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1、流体力学及气体动力学综合实验实验报告册（二）班级 姓名 学号 成绩 西北工业大学动力与能源学院2015 年 11 月实验三 沿程损失实验一、实验目的1、验证沿程水头损失与平均流速的关系。 2、掌握管道沿程阻力系数 的测量方法。二、实验设备实验设备为沿程损失实验装置，其主要由恒压水箱、进水阀、出水阀、测压计、接水 盒以及自循环供水箱等部件组成，如图 3-1 所示。进 水 阀出 水 阀水箱水泵恒 压 水 箱 h接 水 盒测压计图 3-1 沿程损失实验原理图三、实验原理四、实验方法与步骤1 确定出水阀完全开启，进水阀半开启。启动水泵，排出实验管道、测压计中的气泡。2 逐渐开启进水阀，稳定 23 分钟
2、，观测各个测压计中液面液高，并用体积法或称重法测定流量。每次测量流量的时间应大于 10 秒。3 调整流量，继续测量，直至进水阀全开。4 如此测量 10 次以上，其中层流流动时测量 35 次。5 每次实验均要测量温度。6 实验完毕，先关闭进水阀，然后关闭出水阀，并切断电源，整理实验现场。五、实验成果及要求实验台号 No1.记录计算有关常数：管径d cm，管长l cm，水温t ，水的密度3_/kg m。运动粘度621.775 10 1 0.03370.000221tt2/ms2实验数据记录与计算实验次序水体积Vol(cm3)时间T(s)流量QV(cm3/s)流速v(m/s)雷诺数Reh1（cm）h
3、2（cm）沿程损失hf沿程阻力系数12345678910六、实验分析与讨论:1.什么是沿程损失，影响沿程损失的因素有哪些？2.沿程损失系数与雷诺数 Re 之间有什么关系，请采用经验公式验证所计算得到的沿程损失系数。实验四 局部损失实验一、实验目的1、掌握管路中测定局部阻力系数的方法。2、通过对圆管突扩局部阻力系数和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径。3、加深对局部阻力损失机理的了解。二、实验装置实验设备为局部损失实验装置，其主要由恒压水箱、出水阀、测压计、接水盒以及自循环供水箱等部件组成，如图 4-1 所示。实验管道具有突扩与突缩段，在突扩与突
4、缩段前后设置有测压计，用来测量突扩与突缩所造成的压力损失。图图 4-1 局部阻力系数测定实验装置局部阻力系数测定实验装置三、实验原理四、实验方法与步骤1.测记实验有关常数。2.打开实验台电源开关，使恒压水箱充水，排除实验管道中的滞留气体。3.打开出水阀至最大开度，待流量稳定后，测记测压管读数，同时用体积法测记流量。4.改变进水阀开度 34 次，分别测记测压管读数及流量。5. 实验完毕，先关闭进水阀，然后关闭出水阀，并切断电源，整理实验现场。五、实验成果及要求1.记录计算有关常数：实验台号No 1d cm， 2d cm，2.记录表格流量测压管读数 cm次序体积（m3）时间（s）流量（m3/s）流
5、速 V1（m/s）流速 V2（m/s）h1（cm）h2（cm）h3（cm）h4（cm）1233.计算阻力形式前断面后断面次序22v g22Vpzg22v g22Vpzgh12突然扩大312突然缩小3六、成果分析与讨论1.请推导突缩段局部阻力系数实验计算公式与理论值。2.结合实验成果，分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系。3.什么叫局部阻力，影响因素是什么？4.产生局部损失的主要原因是什么？5.对比实验计算结果与理论值，计算实验误差，试分析造成实验误差的原因。实验五 伯努利方程实验一、实验目的1、验证流体能量守恒方程。 2、学会压强、流速、流量的测量，掌握绘制测压管水头线和总水头线的
6、方法。二、实验设备实验设备为能量方程实验装置，其主要由恒压水箱、出水阀、测压计、接水盒以及自循环供水箱等部件组成，如图 5-1 所示。水箱水泵恒 压 水 箱接 水 盒出 水 阀测压计图 5-1 伯努利方程实验原理图三、实验原理四、实验方法与步骤1 熟悉实验设备，分清普通测压管、总压管，以及两者的功能与区别。2 开启电源开关，向水箱充水，使水箱保持溢流状态，并稳定一段时间。3 排出实验管道、测压计中的气泡。4 关闭出水阀，观察各测压计中的液面是否齐平。5 打开出水阀，观察测压管水头线和总水头线的变化趋势；观察位置水头、压强水头之间的相互关系；观察流量增加或减少时，测压管水头变化情况。6 调节阀门
7、开度，待流量稳定后，测记各测压计液面读数，同时测记流量。7 改变流量 2 次，重复上述实验。8 实验完毕，先关闭进水阀，然后关闭出水阀，并切断电源，整理实验现场。五、实验成果及要求实验台号No 1.记录计算有关常数：管径1d cm，管径2d cm，管径3d cm，管长1l cm，管长2l cm，管长3l cm，管长4l cm高度差H cm，水温t ，水的密度3_/kg m。运动粘度621.775 10 1 0.03370.000221tt2/ms2数据记录实验次序h1（cm）h1*（cm）h2（cm）h2*（cm）h3（cm）h3*（cm）h4（cm）h4*（cm）水体积Vol(cm3)时间T
8、(s)1233计算次序及管径次序管径（mm）压力p（pa）体积流量 QV(m3/s)流速 V（m/s）流速水头22V g（m）总水头22pVzg（m）d1=d2=1d3=d1=d2=2d3=d1=d2=3d3=六、实验分析与讨论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.测点 1、2、3 处的总压是否一致，为什么？ 3.请利用实验三所测得的沿程损失系数，验证本实验测点 1、2、3 的能量是否平衡。即验证2 11 12fpVzhconstg。实验六 文丘里流量计实验一、实验目的1、通过测定流量系数，掌握文丘里流量计测量管道流量的方法。 二、实验设备实验设备
9、为文丘里流量计实验装置，其主要由恒压水箱、进水阀、出水阀、文丘里流 量计、测压计、接水盒以及自循环供水箱等部件组成，如图 6-1 所示。图 6-1 文丘里流量计实验原理图三、实验原理四、实验方法与步骤1 确定出水阀完全开启，进水阀半开启。启动水泵，排出实验管道、测压计中的气泡。2 逐渐开启进水阀，稳定 23 分钟，测读测压计中液面高度差，并用体积法或称重法测定流量。每次测量流量的时间应大于 10 秒。3 调整阀门，改变流量，测量 68 次；每次调节流量应缓慢，调节后应稳定一段时间后进行测读。4 把测量值记录在实验表格内，并进行有关计算。5 如测管内液面波动时，应等液面基本稳定，并取平均值。6
10、实验完毕，先关闭进水阀，然后关闭出水阀，并切断电源，整理实验现场。五、实验成果及要求实验台号No 1.记录计算有关常数：管径 d1= cm，管径 d2= cm，仪器常数 。gddd K21)(44212 12实验数据记录与计算实验次序水体积Vol(cm3)时间T(s)流量Q0(cm3/s)h1（cm）h2（cm）h=h1-h2（cm）hKQ（cm3/s）QQ0123456平均六、实验分析与讨论:1.文丘里流量计在安装时是否必须保持水平，如不水平，上述计算公式是否仍可应用？2.由于流动损失的存在，实测的 值小于 1，试分析文丘里管中影响 值的因素有哪些？3.流量系数 是否为常数？若不是与哪些因素
11、有关？实验七 孔板流量计实验一、实验目的1、了解孔板式流量计测量原理。 2、学习并掌握用孔板式流量计测量流量方法。 二、实验设备实验设备为孔板流量计实验装置，其主要由恒压水箱、进水阀、出水阀、孔板流量计、 测压计、接水盒以及自循环供水箱等部件组成，如图 7-1 所示。图 7-1 孔板流量计实验原理图三、实验原理四、实验方法与步骤1 确定出水阀完全开启，进水阀半开启。启动水泵，排出实验管道、测压计中的气泡。2 逐渐开启进水阀，稳定 23 分钟，测读测压计中液面高度差，并用体积法或称重法测定流量。每次测量流量的时间应大于 10 秒。3 调整阀门，改变流量，测量 58 次；每次调节流量应缓慢，调节后
12、应稳定一段时间后进行测读。4 把测量值记录在实验表格内，并进行有关计算。5 如测管内液面波动时，应等液面基本稳定，并取平均值。6 实验完毕，先关闭进水阀，然后关闭出水阀，并切断电源，整理实验现场。五、实验成果及要求实验台号No 1.记录计算有关常数：管径 d1= cm，孔径 d2= cm。2实验数据记录与计算实验次序水体积Vol(cm3)时间T(s)流量Q(cm3/s)h1（cm）h2（cm）h=h1-h2（cm）hQK/12345平均六、实验分析与讨论:1.试比较文丘里流量计与孔板流量计的相同点与不同点。2.根据实验所求得的 K 值，计算小孔出流收缩系数。gddd K21)(14421 22
13、 1 3.试分析孔板局部流动损失对 K 值的影响。实验八 毕托管测速实验一、实验目的1、通过实际流速的测量，掌握用毕托管测量点流速的方法。2、了解毕托管的构造和使用性，并检验其测量精度，进一步明确传统流体力学测量仪器的现实作用。二、实验设备实验设备为毕托管测速实验装置，其主要由恒压水箱、进水阀、出水阀、毕托管、测 压计、接水盒以及自循环供水箱等部件组成，如图 8-1 所示。图 8-1 毕托管测速实验原理图三、实验原理四、实验方法与步骤1 确定出水阀完全开启，进水阀半开启。启动水泵，排出实验管道、测压计中的气泡。2 逐渐开启进水阀，稳定 23 分钟，测读测压计中液面高度差，并用体积法或称重法测定
14、流量。每次测量流量的时间应大于 10 秒。3 调整阀门，改变流量，测量 58 次；每次调节流量应缓慢，调节后应稳定一段时间后进行测读。4 把测量值记录在实验表格内，并进行有关计算。5 如测管内液面波动时，应等液面基本稳定，并取平均值。6 实验完毕，先关闭进水阀，然后关闭出水阀，并切断电源，整理实验现场。五、实验成果及要求实验台号No 1.记录计算有关常数：管径 d= cm，管道截面积 A= cm2 。2实验数据记录与计算毕托管水头差(cm)实测流量实验次序H1H2h水体积Vol(cm3)时间T(s)流量Q(cm3/s)测点流速系数hAQK12345六、实验分析与讨论:1.根据实验所得 K 值计
15、算毕托管校正系数 c，并分析校正系数 c 的影响因素。 （）gcK2 2.毕托管在安装和使用时要注意哪些事项？实验九 水流流动形态及绕流演示实验一、实验目的1、观察各种几何边界条件下产生的旋涡现象，搞清旋涡产生的原因与条件。2、通过对各种边界下旋涡强弱的观察，分析比较局部损失的大小。3、观察绕流现象、分离点及卡门涡街现象。二、实验设备实验设备如图 9-1 所示，由 7 型自循环流动演示仪组成。该演示仪是以空气气泡为示踪介质，以狭缝过流道为特定边界流场，用以显示内流、外流等多种流动图谱。水在半封闭状态下受水泵的驱动自蓄水箱经掺气后流经显示板，形成无数小气泡，小气泡相对水流流动的跟随性达到一致。仪器内日光灯照射到显示板上，使小气泡发出明亮的折射光，在后盖底板衬托下，清楚的显示出小气泡随水流流动的迹象。图图 9-1 自循环流动演示仪示意图自循环流动演示仪示意图型：用以显示逐渐扩散、逐渐收缩、突然扩大、突然收缩、壁面冲击、直角弯道等平面上的流动图像
