《流体力学综合实验指示书版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体力学综合实验指示书版（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、流体力学综合实验指示书(2014年版) 流体力学综合 实 验 指 示 书 向文英 江岸 城市建设与环境工程学院 二O一四年十一月 目 录 实验一 流体静力学实验 实验二 不可压缩恒定流能量方程实验 实验三 文丘里流量系数校正实验 实验四 不可压缩恒定流动量方程 实验五 实验六 实验七 实验八 实验九 实验十 沿程水头损失实验 局部水头损失实验 孔口与管嘴出流实验 雷诺与渗流实验 水面曲线与流动现象演示实验 明渠流动与堰流实验 实验一 流体静力学实验 一、实验目的 1、验证静力学的基本方程； 2、学会使用测压管与差压计的量测技能； 3、理解绝对压强与相对压强及毛细管现象； 4、灵活应用静力学的基
2、本知识进行实际工程量测。 二、实验原理 1、重力作用下不可压缩流体静力学基本方程： z? p ? ?c 2、静压强分布规律： p?p0?h 式中：z被测点相对于基准面的位置高度； p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p0水箱中液面压强； ? 液体容重； h被测点在液体中的淹没深度。 3、等压面原理：对于连续的同种介质，流体处于静止状态时，水平面即等压面。 三、实验仪器设备 实验仪器：流体静力学实验仪 仪器元件：测压管、U型测压管、打气球、通气阀、放水阀、截止阀、量杯 流体介质：水、油、气 实验装置如图： 128 四、实验要求 1、熟练并能准确进行测压管的读数； 2、控制与测定液面的绝
3、对压强或相对压强； 3、分析测定介质容重； 4、验证静力学基本方程； 5、由等压面原理分析压差值。 五、实验步骤与方法 1、熟悉实验装置各部分的功能与作用； 2、打开通气阀，使液面与大气相通。记录水箱液面高程 ?0和测压管液面高程? H 。 3、液面增压。关闭通气阀、放水阀、截止阀，用打气球加压，记录水箱液面高程?0和测压管液面高程 ?H，计算各点压强 pa ? 、 pb ? 、 pc ? 及各点测压管水头za? pa ? 、zb? pb ? 、zc? pc ? ；继续加压数次并 记录计算。 4、液面减压。关闭通气阀和截止阀，打开放水阀放出一定水量后关闭放水阀，记录水箱液面高程 ?0和 pc
4、测压管液面高程?H，计算各点压强 pa ? 、 pb ? 、 pc ? 及各点测压管水头za? pa ? 、zb? pb ? 、zc? ? ； 继续减压数次并记录计算。 5、分别加压三次，使U型测压管中水面与油水交界面齐平，记录水箱液面高程并计算其平均值，要求三次差值间的误差2mm。 6、分别减压三次，使U型测压管中水面与油面齐平，记录水箱液面高程算其平均值，要求三次差值间的误差2mm。 7、计算油容重?。 ?0和测压管液面高程? H H ?0和测压管液面高程? 并计 六、实验记录及数据处理 1、基本参数： 测点标高：?a? cm，?b? cm，?c? cm 基准面选在： 测点位能：Za?，Z
5、b?，Zc? 129 水溶重：?水?N/cm3 2、记录计算： 表1 压强水头与测压管水头测量成果表 单位：cm 七、问题及分析 1、在毛细管现象影响下，测压管的读数如何减少误差？ 2、静止流体中，不同断面测压管水头线如何变化？ 3、根据等压面原理，找出几个等压面。 4、当p0?0，求出p0绝对压强与相对压强；当p0?0，求出p0的相对压强、绝对压强和真空值。 130 实验二 不可压缩恒定流能量方程实验 一、实验目的 1、掌握均匀流的压强分布规律以及非均匀流的压强分布特性； 2、验证不可压缩流体恒定流动中各种能量间的相互转换； 3、学会使用测压管与测速管测量压强水头、流速水头与总水头； 4、了
6、解毕托管测速原理。 二、实验原理 1、均匀流断面压强分布规律： z? 2、不可压缩流体恒定流动能量方程： p?c z1?p1 ?1?21 2g?z2?p2 ?2?2?2 2g?hw 3、毕托管点流速： u?2g 式中：z被测点相对于基准面的位置高度； p被测点的静水压强，ps?p?2gh p?为压强水头；p s为滞止点的压强，用相对压强表示； ?2 2g ? 流速水头，?为动能修正系数； 液体容重；hw两断面间的水头损失； 比托管修正系数。 h两断面间的测压管水头差；? 三、实验仪器设备 实验仪器：能量方程实验仪 仪器元件：自循环供水系统、测压管、测速管、滑动测量尺、放水阀、秒表、水桶、电子秤
7、 流体介质：水、气 实验装置如图： 131 能量方程实验仪 四、实验要求 1、掌握均匀流过流断面的测压管水头分布规律； 2、分析非均匀流动转弯段上过流断面的测压管水头的变化规律； 3、分析测定各断面的压强水头、流速水头与总水头值及其相互转换； 4、测定点流速，了解毕托管测速原理； 5、绘制测压管水头线和总水头线。 五、实验步骤与方法 1、熟悉实验装置各部分的功能，记录有关常数； 2、启动供水系统，检查测压管液面读数并排气； 3、全开调节阀，稳定后利用体积时间法测定流量； 4、记录各点测压管水头、测速管值，计算相应水力要素如压强水头、流速水头、总水头、及测压管水头差和总水头差。 5、比较均匀流与
8、非均匀流断面的测压管水头值。 六、实验记录及数据处理 1、基本参数 水箱液面高程：?0? cm，上管道轴线高程?上? cm， 下管道轴线高程?下? cm 管道直径：d1?cm，d2?，d3? 2、记录计算 132 表1 测点液面读数与断面能量转换记录计算表 单位：cm 体积：V= cm3，测流时间：t= s，流量：Q= cm3/s 根据表1数据用方格纸绘制出总水头线H-H和测压管水头线P-P（见下图）。 133 表2 毕托管测速实验记录计算表 单位：cm 体积：V= cm，测流时间：t= s，流量：Q= cm3/s 七、问题及分析 1、均匀流断面测压管水头、压强分布与非均匀流断面测压管水头与压
9、强分布是否相同？ 2、实际流体测压管水头沿程是否可以升高？总水头沿程变化如何？各部分能量如何进行转换？ 3、当流量增加，测压管水头线是否变化？ 4、如何利用现有的测压管与测速管测量某点的点流速？ 5、毕托管测定的流速是否准确？原因何在？ 6、沿程水头损失与局部水头损失如何测定？ 134 135 实验三 文丘里流量系数校正实验 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计能； 2、掌握复式压差计量测压差的技能。 二、实验原理 1、不可压缩流体恒定流动能量方程： z1?p1 ?1?21 2g?z2?p2 ?2?2?2 2g?hw 2、连续性方程： ?1A1?2A2 3、文丘
10、里管流量测量原理： Q理论? 其中： K?d12d224d?d41422g(z1?p1?)?(z2?p2?)?K?h ?d12d22 4d?d4 142g ， ?h?h1?h2?h3?h4 ?Q实 K?h Q实?K?h 式中：z被测点相对于基准面的位置高度； p被测点的静水压强，p?为压强水头；p s为滞止点的压强，用相对压强表示； ?2 ?g流速水头，?为动能修正系数； 液体容重；hw两断面间的水头损失； ?h两断面间的测压管水头差； K文丘里常数；?流量系数。 三、实验仪器设备 实验仪器： 文丘里实验仪 仪器元件：自循环供水系统、文丘里流量计、复式压差计、滑动测量尺、放水阀、秒表、水桶、电
11、子秤 136 1、测定管道实际流量； 2、绘制流量压差曲线图（Qh）、雷诺数与流量系数曲线图（Rel）。 五、实验步骤与方法 1、熟悉实验仪器，记录有关参数。 2、启动电源供水，全开流量调节阀，排除管道内气体；同时观察多管压差计液面是否全部处于滑动测量尺标尺读数范围内，若是则照步骤3继续；若不是则需： 3、关闭流量调节阀，待多管压差计液面稳定后逐次松开压差计上的两气阀，使1、4测管液面大约为28.5cm，2、3测管液面大约为24.5cm后拧紧压差计气阀，然后再全开流量调节阀检查压差计液面直至符合要求为止。 4、校核。关闭流量调节阀，检查多管压差计压差是否为零，即：?h=h1-h2+h3-h4=0。由于毛细现象的存在，容许校核时?h2mm。 5、全开流量调节阀，待流量稳定后测记流量、压差计读数并记入记录表中。 6、调节流量，照步骤5再测记多次。 7、实验完成后关闭流量调节阀，再次校核压差计压差是否在容许误差以内；若超过则应当排除故障重新实验。确认无误后关闭电源，将仪器恢复到实验前状态。 六、实验记录及数据处理 1、基本参数： 恒定液面高程：?0? cm，管道轴线高程：? cm 137 管道直径：d1?cm， 喉道直径：d2?, 水温： /1?0.0337T?0.000221T 运动粘度：?0.01775 2、记录计算： 表1
