平均流速v=0.8u max ，算出?H 、u max 及平均流速v ，填入下表2-3中。 （4）验证伯努利方程

根据表2-1、表2-2及总水头 H i =i Z +i P γ

+2i v 2g (i=1,3,5,7) v i ????是质量流量计算值，计算数据填入表2-4。 五、注意事项

测压管读数据时，视线与液面保持水平，读凹液面最低点对应的数据。 六、思考题

运用沿总流的伯努利方程时所选取的两个断面之间是否可以有急变流？ 七、实验报告要求

（1）内容包括实验目的，实验原理，实验步骤，实验数据记录，实验数据处理及实验结果分析。 （2）回答思考题。 八、附表

表2-1 各测压管读数记录（Z+

p

γ

）

表2-2

空杯质量 k m = kg ， 水温 t= ℃ ， 水密度 ρ= kg/m 3 截面Ⅰ测压管（1—2，5—6，7—8）的直径 d 1= mm 截面Ⅱ测压管（3—4）的直径 d 3= mm

表2-3

表2-4

流体力学实验指导书( 建环专业)

目录 实验一静水压强实验???????????????????????????????????????????1实验二伯努利方程式的验证?????????????????????????????????????3实验三雷诺实验??????????????????????????????????????????????6实验四管道沿程阻力实验??????????????????????????????????????9实验五管道局部阻力系数的测定????????????????????????????????12

实验一静水压强实验 （一）实验目的 1、测定静止液体中某点的静水压强，加深对静压公式p=p0+γh的理解； 2、测定有色液体的重度，并通过实验加深理解位置水头，压强水头及测压管水 头的基本概念，观察静水中任意两点测压管水头Z+p/γ=常数。 p=p0+γh 式中：P——被测点的静水压强； P0——水箱中水面的表面压强； γ——液体重度； h——被测点在表面以下的竖直深度。 可知在静止的液体内部某一点的静水压强等于表面压强加上液体重度乘以该点在液面下的竖直深度。 （四）实验步骤 1、打开密封水箱E顶上空气阀门a，此时水箱内水面上的压强p0=p a。观察各测压连通管内液面是否平齐，如果不齐则检查各管内是否阻塞并加以勾通。

2、读取A点、B点的位置高度Z A、Z B。 3、关闭空气阀门a，转动手柄，抬高长方形小水箱F至一定高度，此时表面压力P0＞P a，待水面稳定后读各测压管中水位标高▽=▽I（I=1、2、3、 4、5），并记入表中。 4、在保持P0＞P a的条件下，改变长方形小水箱F高度，重复进行2-3次。 5、打开空气阀门a，使水箱内的水面上升，然后关闭空气阀门a，下降长方形小水箱。 6、在P0＜P a的条件下，改变水箱水位重复进行2-3次。 （五）对表中数据进行分析 单位：mm

流体力学实验报告

流体力学 实验指导书与报告 静力学实验 雷诺实验 中国矿业大学能源与动力实验中心

学生实验守则 一、学生进入实验室必须遵守实验室规章制度，遵守课堂纪律，衣着整洁，保持安静，不得迟到早退，严禁喧哗、吸烟、吃零食和随地吐痰。如有违犯，指导教师有权停止基实验。 二、实验课前，要认真阅读教材，作好实验预习，根据不同科目要求写出预习报告，明确实验目的、要求和注意事项。 三、实验课上必须专心听讲，服从指导教师的安排和指导，遵守操作规程，认真操作，正确读数，不得草率敷衍，拼凑数据。 四、预习报告和实验报告必须独自完成，不得互相抄袭。 五、因故缺课的学生，可向指导教师申请一次补做机会，不补做的，该试验以零分计算，作为总成绩的一部分，累计三次者，该课实验以不及格论处，不能参加该门课程的考试。 六、在使用大型精密仪器设备前，必须接受技术培训，经考核合格后方可使用，使用中要严格遵守操作规程，并详细填写使用记录。 七、爱护仪器设备，不准动用与本实验无关的仪器设备。要节约水、电、试剂药品、元器件、材料等。如发生仪器、设备损坏要及时向指导教师报告，属责任事故的，应按有关文件规定赔偿。 八、注意实验安全，遵守安全规定，防止人身和仪器设备事故发生。一旦发生事故，要立即向指导教师报告，采取正确的应急措施，防止事故扩大，保护人身安全和财产安全。重大事故要同时保护好现场，迅速向有关部门报告，事故后尽快写出书面报告交上级有关部门，不得隐瞒事实真相。 九、试验完毕要做好整理工作，将试剂、药品、工具、材料及公用仪器等放回原处。洗刷器皿，清扫试验场地，切断电源、气源、水源，经指导教师检查合格后方可离开。 十、各类实验室可根据自身特点，制定出切实可行的实验守则，报经系(院)主管领导同意后执行，并送实验室管理科备案。 1984年5月制定 2014年4月再修订 中国矿业大学能源与动力实验中心

实验一 流体力学综合实验实验报告

实验一 流体力学综合实验 预习实验: 一、实验目的 1.熟悉流体在管路中流动阻力的测定方法及实验数据的归纳 2.测定直管摩擦系数λ与e R 关系曲线及局部阻力系数ζ 3、 了解离心泵的构造,熟悉其操作与调节方法 4、 测出单级离心泵在固定转速下的特定曲线 二、实验原理 流体在管路中的流动阻力分为直管阻力与局部阻力两种。直管阻力就是流体流经一定管径的直管时,由于流体内摩擦而产生的阻力,可由下式计算: g u d l g p H f 22 ??=?-=λρ (3-1) 局部阻力主要就是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力,计算公式如下: g u g p H f 22 '' ?=?-=ζρ (3-2) 管路的能量损失 'f f f H H H +=∑ (3-3) 式中 f H ——直管阻力,m 水柱; λ——直管摩擦阻力系数; l ——管长,m; d ——直管内径,m; u ——管内平均流速,1s m -?; g ——重力加速度,9、812s m -? p ?——直管阻力引起的压强降,Pa; ρ——流体的密度,3m kg -?; ζ——局部阻力系数; 由式3-1可得

22lu d P ρλ??-= (3-4) 这样,利用实验方法测取不同流量下长度为l 直管两端的压差P ?即可计算出λ与R e ,然后在双对数坐标纸上标绘出Re λ-的曲线图。 离心泵的性能受到泵的内部结构、叶轮形式、叶轮转速的影响。 实验将测出的H —Q 、N —Q 、η—Q 之间的关系标绘在坐标纸上成为三条曲线,即为离心泵的特性曲线,根据曲线可找出泵的最佳操作范围,作为选泵的依据。 离心泵的扬程可由进、出口间的能量衡算求得: g u u h H H H 22 1220-++-=入口压力表出口压力表 (3-5) 式中出口压力表H ——离心泵出口压力表读数,m 水柱; 入口压力表H ——离心泵入口压力表的读数,m 水柱; 0h ——离心泵进、出口管路两测压点间的垂直距离,可忽略不计; 1u ——吸入管内流体的流速,1s m -?; 2u ——压出管内流体的流速,1s m -? 泵的有效功率,由于泵在运转过程中存在种种能量损失,使泵的实际压头与流量较理论值为低,而输入泵的功率又较理论值为高,所以泵的效率 %100?=N N e η (3-6) 而泵的有效功率 g QH N e e ρ=/(3600×1000) (3-7) 式中:e N ——泵的有效功率,K w; N ——电机的输入功率,由功率表测出,K w ; Q ——泵的流量,-13h m ?; e H ——泵的扬程,m 水柱。 三、实验装置流程图

2018流体力学实验指导书

《流体力学》实验指导书 杨英俊 2018.

目录 实验一平面上静水总压力测量实验 (4) 实验二恒定总流动量方程验证实验 (7) 实验三流态演示与临界雷诺数量测实验 (10) 实验四沿程水头损失测量实验 (13) 实验五文透里流量计率定实验 (16) 实验六局部水头损失测量实验 (19) 实验七恒定总流能量方程演示实验 (22)

前言 流体力学是一门重要的技术基础课，它的主要研究内容为流体运动的规律以及流体与边界的相互作用，它涉及到建筑、土木、环境、水利造船、电力、冶金、机械、核工程、航天航空等许多学科。在自然界中，与流体运动关联的力学问题是很普遍的，所以流体力学在许多工程领域有着广泛的应用。例如水利工程、机械工程、环境工程、热能工程、化学工程、港口、船舶与海洋工程等，因此流体力学是高等学校众多理工科专业的必修课。 流体力学课程的理论性强，同时又有明确的工程应用背景。它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。因此，掌握流体力学的基本概念、基本理论和解决流体力学问题的基本方法，具备一定的实验技能，为后续课程的学习打好基础，培养分析和解决工程实际中有关水力学问题的能力。 流体力学和其它学科一样，大致有三种研究方法。一是理论方法，分析问题的主次因素，提出适当的假定，抽象出理论模型（如连续介质、理想流体、不可压缩流体等），运用数学工具寻求流体运动的普遍解。二是实验方法，将实际流动问题概括为相似的实验模型，在实验中观察现象、测定数据，并进而按照一定方法推测实际结果。第三种方法是数值计算，根据理论分析与实验观测拟订计算方案，通过编制程序输入数据，用计算机算出数值解。三种方法各有千秋，既是互相补充和验证，但又不能互相取代。实验方法仍是检验与深化研究成果的重要手段，现代实验技术的突飞猛进也促进了流体力学的蓬勃发展。因此，流体力学实验在流体力学学科及教学中占有重要位置，也是在学习流体力学课程中一个不可缺少的重要教学环节。目前，针对我院各专业本科生，流体力学实验包括以下7个实验： 1)平面上静水总压力测量实验 2)恒定总流动量方程验证实验 3)流态演示与临界雷诺数量测实验 4)沿程水头损失测量实验 5)文透里流量计率定实验

流体力学实验报告材料

流体力学实验组 班级化33姓名吴凡灿学号2013011925成绩 实验时间第6周周日同组成员芦琛琳、董晓锐 一、实验目的 1、观察塔板上气液两相流动状况，测量气体通过塔板的压力降与空塔气速的关系；测定雾沫夹带量、漏液量与气速的关系； 2、研究板式塔负荷性能图的影响因素，作出筛孔塔板或斜孔塔板的负荷性能图；比较筛孔塔板与斜孔塔板的性能； 3、观察填料塔内气液两相流动状况，测定干填料及不同液体喷淋密度下填料层的阻力降与空塔气速的关系； 4、测定填料的液泛气速，并与文献介绍的液泛关联式比较； 5、测定一定压力下恒压过滤参数K 、q e 和t e ； 6、测定压缩性指数S 和物料特性常数K 。 二、实验原理 1．板式塔流体力学特性测定 塔靠自下而上的气体和自上而下的液体逆流流动时相互接触达到传质目的，因此，塔板传质性能的好坏很大程度上取决于塔板上的流体力学状态。当液体流量一定，气体空塔速度从小到大变动时，可以观察到几种正常的操作状态：鼓泡态、泡沫态和喷射态。当塔板在很低的气速下操作时，会出现漏液现象；在很高的气速下操作，又会产生过量液沫夹带；在气速和液相负荷均过大时还会产生液泛等几种不正常的操作状态。塔板的气液正常操作区通常以塔板的负荷性能图表示。负荷性能图以气体体积流量（m 3/s ）为纵坐标，液体体积流量（m 3/s ）为横坐标标绘而成，它由漏液线、液沫夹带线、液相负荷下限线、液相负荷上限线和液泛线五条线组成。当塔板的类型、结构尺寸以及待分离的物系确定后，负荷性能图可通过实验确定。 传质效率高、处理量大、压力降低、操作弹性大以及结构简单、加工维修方便是评价塔板性能的主要指标。为了适应不同的要求，开发了多种新型塔板。本实验装置安装的塔板可以更换，有筛板、浮阀、斜孔塔板可供实验时选用，也可将自行构思设计的塔板安装在塔上进行研究。 筛板的流体力学模型如下： 1) 压降 l c p p p ?+?=? 式中，Δp —塔板总压降，Δp c —干板压降，Δp l —板上液层高度压降， 其中 2 0)( 051.0c u g p v c ρ=? 式中ρv —气相密度，kg/m 3；g —重力加速度，m/s 2，u 0—筛孔气速，m/s ，c 0—筛孔流量系数， 筛板上因液层高度产生的压降Δp l 即液层有效阻力h l ：

流体力学综合实验带计算机数据采集

流体力学综合实验装置（带计算机数据采集） 实 验 说 明 手 册 上海同广科教仪器有限公司 2014年8月

流体力学综合实验说明书 一、系统组成 流体力学综合测定实验装置由阻力测定实验对象，流体力学综合测定智能仪表控制系统柜、数据分析处理软件几部分组成。 二、装置功能及优势 实验装置是数据采集型，带计算机数据采集、数据分析功能。数据稳定，重现性好，集成了流体流动和流体输送机械两个单元操作内容的实验教学。能全面了解流体流动过程中所涉及的流体阻力、流量计性能、离心泵性能及管路性能概念和实验方法。 熟悉孔板流量计、文丘里流量计的结构和工作原理，测定孔流系数与雷诺数的特性曲线。 管阻力（光滑管、粗糙管）、局部阻力测定实验，喘流区阻力系数与雷诺数的实验关系（包括层流条件下的λ—Re 曲线）。 测量湍流条件下多种不同类型阀门的局部阻力系数。 利用这种实验台可进行下列实验： 1、雷诺实验； 2、能量方程实验； 3、管路阻力实验；沿层阻力实验; 局部阻力实验； 4、孔板流量计流量系数和文丘里流量系数的测定方法； 5、皮托管测流速和流量的方法。

一、雷诺实验 一、实验目的 （1）观察流体在管道中的流动状态； （2）测定几种状态下的雷诺数； （3）了解流态与雷诺数的关系。 二、实验装置 在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺数实验管、阀门、伯努力方程实验管道、颜料水（蓝墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀，水泵和流量计，流量传感器，计算机数据采集。 设备除去特殊材料外均采用工业用304不锈钢制造，避免了设备的铁锈清理维护工作。所有不锈钢设备均进行不锈钢精细抛光处理，体现了整个装置的工艺完美性。 三、实验前准备 （1）、将实验台的各个阀门置于关闭状态。开启水泵，全开上水阀门，把水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱的水有少量溢流，并保持水位不变。 （2）、用计算机采集显示水温，和水的流量。 四、实验方法 （1）、观察状态 打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出，颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，此时雷诺实验管中的流动状态为紊流；随着出水阀门的不断的关小，颜料水与雷诺实验管中的水渗混程度逐渐减弱，直至颜料水与雷诺实验管中形成一条清晰的线流，此时雷诺实验管中的流动为层流。 （2）测定几种状态下的雷诺系数 全开出水阀门，然后在逐渐关闭出水阀门，直至能开始保持雷诺实验管内的颜料水流动状态为层流状态。按照从小流量到大流量的顺序进行实验，在每一个

流体力学实验指导书

流体力学 实验指导书与报告 （第二集） 动量定律实验 毕托管测速实验 文丘里流量计实验 局部阻力实验 孔口与管嘴实验 静压传递自动扬水演示实验 中国矿业大学能源与动力实验中心

学生实验守则 一、学生进入实验室必须遵守实验室规章制度，遵守课堂纪律，衣着整洁，保持安静，不得迟到早退，严禁喧哗、吸烟、吃零食和随地吐痰。如有违犯，指导教师有权停止基实验。 二、实验课前，要认真阅读教材，作好实验预习，根据不同科目要求写出预习报告，明确实验目的、要求和注意事项。 三、实验课上必须专心听讲，服从指导教师的安排和指导，遵守操作规程，认真操作，正确读数，不得草率敷衍，拼凑数据。 四、预习报告和实验报告必须独自完成，不得互相抄袭。 五、因故缺课的学生，可向指导教师申请一次补做机会，不补做的，该试验以零分计算，作为总成绩的一部分，累计三次者，该课实验以不及格论处，不能参加该门课程的考试。 六、在使用大型精密仪器设备前，必须接受技术培训，经考核合格后方可使用，使用中要严格遵守操作规程，并详细填写使用记录。 七、爱护仪器设备，不准动用与本实验无关的仪器设备。要节约水、电、试剂药品、元器件、材料等。如发生仪器、设备损坏要及时向指导教师报告，属责任事故的，应按有关文件规定赔偿。 八、注意实验安全，遵守安全规定，防止人身和仪器设备事故发生。一旦发生事故，要立即向指导教师报告，采取正确的应急措施，防止事故扩大，保护人身安全和财产安全。重大事故要同时保护好现场，迅速向有关部门报告，事故后尽快写出书面报告交上级有关部门，不得隐瞒事实真相。 九、试验完毕要做好整理工作，将试剂、药品、工具、材料及公用仪器等放回原处。洗刷器皿，清扫试验场地，切断电源、气源、水源，经指导教师检查合格后方可离开。 十、各类实验室可根据自身特点，制定出切实可行的实验守则，报经系(院)主管领导同意后执行，并送实验室管理科备案。 1984年5月制定 2014年4月再修订 中国矿业大学能源与动力实验中心

4 流体力学综合实验指导书2

流体力学综合实验实验指导书 第 1 页 共 17页

流体力学综合实验 一、实验目的 1）能进行光滑管、粗糙管、闸阀局部阻力测定实验，测出湍流区阻力系数与雷诺数关系曲线图； 2）能进行离心泵特性曲线测定实验，测出扬程与流量、功率与流量以及离心泵效率与流量的关系曲线图； 3）学习工业上流量、功率、转速、压力和温度等参数的测量方法，使学生了解涡轮流量计、电动调节阀以及相关仪表的原理和操作； 二、装置整体流程图： 第 2 页 共 17页

1－离心泵；2－进口压力变送器；3－铂热电阻（测量水温）；4－出口压力变送器；5－电气仪表控制箱；6－均压环；7－粗糙管；8－光滑管（离心泵实验中充当离心泵管路）；9－局部阻力管；10－管路选择球阀；11－涡轮流量计；12－局部阻力管上的闸阀；13－电动调节阀；14－差压变送器；15－水箱 图1 实验装置流程示意图 第 3 页 共 17页

离心泵特性测定实验 一、基本原理 离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H、轴功率N 及效率η与泵的流量Q 之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。 1．扬程H 的测定与计算 取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程： f h g u g p z H g u g p z Σ+++=+++222 2222 111ρρ （1－1） 由于两截面间的管子较短，通常可忽略阻力项f h Σ，速度平方差也很小，故也可忽略，则有 (=H g p p z z ρ1 212)?+ ? 210(H H H ++=表值） （1－2） 式中： 120z z H ?=，表示泵出口和进口间的位差，m； ρ——流体密度，kg/m 3 ； g——重力加速度 m/s 2 ； p 1、p 2——分别为泵进、出口的真空度和表压，Pa； H 1、H 2——分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头，m； u 1、u 2——分别为泵进、出口的流速，m/s； z 1、z 2——分别为真空表、压力表的安装高度，m。 由上式可知，只要直接读出真空表和压力表上的数值，及两表的安装高 度差，就可计算出泵的扬程。 第 4 页 共 17页

流体力学实验指导书

《流体力学》实验指导书 郭广思王连琪 沈阳理工大学 2006年10月

一伯努利方程综合性实验 （一）实验目的 伯努利方程是水力学三大基本方程之一，反映了水流在流动时，位能、压能、动能之间的关系。 1．了解总水头线和测压管水头线在局部阻力和沿程阻力处的变化规律； 2．了解总水头线在不同管径段的下降坡度，即水力坡度J的变化规律； 3．了解总水头线沿程下降和测压管水头线升降都有可能的原理； 4．用实例流量计算流速水头去核对测压板上两线的正确性； 不同管径流速水头的变化规律 （二）设备简图 本实验台由高位水箱、供水箱、水泵、测压板、有机玻璃管道、铁架、量筒等部件组成，可直观地演示水流在不同管径、不同高程的管路中流动时，上述三种能量之间的复杂变化关系。

（三）实验原理 过水断面的能量由位能、压能、动能三部分组成。水流在不同管径、不同高程的管路中流动时，三种能量不断地相互转化，在实验管道各断面设置测压管及测速管，即可演示出三种能量沿程变化的实际情况。 测压管中水位显示的是位能和压能之和，即伯努利方程中之前两项：g p Z ρ+，测速管 中水位显示的是位能、压能和动能之和。即伯努利方程中三项之和：g v g p Z 22 ++ρ。 将测压管中的水位连成一线，称为测压管水头线，反映势能沿程的变化；将测速管中的水位连成一线，称为总水头线，反映总能量沿程的变化，两线的距离即为流速水头g v 2/2。 本实验台在有机玻璃实验管道的关键部位处，设置测压管及测速管，适当的调节流量就可把总水头线和测压管水头线绘制于测压板上。 注：计算所的流速水头值是采用断面平均流速求得，而实测流速水头值是根据断面最大速度得出，显然实测值大于计算值，两者相差约为1.3倍。 （四）实验步骤 1．开动水泵，将供水箱内之水箱至高位水箱； 2．高位水箱开始溢流后，调节实验管道阀门，使测压管，测速管中水位和测压板上红、黄两线一致； 3．实验过程中，始终保持微小溢流； 4．如水位和红黄两线不符，有两种可能：一是连接橡皮管中有气泡，可不断用手挤捏橡皮管，使气泡排出；二是测速管测头上挂有杂物，可转动测头使水流将杂物冲掉。 （五）报告要求 实验报告是实验后要完成的一份书面材料。实验报告的内容一般包括实验名称、班级、实验人姓名、实验时间、实验目的、实验步骤、实验数据记录及处理、结论与讨论等多项内容。实验报告一律用流体力学实验报告用纸书写。 （六）讨论题 1. 什么是速度水头，位置水头，压力水头？速度水头、测压管水头和总水头什么关系？ 2. 总水头线和测压管水头线在局部阻力和沿程阻力处有怎样的变化？为什么？

重大流体力学实验1(流体静力学实验)

《流体力学》实验报告 开课实验室：年月日 学院年级、专业、班姓名成绩 课程名称流体力学实验 实验项目 名称 流体静力学实验 指导教 师 教师 评语教师签名： 年月日 一、实验目的 1、验证静力学的基本方程； 2、学会使用测压管与U形测压计的量测技能； 3、理解绝对压强与相对压强及毛细管现象； 4、灵活应用静力学的基本知识进行实际工程测量。 二、实验原理 流体的最大特点是具有易动性，在任何微小的剪切力作用下都会发生变形，变形必将引起质点的相对运动，破坏流体的平衡。因此，流体处于静止或处于相对静止时，流体内部质点之间只体现出压应力作用，切应力为零。此应力称静压强。静压强的方向垂直并指向受压面，静压强大小与其作用面的方位无关，只与该点位置有关。 1、静力学的基本方程静止流体中任意点的测压管水头相等，即：z + p /ρg=c 在重力作用下， 静止流体中任一点的静压强p也可以写成：p=p + ρg h 2、等压面连续的同种介质中，静压强值相等的各点组成的面称为等压面。质量力只为重力时， 静止液体中，位于同一淹没密度的各点的静压强相等，因此再重力作用下的静止液体中等压面是水平面。若质量有惯性时，流体做等加速直线运动，等压面为一斜面；若流体做等角速度旋转运动，等压面为旋转抛物面。 3、绝对压强与相对压强流体压强的测量和标定有俩种不同的基准，一种以完全真空时绝对压强 为基准来计量的压强，一种以当地大气压强为基准来计量的压强。

三、使用仪器、材料 使用仪器：盛水密闭容器、连通管、U 形测压管、真空测压管、通气管、通气阀、截止阀、加 压打气球、减压阀 材 料：水、油 四、实验步骤 1、熟悉一起的构成及其使用方法； 2、记录仪器编号及各点标高，确立测试基准面； 测点标高a ?=1.60CM b ?=-3.40CM c ? =-6.40CM 测点位能a Z =8.00CM b Z = 3.00CM c Z =0.00CM 水的容重为a=0.0098N/cm 3 3、测量各点静压强：关闭阀11，开启通气阀6，0p =0，记录水箱液面标高0?和测管2液面标高2?（此时0?=2?）；关闭通气阀6和截止阀8，开启减压放水阀11，使0p > 0，测记0?及2?（加压3次）；关闭通气阀6和截止阀8，开启减压放水阀11，使0p < 0（减压3次，要求其中一次，2?< 3?），测记0?及2?。 4、测定油容量 （1）开启通气阀6，使0p =0，即测压管1、2液面与水箱液面齐平后再关闭通气阀6和截止阀8，加压打气球7，使0p > 0，并使U 形测压管中的油水界面略高于水面，然后微调加压打气球首部的微调螺母，使U 形测压管中的油水界面齐平水面，测记0?及2?，取平均值，计算 0?-2?=H 1。设油的容重为r ，为油的高度h 。由等压面原理得：01p =a H=r h （1.4） a 为水的容重 （2）开启通气阀6，使0p =0，即测压管1、2液面与水箱液面齐平后再关闭通气阀6和截止阀8，开启放水阀11减压，使U 形管中的水面与油面齐平，测记0?及2?，取平均值，计算0?-2?=H 2。得：02p =-a H 2=(r-a)h （1.5） a 为水的容重 式（1.4）除以式（1.5），整理得：H 1/ H 2=r/(a-r) r= H 1a/( H 1+ H 2)

流体力学综合实验数据处理表

流体力学综合实验数据处理表 水在管道内流动的直管阻力损失 由附录查得水温t=20C 时，密度3 /2.998m kg 粘度1 001.0 s pa 由公式 p h f （1） 22u d l h f （2） u d Re （3）可分别算出f h ， 和 Re 管内径管a=管b=管c d=0.02m 长度管a=管b=管c L=1m 以a 管第一组数据为例 p =10.323 10 pa 则2 .9981032.103 f h =10.34（J/k g ） 平均流速201.014.3360013.11 u =9.85m/s 则 =2 85.9134 .1002.02 =0.0043 Re = 001 .02 .99885.902.0 =196645 管b

管c 局部阻力系数 的计算 由公式22 u h f 得22u h f 不同开度下截止阀的局部阻力系数 管a 管b

离心泵的特性曲线 杨程H= f h g u g p g p 22 真表 0 f h 离心泵轴功率N=传电电 N 离心泵的效率 是理论功率与轴功率的比值，即 N N t 而理论功率t N 是离心泵对水所作的有效功，即)(102 kw QH N t 以第一组数据为例计算H= 10 201.014.3360002 .20102.99818000102.998125000215.21 m O H 2 N=95.075.01489 =1.601(kw) 2 .99821.1502.20 1.86 离心泵特性曲线

思考与讨论 1， 只管阻力产生的原因是什么？如何测定及计算？ 答：原因是流涕在管道内流动时，由于内摩擦力的存在，必然有能量的损耗，此损耗能量为直观阻力损失。测定及计算方法为 p h f （1） 22 u d l h f (2) 2， 影响本实验测量准确度的原因有哪些？怎样侧准数据？ 答：读数不精确，供水系统不稳定，电压不稳定，出口胶管排气未排完，如果要侧准数据，应该等仪器上显示的数据稳定后再读取。 3，根据实验测定数据，如何确定离心泵的工作点？水平或是垂直管中，对相同直径，相同条件下所测出的阻力损失是否相同？ 答：根据极值数据来确定离心泵的工作点，水平或是垂直管中，对相同直径，相同条件下所测出的阻力损失不相同，

四川大学化工原理流体力学实验报告

化工原理实验报告流体力学综合实验 姓名: 学号: 班级号: 实验日期:2016、6、12 实验成绩:

流体力学综合实验 一、 实验目的: 1. 测定流体在管道内流动时的直管阻力损失,作出与Re 的关系曲线。 2. 观察水在管道内的流动类型。 3. 测定在一定转速下离心泵的特性曲线。 二、实验原理 1、求 与Re 的关系曲线 流体在管道内流动时,由于实际流体有粘性,其在管内流动时存在摩擦阻力,必然会引起 流体能量损耗,此损耗能量分为直管阻力损失与局部阻力损失。流体在水平直管内作稳态流 动(如图1所示)时的阻力损失可根据伯努利方程求得。 以管中心线为基准面,在1、2截面间列伯努利方程: 因u 1=u 2,z 1=z 2,故流体在等直径管的1、2两截面间的阻力损失为 ρP h f ?= 流体流经直管时的摩擦系数与阻力损失之间的关系可由范宁公式求得,其表达式为 22 u d l h f ??=λ 由上面两式得: 22u l d P ???= ρλ 而 μρdu = Re 由此可见,摩擦系数与流体流动类型、管壁粗糙度等因素有关。由因此分析法整理可形象地表示为 )(Re,d f ελ= 式中:f h -----------直管阻力损失,J/kg; λ------------摩擦阻力系数; d l .----------直管长度与管内径,m; P ?---------流体流经直管的压降,Pa; ρ-----------流体的密度,kg/m3; 1 1 2 2 图1 流体在1、2截面间稳定流动 f h gz u p P +++=++22221211 2gz 2u ρρ

流体力学实验指导书(雷诺、伯努利)

工程流体力学 实 验 指 导 书 河北理工大学给排水实验室 编者：杨永 2014 . 5 . 12 适用专业：给排水工程专业、建筑环境与设备工程专业 实验目录：

实验一：雷诺实验 实验二：伯努利方程实验 实验三：阻力及阻力系数测定实验 实验四：孔口管嘴实验 实验操作及实验报告书写要求： 一、实验课前认真预习实验要求有预习报告。 二、做实验以前把与本次实验相关的课本理论内容复习一下。 三、实验要求原始数据必须记录在原始数据实验纸上。 四、实验报告一律用标准实验报告纸。 五、实验报告内容包括： 1. 实验目的； 2. 实验仪器； 3. 实验原理； 4. 实验过程； 5. 实验数据的整理与处理。 六、实验指导书只是学生的指导性教材，学生在写实验报告时指导书制作 为参考，具体写作内容由学生根据实际操作去写。 七、根据专业不同以及实验学时，由任课教师以及实验老师选定实验内容。 建筑工程学院给排水实验室 编者：杨永 2014.5

实验一 雷诺实验指导书 一、实验目的： （一）观察实验中实验线的现象。 （二）掌握体积法测流量的方法。 （三）观察层流、临界流、紊流的现象。 （四）掌握临界雷诺数测量的方法。 二、实验仪器： 实验中用到的主要仪器有：雷诺实验仪、1000mL 量筒、秒表、10L 水桶等 三、实验原理： 有压管路流体在流动过程中，由于条件的改变（例如，管径改变、温度的改变、管壁的粗糙度改变、流速的改变）会造成流体流态的变化，会出现层流、临界流、紊流等现象。英国科学家雷诺（Reynolds ）在1883年通过系统的实验研究，首先证实了流体的流动结构有层流和紊流两种形态。层流的特点是流体的质点在流动过程中互不掺混呈线状运动，运动要素不呈现脉动现象。在紊流中流体的质点互相掺混，其运动轨迹是曲折混乱的，运动要素发生脉动现象。 雷诺等人经过大量的实验发现临界流速与过流断面的特征几何尺寸管径d 、流体的动力粘度μ和密度ρ有关，即()ρμ、、d f u k =。由以上四个量组成一个无量纲数，称为雷诺数e R ,即ν μρ ud ud R e ==

实验1 流体力学综合实验

本科实验报告 姓名： 学院： 系： 专业： 学号： 指导教师： 2018年11月30日

实验报告 课程名称：过程工程原理实验 实验类型：综合实验 实验项目名称：流体力学综合实验 学生姓名： 专业： 学号： 同组学生姓名： 指导老师： 实验地点：流体综合实验室实验日期：2018年 11月 30日 实验一流体流动阻力测定 一、实验目的和要求 1) 掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。 2) 测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re 的关系，验证在一般湍流区内λ与Re 的关系曲线。 3) 测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。 4) 识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 二、实验内容和原理 2.1Re 数： Re du ρμ =⑴ 2 900V u d π= ⑵ 采用涡轮流量计测流体流量V （m 3 /h ） 2.2直管阻力摩擦系数λ的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： 212 2 f f p p p l u h d λρ ρ ?-= = =⑶ 装订线

即2 2f d p lu λρ?= ⑷ f p ?－直管（长度l ）的压降。Pa ；用压差传感器测量。 2.3局部阻力系数ζ的测定(阻力系数法)： 流体通过某一管件（阀门）时的机械能损失可表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数。即： '2 '2f f p u h g g ζ ρ?==⑸ 故'2 2f p u ζρ?= ⑹ f p '?－局部阻力压力降，Pa ； 局部阻力压力降的测量方法：测量管件及管件两端直管（总长度'l ）总的压降p ∑?，减去其直管段的压降，该直管段的压降可由直管阻力f p ?（长度l ）实验结果求取。 f f P l l p p ?-∑?='?' ⑺ p ∑?－包含管件（阀门）与直管（长度为'l ）的压降，Pa ；用压差传感器测量。 2.4流量计校核 通过计时称重对涡轮流量计读数进行校核。 三、主要仪器设备（系统、软件或平台） 1. 实验装置如下图所示

《流体力学》实验指导书

实验（一）流体静力学综合性实验 一、实验目的和要求 掌握用测压管测量流体静压强的技能；通过测量静止液体点的静水压强，加深理解位臵水头、压强水头、及测管水头的基本概念；观察真空现象，加深对真空度的理解；验证不可压缩流体静力学基本方程；测量油的重度。 二、实验装臵 本实验装臵如图1.1所示 图1.1流体静力学综合性实验装臵图 1.测压管 2.带标尺测压管 3.连通管 4.真空测压管 5.U 型测压管 6.通气阀 7.加压打气球 8.截止阀 9.油柱 10.水柱 11.减压放水阀 说明： 1.所有测压管液面标高均以标尺(测压管2)零度数为基准； 2.仪器铭牌所注▽B 、▽C 、▽D 系测点B 、C 、D 标高；若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准，则▽B 、▽C 、▽D 亦为ＺB 、ＺC 、ＺD 3.本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。 4.测压管读数据时，视线与液面保持水平，读凹液面最低点对应的数据。 三、实验原理 1在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 const γ p z =+ 或h p p γ+=0 式中：z —被测点在基准面以上的位臵高度；

p —被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； 0p —水箱中液面的表面压强 γ—液体容重； h —被测点的液体深度。 上式表明，在连通的同种静止液体中各点对于同一基准面的测压管水头相等。 利用液体的平衡规律，可测量和计算出连通的静止液体中任意一点的压强，这就是测压管测量静水压强的原理。 压强水头 γ p 和位臵水头z 之间的互相转换，决定了夜柱高和压差的对应关系：h γp ?=? 对装有水油（图1.2及图1.3）U 型侧管,在压差相同的情况下，利用互相连通的同种液体的等压面原理可得油的比重So 有下列关系： 2 1100h h h γγS w += = 图1.2 图1.3 据此可用仪器（不用另外尺）直接测得So 。 四、实验方法与步骤 1.搞清仪器组成及其用法。包括： 1）各阀门的开关； 2）加压方法 关闭所有阀门（包括截止阀），然后用打气球充气； 3）减压方法 开启筒底阀11放水 4）检查仪器是否密封 加压后检查测管1、2、5液面高程是否恒定。若下降，表明漏气，应查明原因并加以处理。

流体力学实验报告册_1

流体力学实验报告册 篇一：流体力学实验报告 流体力学实验组 班级化33姓名吴凡灿学号成绩 实验时间第6周周日同组成员芦琛琳、董晓锐 一、实验目的 1、观察塔板上气液两相流动状况，测量气体通过塔板的压力降与空塔气速的关系；测定雾沫夹带量、漏液量与气速的关系； 2、研究板式塔负荷性能图的影响因素，作出筛孔塔板或斜孔塔板的负荷性能图；比较筛孔塔板与斜孔塔板的性能； 3、观察填料塔内气液两相流动状况，测定干填料及不同液体喷淋密度下填料层的阻力降与空塔气速的关系； 4、测定填料的液泛气速，并与文献介绍的液泛关联式比较； 5、测定一定压力下恒压过滤参数K、qe和te； 6、测定压缩性指数S和物料特性常数K。 二、实验原理 1．板式塔流体力学特性测定塔靠自下而上的气体和自上而下的液体逆流流动时相互接触达到传质目的，因此，塔板传质性能的好坏很大程度上取决于塔板上的流体力学状态。当液体流量一定，气体空塔速度从小到大变动时，可

以观察到几种正常的操作状态：鼓泡态、泡沫态和喷射态。当塔板在很低的气速下操作时，会出现漏液现象；在很高的气速下操作，又会产生过量液沫夹带；在气速和液相负荷均过大时还会产生液泛等几种不正常的操作状态。塔板的气液正常操作区通常以塔板的负荷性能图表示。负荷性能图以气体体积流量（m3/s）为纵坐标，液体体积流量（m3/s）为横坐标标绘而成，它由漏液线、液沫夹带线、液相负荷下限线、液相负荷上限线和液泛线五条线组成。当塔板的类型、结构尺寸以及待分离的物系确定后，负荷性能图可通过实验确定。传质效率高、处理量大、压力降低、操作弹性大以及结构简单、加工维修方便是评价塔板性能的主要指标。为了适应不同的要求，开发了多种新型塔板。本实验装置安装的塔板可以更换，有筛板、浮阀、斜孔塔板可供实验时选用，也可将自行构思设计的塔板安装在塔上进行研究。 筛板的流(本文来自：小草范文网:流体力学实验报告册)体力学模型如下： 1) 压降 ?p??pc??pl 式中，Δp—塔板总压降，Δpc—干板压降，Δpl—板上液层高度压降，其中 ?pc?0.051?vg( u02

《流体力学》实验指导书

教学实验2012-10 流体力学 实验指导书

目录 实验一能量方程实验 实验二雷诺数实验 实验三沿程阻力实验 实验四局部阻力实验 实验五文丘里流量计实验实验六孔板流量计实验实验七皮托管测速实验实验八离心泵综合实验

实验一能量方程实验 1、实验目的 观察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况，并对实验中出现的现象进行分析，从而加深对能量方程的理解。 2、实验装置 图1 能量方程实验装置示意图 1.储水箱 2.上水调节阀 3.溢流回水管 4.实验管段 5.背后恒压水箱 6.测压管组 7. 测压管固定板 8.静压及全压测点接头 9.流量调节、切断阀10.计量水箱11.接水杯12.量筒 3、实验前准备工作 开启水泵，全开上水阀门使水箱注满水；打开调节阀门，排除管内气体；关闭调节阀门，再调节上水阀门，使水箱水位始终保持不变，并有少量溢出。检查各个测压管液面高度是否相同，如不同，首先排除测压管及连接的胶皮管中空气，确保测压管中无空气泡时，检查各个测压管液面高度是否相同，如还不同，则应调整标尺，使各个测压管液面高度相同。检查实验过程调节流速的调节阀门9，其应该调节灵活。 4、实验方法 （1）、能量方程实验 调节出水阀门至一定开度，使测压管组各液柱在测压板适当位置，测定能量方程实验管的六个断面六组测压管的液柱高度，并用体积法测定流量。 改变阀门的开度，重复上面方法进行测试。 根据测试数据的计算结果，绘出某一流量下各种水头线（如图2-2），并运用能量方程进行分析，解释各测点各种能头的变化规律。

图2-2水头线 可以看出，能量损失沿着流体流动方向增大的；C1与C6比 较，两点管径相同，所以动能头基本相同，但C6点的压力能头比C1增大了，这是由于位置能转化而得来的；C1与C4比较，其位置能头相同，但C4点比C1点的压力能头大，这是由于管径变粗；速度减慢，动能头转化为压力能头；C5与C4比较，位置能头相同，但压力能头小了，可明显看出，是压力能头转化为速度能头了。 实验结果还清楚的说明了连续方程，对于不可压缩的流体稳定流动，当流量一定时，管径粗的地方流速小，细的地方流速大。 2）测速 能量方程实验管上的六组测压管的任一组都相当于一个皮托管，可测得管内的流体速度。由于本实验台将总测压管置与能量方程实验管的轴线，所以测得的动压水头代表了轴心处的最大速度。 皮托管求点速度的公式为：h k h g c u ?=?=2 g c k 2= 式中 u---毕托管测点处的点速度； c---毕托管的教正系数； ?h---毕托管全压水头与静水压水头差。 管内的平均流速 F Q V = 在进行能量方程实验的同时，就可以测定出各点的轴心速度和平均速度（F Q V = - ）。测试结果记入表二中，如果用皮托管求出所在截面的理论平均速度，可根据该截面中心处的最大流速计算， 并可求出其流量系数。 也可以测定时，用量杯接实验时间段容积水，用秒表记录下实验时间段容积水的接水时间，从而计算实验过程中的流量并把其作为标准流量，计算管道某个工况流速，并与其用比托管所测流速进行比较求出流量系数。 （3）结束实验 关闭电源，把管道内的水放掉，然后关闭各阀门。

流体力学实验指导书

流体力学实验指导书 上海海洋大学工程学院 二零零七年一月

实验须知 进行一个流体力学实验，必须经过实验预习、实验操作、实验总结等几个主要环节。 一、实验前的准备 （1）在实验课开始之前，应分好实验小组。 （2）每次实验课前，要求学生阅读实验指导书，明确本次实验的目的、实验原理、实验步骤以及注意事项；复习教材中有关内容，搞清楚实验原理和有关理论知识；对某些实验，还应该进行必要的设计、计算，同时回答书中提出的思考题。 二、实验操作 （1）实验课开始应认真听取指导教师对实验的介绍。 （2）分组后先检查仪器设备是否齐全和是否完好，如发现问题应及时报告指导教师。 （3）实验过程中，必须爱护仪器设备，遵守操作规程，严禁乱动、乱拆。如有损坏丢失，必须立即报告指导教师，由实验室酌情处理。因违反规章制度、不遵守操作规程而造成仪器损坏者，需按规定进行赔偿。 （4）实验室内严禁吸烟、吐痰、吃东西和乱扔纸屑。除实验必须的讲义、记录纸及文具以外，个人的书包及衣物等一概不要放在实验台上。实验室不得大声喧哗，注意保持肃静。 （5）实验做完后，需先经指导教师审查数据并签字，然后在将仪器设备按原样整理完毕，搞好实验室卫生，经教师允许后方可离去。 三、实验总结 学生必须在实验的基础上，对实验现象及数据进行整理计算和总结分析，然后认真写好实验报告。编写报告的过程是一个从感性认识到理论认识的提高过程，也是一个加深理解和巩固理论知识的过程。因此必须重视并写好实验总结报告，在规定的时间内交给教师批阅。批阅后的实验报告由学生妥善保管，以备考核。

实验一雷诺实验指导书 一、实验目的 （1）观察流体在管道中的两种流动状态； （2）测定几种流速状态下的雷诺数，并学会用质量测流量Q方法； （3）了解流态与雷诺数的关系，并验证下临界雷诺数Re c=2000。 二、实验设备 如图所示，在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺实验管、阀门、颜料水（红墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀、水泵和计量水箱等，此外，还有秒表、水杯、电子称及温度计。 图1-1 三、实验原理 层流和紊流的根本区别在于层流各流层间互不掺混，只存在粘性引起的各流层间的滑动摩擦力；紊流时则有大小不等的涡体动荡于各流层间。当流速较小时，会出现分层有规则的流动状态即层流。当流速增大到一定程度时，液体质点的运动轨迹是极不规则的，各部分流体互相剧烈掺混，就是紊流。 反之，实验时的流速由大变小，则上述观察到的流动现象以相反程序重演，但由紊流转变为层流的临界流速νc小于由层流转变为紊流的临界流速νc′。称νc′为上临界流速，νc为下临界流速。雷诺用实验说明流动状态不仅和流速ν有关，还和管径d、流体的动力粘滞系数μ、和密度ρ有关。以上四个参数可组合成一个无因次数，叫做雷诺数，用Re表示。 Re ＝ρνd/μ＝νd／υ (1-1) 对应于临界流速的雷诺数称临界雷诺数，用Re c表示。 Re c＝ρνc d/μ＝2000 (1-2) 工程上，假设流速时，流动处于紊流状态，这样，流态的判别条件是