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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划流体力学动量方程实验报告工程流体力学实验报告实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或()式中：z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；p0水箱中液面的表面压强；液体容重；h被测点的液体深度。另对装有水油U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：()据此可用仪器直接测得S0。实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面
2、的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。2.当PB0。这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。测点5至测点7，管收缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，Jp0。测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，JP0，故E2恒小于E1，线不可能回升。(E-E)线下降的坡度越大，即J越大，表明单位流程上的水头损失越大，如图的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。2.流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？有如下二个变化：流量增加，测压管水头线总降落趋势更显著。这是因为测压管水头，任一断面起始时的总水头E及管道过流断面面
3、积A为定值时，Q增大，就增大，则必减小。而且随流量的增加阻力损失亦增大，管道任一过水断面上的总水头E相应减小，故的减小更加显著。测压管水头线的起落变化更为显著。因为对于两个不同直径的相应过水断面有式中为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大，H亦增大，线的起落变化就更为显著。3.测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？测点2、3位于均匀流断面，测点高差，HP=均为，表明均匀流同断面上，其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断面上，测压管水头差为，表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限
4、制条件之一是“质量力只有重力”，而在急变流断面上其质量力，除重力外，尚有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。在绘制总水头线时，测点10、11应舍弃。4.试问避免喉管处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头对喉管压强的影响情况。下述几点措施有利于避免喉管处真空的形成：减小流量，增大喉管管径，降低相应管线的安装高程，改变水箱中的液位高度。显然、都有利于阻止喉管真空的出现，尤其更具有工程实用意义。因为若管系落差不变，单单降低管线位置往往就可完全避免真空。例如可在水箱出口接一下垂90弯管，后接水平段，将喉管的高程降至基准高程00，比位能降至零，比压能p/得以增大，从而可能避免点7处
5、的真空。至于措施其增压效果是有条件的，现分析如下：当作用水头增大h时，测点7断面上值可用能量方程求得。取基准面及计算断面1、2、3，计算点选在管轴线上。于是由断面1、2的能量方程有(1)因hw1-2可表示成此处是管段1-2总水头损失系数，式中e、s分别为进口和渐缩局部损失系数。又由连续性方程有故式可变为(2)式中可由断面1、3能量方程求得，即(3)由此得(4)代入式(2)有(Z2+P2/)随h递增还是递减，可由(Z2+P2/)加以判别。因(5)若1-(d3/d2)4+/(1+)0，则断面2上的(Z+p/)随h同步递增。反之，则递减。文丘里实验为递减情况，可供空化管设计参考。在实验报告解答中，d
6、3/d2=/1，Z1=50，Z3=-10，而当h=0时，实验的(Z2+P2/)=6，将各值代入式(2)、(3)，可得该管道阻力系数分别为=，=。再将其代入式(5)得表明本实验管道喉管的测压管水头随水箱水位同步升高。但因(Z2+P2/)接近于零，故水箱水位的升高对提高喉管的压强效果不显著。变水头实验可证明该结论正确。5.由毕托管测量显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都有差异，试分析其原因。与毕托管相连通的测压管有1、6、8、12、14、16和18管，称总压管。总压管液面的连续即为毕托管测量显示的总水头线，其中包含点流速水头。而实际测绘的总水头是以实测的值加断面平均流速水头v2/2g绘制的。据
7、经验资料，对于园管紊流，只有在离管壁约的位置，其点流速方能代表该断面的平均流速。由于本实验毕托管的探头通常布设在管轴附近，其点流速水头大于断面平均流速水头，所以由毕托管测量显示的总水头线，一般比实际测绘的总水线偏高。因此，本实验由1、6、8、12、14、16和18管所显示的总水头线一般仅供定性分析与讨论，只有按实验原理与方法测绘总水头线才更准确。实验三不可压缩流体恒定流动量定律实验实验原理恒定总流动量方程为取脱离体，因滑动摩擦阻力水平分离即式中：hc作用在活塞形心处的水深；D活塞的直径；Q射流流量；V1x射流的速度；1动量修正系数。实验中，在平衡状态下，只要测得Q流量和活塞形心水深hc，由给定
8、的管嘴直径d和活塞直径D，代入上式，便可验证动量方程，并率定射流的动量修正系数1值。其中，测压管的标尺零点已固定在活塞的园心处，因此液面标尺读数，即为作用在活塞园心处的水深。实验分析与讨论1、实测与公认值(=)符合与否？如不符合，试分析原因。实测=与公认值符合良好。(如不符合，其最大可能原因之一是翼轮不转所致。为排除此故障，可用4B铅笔芯涂抹活塞及活塞套表面。)2、带翼片的平板在射流作用下获得力矩，这对分析射流冲击无翼片的平板沿x方向的动量力有无影响？为什么？无影响。因带翼片的平板垂直于x轴，作用在轴心上的力矩T，是由射流冲击平板是，沿yz平面通过翼片造成动量矩的差所致。即式中Q射流的流量；V
9、yz1入流速度在yz平面上的分速；Vyz2出流速度在yz平面上的分速；1入流速度与圆周切线方向的夹角，接近90；2出流速度与圆周切线方向的夹角；r1,2分别为内、外圆半径。，可忽略不计，故x方向的动量方程化为动量定理实验一、概述动量定理指出：流体微团动量的变化率等于作用在该微团上所有外力的矢量和。即某控制体内的动量在时间dt内的增量等于作用在控制体上所有外力在dt时间内的总冲量。水射流冲击平板和内半球是用来验证动量定理的一个很好实例，本实验仪则采用水射流冲击平板通过称重系统测出冲击力。二、实验目的：1测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。2测定动量修正系数，以实验分析射流出射角度与动量
10、力的相关性3将测出的冲击力与用动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程的理解。三、设备性能与主要技术参数1、该实验装置主要由：流量计、水泵、实验水箱、管嘴、蓄水箱和平衡秤等组成。2、流量计采用LZS-15L/h。3、水泵为增压泵，最高扬程：10m，最大流量：10L/min，转速2800r/min，输入功率90W。4、量器为平衡杆秤，上面刻度每小各格为2mm,称上平衡游码为150g。5、实验水箱由有机玻璃制成，顶部装有称重装置，内部则有实验平板与管嘴，其中管嘴距平板距离为40mm，管嘴的内径为9mm。6、蓄水箱由PVC板焊制而成。容积：35L。四、实验原理1、本实验装置给出计量杠杆为平衡杆
11、称。2、计算每个状态下的体积流量和质量流量体积流量QV通过转子流量计直接得出读数，质量流量QMWQV其中水的密度W可根据水温查得。3、计算每个状态下水射流冲击模型的当地速度u。由公式u0=Qv/A0(m/s)计算管嘴出口处的水流速度，其中A0为喷嘴出口截面积。在地心引力的作用下，水射流离开喷嘴后要减速，当水流射到模板上时，当地速度u应根据垂直向上抛运动的公式进行修正，即：u=u20-2gs,式中s为从喷嘴出口到模板实际接触距离。五、实验流程图自循环供水装置由增压水泵和蓄水箱组合而成。水泵的开启、流量大小的调节均由阀门控制。水流经供水管供给实验水箱，溢流水经回水管流回蓄水箱。流经管嘴的水流形成射
12、流，冲击实验平板，抗冲平板在射流冲力处于平衡状态。即水流动量力F。冲击后的弃水经集水箱汇集后，再经上回水管流出，最后经回水管流回蓄水箱。六、实验方法与步骤：1、准备熟悉实验装置各部分名称、结构特征、作用性能，记录有关常数。2、记录管嘴直径、实验模板直径和作用力力臂。3、安装平面板，调节平衡锤位置，使杠杆处于水平状态4、接通电源启动泵，打开泵出口阀，使水从管嘴内射向平板，导致计量杆的不平衡。记录下流量计的读数以及电子秤的读数。6、重复步骤4，逐档调大进水流量，至少应调节5次这样就可以得到5个实验点。7、测量实验水温并记录下来，通过水温查得实验时水的密度，便于计算质量流量。8、关闭水泵，将水箱中水
13、排空，关闭电源，结束实验。七、实验分析与讨论1.记录有关常数。管嘴内径d=cm，实验板直径D=cm，喷嘴出口距实验板距离s=cm。2设计实验参数记录、计算表，并填入实测数据。3取某一流量，绘出脱离体图，阐明分析计算的过程。4.F实与F理有差异，除实验误差外还有什么原因？恒定总流动量方程验证实验实验日期：XX-05-07一、实验原理1.恒定总流动量方程对恒定总流运用动量守恒原理，可以得到动量方程?Q(?01v1?02v2)?F，它表明总流中上游1-1断面和下游2-2断面之间控制体内流体所受外力之矢量和等于单位时间经两断面流出控制体的动量。利用动量方程我们往往可以求出所需的作用力，包括边界对流体的
14、作用力或者其反作用力。水流从圆形喷嘴射出，垂直冲击在距离很近的一块平板上，随即在平板上向四周散开，流速方向转了900，取射流转向前的断面1-1和水流完全转向以后的断面2-2之间的水流区域为控制体，运用动量方程可求出平板对水流的作用力R?.?2.具体计算公式推导不考虑水流扩散、板面和空气阻力，由恒定总流能量方程可得：ppvv(z1?1)?(z2?2)?2?1?g?g2g2g22控制面中除了水流和平板的交界面外压强都为零，即P1=P2，喷嘴距离平板很近，可认为Z1=Z2，于是：v1?v2?v.若射流方向水平，重力沿射流方向无分量,沿射流方向的动量方程投影式为:?Q(0?01v1)?R?，.,则取动量修正系数?01?10R?Qv.若射流冲击的是一块凹面板,则沿射流方向的动量方程投影式为:?Q(?02v2cos?01v1)?R?，.，v1?v2?v仍满足，所以取动量修正系数?01?02?10R?Qv(1?cos?).本实验装置设计的射流方向是铅垂向上的，重力沿射流方向有分量，考虑到重力的减速作用，射流冲击到实验板上的速度小于喷嘴出口流速，为v1?v2?v2?2gz，
