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1、液压传动实验指导书实验一雷诺实验（选做）实验二不可压缩流体恒定流动总流伯努利方程实验（必做）1 实验台参数：潜水泵：型号HQB-2500 ；最大扬程： 2.5m；最大流量：2000L/h；额定功率： 55W；电源：单相220V。恒压水箱：长宽高=280420400；实验管 A：管径 14，长约 1.2 (m)，沿程损失计算长度L=0.85 (m) ；雷诺数实验水位：H250280（可调）；实验管 B：小管内径 13.6，大管内径 20.2，轴线高度差140，总长约1.2 (m)；伯努利方程实验水位：H370（可调）；实验台总尺寸：长宽高=17305401470。实验管道中液流循环如下(见图 1
2、) ：1实验台由泵7 供水到恒压水箱22，水箱内液体分别由实验管A（雷诺实验） 和实验管B（伯努利方程实验)流入辅助水箱14，再返回到供水水箱8 中循环使用。2雷诺实验：颜色水容器1 的颜色水径调节阀2 调节，进入实验管A，随 A 管内的流动水一起运动， 显示有色的流线；经节流阀9 流出的微染色水，在辅助水箱14 中与消色剂储器注入的消色剂混合，使有色水变清。3实验中基准水平面的选取。用本实验装置做以上各项实验时，其基准水平面一律选择为工作台面板的上平面。4本实验指导书中各项实验所涉及的运算，均采用国际单位制。2 3 实验一雷诺实验雷诺数是区别流体流动状态的无量纲数。对圆管流动，其下临界雷诺数
3、cRe 为 2300 2320。小于该临界雷诺数的流体为层流流动状态，大于该临界雷诺数则为紊流流动状态。工程上，在计算流体流动损失时，不同的Re 范围，采用不同的计算公式。因此观察流体流动的流态，测定临界雷诺数，是流体力学课程实验的重要内容。一、实验目的要求：1观察层流、紊流的流态及其转换特性；2测定临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则；3学习雷诺数用无量纲参数进行实验研究的方法，并了解其实用意义。二、实验装置：本实验装置(见图 1)所示：实验时选用实验管A，将测压针头、向管外侧拉出，使针头与管内壁平齐，使其不致影响管内流体的流动状态。逐渐打开进水节流阀37，排除管路及整个装置中的空气（实验管B
4、必须停止测试，关闭节流阀31） ，调节旁路节流阀11，使实验时恒压水箱始终保持微溢流状态，以提高A 管进口前水体稳定度。颜色水(红色 )经导入管4，注入实验管A，调节微调器3，逐渐开启A 管节流阀9，使颜色水流线形态清晰可见，观察颜色水线的状态变化(稳定直线，稳定略弯曲，直线摆动，直线抖动，断续，完全散开等)。视辅助水箱内颜色是否变红，加入适量消色剂。三、实验原理：(本实验中，管内流体为循环水) dRe平均流速(m/s)2Qd 4(m/s), Q 用容积法测量。：管道内径 0.014 (m)；： 运动粘度42 20.0177510 (m/ s)10.0337t0.000221 t(或查表 )
5、：水温：0C。四、实验方法与步骤：1观察两种流态：开泵，使恒压水箱充水至溢流水位，溢流水位调节至约0.25(m)，颜色水容器水位高约0.54 (m) 。待稳定后，微微开启节流阀9，并注入颜色水于实验管A 内，使颜色水线呈一条直线。通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态；然后逐渐开大节流阀9，观察颜色水直线的变化，记录层流转变为紊流的水力特征。待管中出现完全紊流后，再逐步关小节流阀，观察由紊流转变为层流的水力特征。(微调器 3 也应根据节流阀9 的开度大小相应调大或调小) 。2测定下临界雷诺数：（1）将节流阀9 打开， 使管中呈完全紊流，再逐步关小节流阀使流量减小。当流量调节到使颜色水在全管
6、刚呈现出一条稳定直线时，即为下临界状态；4 （2）待管中出现临界状态时，用容积法测出流量；（3）测记恒压水箱内水温计读数(以备计算水的运动粘度)； （4）根据所测流量，计算出管中的平均流速，并根据所测的实验水温求出水的运动粘度，代入公式c cdRe，求出下临界雷诺数cRe，并与公认值（2320）比较。若偏离过大，需重测，重测次数不少于3 次；（5）重测步骤与上述(1) (4) 的操作相同，根据重测数据再次计算cRe 值，直到cRe的值在 20002300 之间。注意事项： 每调节阀门一次，均需等待稳定几分钟； 关小阀门过程中，只许渐小，不许开大； 随出水流量减小， 应适当调小进水节流阀37 的
7、开度（右旋）， 以减小溢流量引发的扰动。3测定上临界雷诺数(上临界雷诺数无实际意义，仅掌握测定方法)。 逐渐开启节流阀9，使管中水流由层流过渡到紊流，当颜色水线刚开始散开时，即为上临 界状态。测量此时管中的流量，计算管中的平均流速。并根据恒压水箱水温表的读数计算水的运动粘度，由公式c cdRe求出上临界雷诺数。测定上临界雷诺数12 次。五、实验成果及要求1记录有关实验装置参数，测记有关实验数据：管径 d=0.014 (m), 水温 t= ( C0)；运动粘度4 20.017751010.0337t0.000221t(sm/2)。(注：也可查表 ) 2整理、记录实验数据，填写下述实验用表：实验次
8、序颜色水线形态水体积V(m3) 时间t(s) 流量、Q(m3/s) 水温雷诺数Re 阀门开度增( )或减 () 备注实测下临界雷诺数(平均值 )cRe注：测定上、下临界雷诺数时，应在表中备注栏内注明上临界或下临界字样。5 实验二不可压缩流体恒定流动总流伯努利 方程实验液体流动时的机械能，以位能、压力能和动能三种形式出现，这三种形式的能量可以互相转换，在无流动能量损失的理想情况下，它们三者总和是一定的。伯努利方程表明了流动液体的能量守恒定律。对不可压缩流体恒定流动的理想情况，总流伯努利方程可表示为：22 111222 12pPzzCg2gg2g(C 为常数 ) 对实际液体要考虑流动时水头损失，此
9、时方程变为：22 111222 12f1 2ppzzhg2gg2g2f1h为 1、2 两个过流断面间单位重量流体的水头损失。在国际单位制中，上述各量的单位为：z1、z2 (m) ；1p、2p( ) ；3(kg/m )；g 2(m/s )；1、2(m / s ) ；f12h(m) ；12、（动能修正系数，无量纲）一、实验目的要求1验证流体恒定流动时的总流伯努利方程；2进一步掌握有压管流中，流动液体能量转换特性；3掌握流速、流量、压强等动水力学水流要素的实际量测技能。二、实验装置(见图 1) 本实验选用实验管B 完成此项实验。 B 管管壁上共开有16 个测压针头插孔：、 、。其中与测压架上的相应测
10、压管相连；用于毕托管测速实验；用于演示弯头处急变流的压强分布。此外测压架上的16 、18 两根测压管用于A 管测沿程阻力系数。三、实验原理 实际流体在做稳定管流时的总流伯努利方程为：22 111222 12f1 2ppzzhg2gg2gf12h表示所选定的两个过流断面之间的单位重量流体的水头损失。选测压点，从相应各测压管的水面读数测得pzg值，并分别计算各测点速度水头6 22g，并将各过流断面处的pzg与22g相加，据此，可在管流轴线图上方绘制出测压管水头线 P-P 和总水头线E-E (见图 2-1)。四、实验方法和步骤：1选择实验管B 上的十四个过流断面，每个过流断面对应有一根测压管。2 开
11、启水泵。 使恒压水箱溢流杯溢流，关闭节流阀31 后，检查所有测压管水面是否平齐(以工作台面为基准)。如不平，则应仔细检查，找出故障原因(连通管受阻、漏气、有气泡) ，并加以排除，直至所有测压管水面平齐。3打开节流阀31，观察测压管1 14 的水位变化趋势，观察流量增大或减小时测压管水位如何变化。4当节流阀31 的开度固定后，记测各测压管液位高度(即pzg的值 )，同时测量出实验管 B 中的流量。5测记恒压水箱实验水温(以备计算用)。6改变流量再做一次。五、实验结果，数据整理1装置常数：细圆管内径d细=0.0136(m),粗圆管内径d粗=0.0202（m）;圆管材质为有机玻璃管；管内壁绝对粗糙度
12、0.001 mm)（，细管相对粗糙度0.0010.000074d13.6细，粗管相对粗糙度0.0010.0000495d20.2粗。2记录有关常数实验管 B 各测点水平方向间的距离(mm) 小管内径0.0136 (m)，大管内径0.0202 (m)，测点喉管内径0.01(m) 。3量测各测点的(pzg)值，并记录于表2-1：4计算各测压点速度水头22g和总水头2pzg2g，将计算值记入表2-1：上式中各测点的值(动能修正系数)可参考附表根据雷诺数Re 的范围确定。5绘制两次不同流量时的测压管水头线P-P和总水头线E-E (见图 2-1)。附表：水力光滑管紊流速度分布规律及动能修正系数雷诺数 Re 4103 2.3104 1.1105 1.1106最大速度与平均速度之比max1.26 1.24 1.22 1.17 7 动能修正系数1.11 1.07 1.06 1.03 7 表 2-1 次 序恒压水箱实验 水位流量测量及测点计算值 项目第 一 次H= (m) /s)(mtVQ(s)t)(mV33pzg(m) 22g(m) 2pzg2g(m) 第 二 次H= (m) /s)(m tVQ(s)t)(mV33pzg(m) 22g(m) 2pzg2g(m) 8 图 2-1 9 六、思考题1测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？2流量增大时，测压管水头线有何变化？为什么？
