摘要：本实验通过测定流体在不同管路中流动时的流量 qv、测压点之间的压强差P，结合已知的管路的内径、长度等数据，应用机械能守恒式算出不同管路的λ‐ Re变化关系及突然扩大管的 -Re 关系从实验数据分析可知， 光滑管、粗糙管的摩擦阻力系数随 Re增大而减小，并且光滑管的摩擦阻力系数较好地满足Blasuis 关系式： 0.3163 Re0.25 突然扩大管的局部阻力系数随 Re的变化而变化一、 目的及任务①掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法②测定直管的摩擦阻力系数 λ 及突然扩大管和阀门的局部阻力系数 ξ③验证湍流区内摩擦系数 λ 为雷诺数 Re 和相对粗糙度的函数④将所得光滑管 λ-Re 方程与 Blasius 方程相比较二、 基本原理1. 直管摩擦阻力不可压缩流体， 在圆形直管中做稳定流动时， 由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大、 弯头等管件时， 由于流体运动的速度和方向突然变化，产生局部阻力 影响流体阻力的因素较多， 在工程上通常采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下：流体流动阻力与流体的性质， 流体流经处的几何尺寸以及流动状态相关， 可表示为：△ p=?( d , l , u , ρ, μ, ε) 引入下列无量纲数群。
du雷诺数 Re相对粗糙度d管子长径比 ld从而得到pu2( du,, ld d)令(Re, ) dp l(Re,) u2dd2可得到摩擦阻力系数与压头损失之间的关系， 这种关系可用实验方法直接测定p l u2hf式中d 2h f ——直管阻力， J/kg ；l ——被测管长， m；d ——被测管内径， m；u ——平均流速， m/s；——摩擦阻力系数当流体在一管径为 d 的圆形管中流动时， 选取两个截面， 用 U 形压差计测出这两个截面间的静压强差， 即为流体流过两截面间的流动阻力 根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式， 即可求出摩擦阻力系数 改变流速科测出不同 Re下的摩擦阻力系数，这样就可得到某一相对粗糙度下的 λ-Re 关系1) 湍流区的摩擦阻力系数在湍流区内f (Re,) 对于光滑管， 大量实验证明， 当 Re 在 3 103 ~ 105d范围内，与 Re的关系式遵循 Blasius关系式，即0.3163 Re0.25对于粗糙管， 与 Re的关系均以图来表示2) 层流的摩擦阻力系数64Re2. 局部阻力u2hf2式中，ξ 为局部阻力系数，其与流体流过管件的集合形状及流体的 Re有关，当 Re 大到一定值后，ξ 与 Re无关，为定值。
三、 装置和流程本实验装置如图，管道水平安装，实验用水循环使用其中 No.1 管为层流管，管径 Φ(6×1.5)mm, 两测压管之间的距离 1m；No.2 管安装有球阀和截止阀两种管件，管径为 Φ(27×3)mm； No.3 管为 Φ(27× 2.75) mm 不锈钢管； No.4 为 Φ(27×2.75) mm 镀锌钢管，直管阻力的两测压口间的距离为 1.5m；No.5 为突然扩大管，管子由 Φ(22×3) mm 扩大到 Φ(48× 3) mm；a1、a2 为层流管两端的两测压口； b1、b2 为球阀的两测压口； c1、c2 表示截止阀的两测压口； d1 、d2 表示不锈钢管的两测压口； e1、 e2 表示粗糙管的两测压口； f 1 、f 2 表示突然扩大管的两测压口系统中孔板流量计以测流量四、 操作要点① 启动离心泵，打开被测管线上的开关阀及面板上与其对应的切换阀，关闭其他开关阀和切换阀，确保测压点一一对应 ② 系统要排净气体使液体连续流动 设备和测压管线中的气体都要排净，检验的方法是当流量为零时，观察 U 形压差计的两液面是否水平③ 读取数据时， 应注意稳定后再读数 测定直管摩擦阻力时， 流量由大到小，充分利用面板量程测取 10 组数据。
测定突然扩大管、球阀和截止阀的局部阻力时，各取 3 组数据本次实验层流管不做测定④ 测完一根管数据后， 应将流量调节阀关闭， 观察压差计的两液面是否水平，水平时才能更换另一条管路， 否则全部数据无效 同时要了解各种阀门的特点，学会使用阀门，注意阀门的切换，同时要关严，防止内漏五、 数据处理（ 1）、原始数据水温： 24.3 ℃密度： 1000kg/m3粘度：μ =1.305 10 31）、不锈钢管 d=21mm l=1.50m序号123456789103-14.003.703.403.112.822.492.211.931.611.19V/ m.hP/kPa7.186.245.424.633.913.142.552.031.490.902）、镀锌钢管 d=21.5mm l=1.50m序号123456789103-14.003.683.423.102.792.512.201.901.621.29V/ m.hP/ kPa10.458.897.726.395.244.293.342.531.901.303）、突然扩大 d =15.5mm l=140mm d=42.0mm l=280mm11223-13.802.791.68V/ m.hP/ kPa4.102.050.704）、层流管 d=2.9mm l=1.00m3-14.333.833.53.132.331.67V/ m.hP/ kPa2.352.221.941.641.170.812、数据处理1）不锈钢管，镀锌管以及层流管的雷诺数和摩擦阻力系数用以下公式计算du雷诺数 Rep l u2hf式中d 2h f ——直管阻力， J/kg ；l ——被测管长， m；d ——被测管内径， m；u ——平均流速， m/s；——摩擦阻力系数。
2）突然扩大管的雷诺数及摩擦阻力系数由以下公式计算du雷诺数 Re摩擦阻力系数3、数据处理结果如下表所示直管阻力数据处理记录表序3-1hfv/ m/s-1ReλBλ号V/ m/h不147.183.20796367032.070.0195350.0196582 3.7 6.24 2.967366 62004.66 0.019843 0.020044锈33.45.422.72676956977.260.0204110.02047343.114.632.49419152117.430.0208390.020934钢52.823.912.26161447257.610.0214040.02145362.493.141.99695741727.460.0220470.022131管72.212.551.772437035.220.0227290.02280181.932.031.54784232342.970.0237250.02358691.611.491.29120526980.410.0250240.02468101.190.90.95436919942.040.0276670.026617序3-1P/kPav/m/sRehfλ号V/ m/h1410.453.06049165473.1810.450.031982镀23.688.892.81565160235.338.890.03214633.427.722.6167255979.577.720.032321锌43.16.392.3718850741.726.390.03256152.795.242.13469245667.555.240.032964管62.514.291.92045841084.424.290.03334572.23.341.6832736010.253.340.03379281.92.531.45373331099.762.530.03431991.621.91.23949926516.641.90.035452101.291.30.98700821115.11.30.038254序层号V(mL/s)T/ °CP/kPav(m/s)Reλ14.3326.12.35180.6560491893.0780.033807流23.8326.12.21740.5803511674.6460.03821733.526.21.93530.5298861529.0250.041857管43.1326.31.64060.4743741368.8410.04675552.3326.41.17260.3532571019.350.06278561.6726.50.8120.252327728.10690.087899突然序v1(m/s)v2（m/s)Rehfξ号扩大15.5940690.7618。