流体力学实验指导书讲解
《流体力学》实验指导书
1.实验报告需要包括以下几个方面的内容：
1、实验名称、学生姓名、班号、学号、组别和实验日期；
2、实验目的和要求；
3、实验原理；
4、实验仪器、设备（含设备的构造）；
5、实验步骤；
6、注意事项；
7、实验原始记录；
8、实验结果的整理与分析。
数据的整理与分析包括：数据测量，数据分析及误差分析。
2.实验报告格式见附件1。
纸张A3,正反打印
。2实验报告内容参考资料见附件3.
附件1
二：实验操作部分湖北工业大学《流体力学》实验报告1：实验数据，表格及数据处理月日年学院：专业：2：实验操作过程（可用图表示）
指导老师实验名称3：结论成绩学号组号班级姓名一：预习部分
：实验目的1
实验基本原理2: 四、实验步骤3：主要仪器设备（含必要的元器件，工具）
一、实验目的及要求
二、实验原理
五、注意事项
三、实验设
六、实验成
附件2
1.沿程水头损失
1.1实验目的
测量管流的沿程水头损失系数，绘制沿程水头损失系数与雷诺数的变化曲线，并与尼古拉兹曲线相比较。
1.2实验装置
图1.1 沿程水头损失实验装置
图1.1是本实验装置，它由水泵、实验管段、测压计组成。流量的测量采用手工体积法，即将水接入量筒，用秒表记下接水时间，体积除以时间就得到流量。现对各种装置介绍如下：
1.供水器由离心泵、进水阀、分流阀组成。
离心式水泵将水输入实验管段。分流阀的作用是控制水泵的出水压强，使之保持恒定。如果水泵的压强较高，就必须开大分流阀，使实验段的流量、压强降低。分流阀的开度如果合适，则测压管的液面保持合适的高度。如果分流阀开度过小，实验段的压强就会很高，水柱就会冲出管口。调试时，应时刻注意分流阀的开度，避免测压管的水柱冲出。实验时，要合理调节分流阀和实验段的尾阀，才能得到合适的水流量。
2.实验管段为有机玻璃管道，管段的首、尾开设有测压管，用以测量管流的压差。
3.测压计：液柱式压差计由两支玻璃测压管1、2组成，其上部相接通，因而这种压差计实际上是π形管压差计。测压管的高度只有500mm，只能测出低于500mm水柱的压差。
1.3实验原理
对于实验管段的两个断面应用伯努利方程，则有
2Vpl???h?f?g2dg
hh的值就是两支测压管水柱的高差。管长由压差计测量。当使用液柱式压差计时，ff2Vdl g等于流量除，管径=9.807m/s的值标示在仪器的标牌上，重力的速度取值为。速度以管道截面积，流量则用手工体积法测量。
1.4实验步骤
1.关闭进水阀和分流阀。
2.接通电源，适度打开分流阀。缓慢打开水泵的进水阀，使流量逐渐增大。
3.对管段进行排气。
排气是一件较为复杂的工作，需反复操作才能完成，排气工作完成后，连通胶管内不再残留气泡，液柱式压差计的两支测压管水柱在无流动的情况下应高度一致。
4.准备工作完成后，可测量流量：用量筒接水，记录充水时间和冲水体积。本实验旨在测出管
流的尼古拉兹曲线。为了作出此曲线，实验点不应少于10个，其中，层h小于2cm管段的沿程水头损失，3-4个测点。一般来说，在层流情况下，流段应有f h<2cm的情况下应布设3-4因而，在个测点。f调节流量时，待水流稳定1-2分钟才能读数，流量愈小，稳定时间愈长。
5.记录原始数据，即将测量流量所需的冲水体积和充水时间、水温（水循环使用，水泵电机的热会传入水流中，导致水温增高），测压管读数填入数据表中。
实验数据表由数据处理系统给出。利用数据处理系统，可以及时计算实验结果，如果实验结果不理想，可对某些测点进行重新测量。
表1.1 沿程损失数据表
测体时水左水柱右水柱水头损失速误%
差λ粘度数Re度流量hf 高高温间积次
23/cmcm/3 cm cm s ℃cm cm cm/s s s
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1.5数据表及实验结果分析
?～Re曲线中。上表是数据记录表，沿程水头损失系数的实测值标在图1.2所示的
?～Re的实验曲线图1.2
1.6思考题
h？如果实验管倾斜放置，此结为什么说液柱式压差计的水柱高度就是沿程水头损失1.f论能否成立？
?~Re曲线的层流区、过渡区、有哪些实验点分布落在2.试分析你的实验结果，水力光滑区？
2 局部水头损失实验
2.1 实验目的
测量管流中突扩管和突缩管的局部水头损失，并确定局部损失系数。
2.2实验装置
图2.1 局部水头损失实验装置
图5.1所示的局部水头损失试验仪，由水泵、稳压水箱、实验管段、局部损失（截面突扩、截面突缩）管件、10支测压管、回水箱组成。本实验用手工体积法测量管流的流量。
10支测压管中，有些是用于测量局部水头损失，有些则用于演示管流中水流静压的变化情况。
2.3实验原理
对局部损失管件的上、下游某断面应用伯努利方程，就可以求得局部水头损失，现分别予以说明。突扩管：用测压管2,5测量其所在截面的压差，测压管2,5所在截面（相应的流动参数分别用下标2,5表示）的伯努利方程为
222VVV552?????hh（2.1）52g2g2g2hV Vh分别表示测压管所在断面的水柱高度和水流平均速度。速度等于和和、式中，2255?。水柱高度可直接读取，流量除以管道截面积，这样，由上式很容易求出局部水头损失系数22?2g(Vh?h)V?5252??（2.2）2V5?的经验公式为：
A25?)?(?1（2.3）A2将经验值和实测值相比较，就可以确定测量误差。
突缩管：使用测压管7,9测量突缩管上、下游的压差，相应的伯努利方程是
222VVV997??h?h??（2.4）97g2g22ghhVV分别表示测压管所在断面的水柱高度和水流平均速度。速度等于、式中，和和9797流量除以管道截面积，水柱高度可直接读取，因而突缩管的局部损失系数的实验值为：
22?2g(Vh?hV)?9977??（2.5）2V9突缩管的局部损失系数的经验公式为A9?)?.5(1?0（2.6）A7比较实测值和经验值，就可以计算测量误差。h hhh。共测量5组数据。、、、测量内容：流量（用体积法），29572.4实验步骤
1.关闭进水阀和分流阀。
2.启动水泵。打开进水阀，向水箱充水，同时稍微打开尾阀，使水流稳定。如果流量太大，则再开大分流阀，使水流向回水箱。
3.观察管道中，测压管内是否出现气泡，若有气泡，应设法排除。
4.调节尾阀，待水流稳定后，记录各测压管的读数。
5.用量筒和秒表测量流量。注意：对于突扩管，读取测压管2,5的水柱高度。对于突缩管，读取测压管7,9的水柱高度，其他的测压管用于演示压强变化情况。
6.实验结束后，关闭进水阀和分流阀。关闭水泵，切断电源。
2.5实验数据处理
利用数据处理系统计算各种数据。只要将流量，测压管水柱高度填入表格，系统自动算出各种局部损失系数，并给出误差，详见表2.1.
2.6思考题
1.数据表中为什么没有计算雷诺数？