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1、实验一 管路沿程阻力系数测定实验1为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影 响实验成果？现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明（图中AA为水平线）： 如图示OO为基准面，以11和22为计算断面，计算点在轴心处，设v = v ,12 工h. = 0，由能量方程可得f Z + 旦f Z + Q1 1 y JI 2 y丿hf 1-2jP =厶-H + 13.6Ah -Ah +AH + 13.6Ah - Ah -AH + Hy y222111二 厶-H + 12.6Ah + 12.6Ah + H y 2211h =(Z + H )-(Z + H )+ 12.6Ah +
2、 12.6Ahf 1- 2112221=12.6(Ah +Ah )12 这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。2.据实测m值判别本实验的流动型态和流区。lghlg v曲线的斜率m=1.01.8,即h与v 1-0-1-8成正比，表明流动为层流 ff（m=1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）3本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。通常试验点所绘得的R 曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。 但是，有的实验结果臨兄相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此必须认真 分析。如果由于误差所致，那么据下式分析2 二 d裁/d和Q的影响最大，Q有2%误差时，兄
3、就有4%的误差，而d有2%误差时，4可产 生10%的误差。Q的误差可经多次测量消除，而d值是以实验常数提供的，由仪器制作 时测量给定，一般 1%。如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只 能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。还可以从减阻剂对水流减 阻作用上作探讨，因为自动水泵供水时，会渗入少量油脂类高分子物质。总之，这是 尚待进一步探讨的问题。实验二 管路局部阻力系数测定实验三、实验分析与讨论1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1）不同R的突扩是否相同？ee2）在管径比变化相同的条件下，其突扩是否一定大于突缩 ?es由式V 22g:=f Q
4、 :d ）表明影响局部阻力损失的因素是V和djd2。由于有1 A1- A丿2突扩：则有(A A=0.5 1 - -kI A丿 2 y_ 0.5(l - A J A)_0.5(l-A A )2 1 -a ae1212A /A0.51 2突缩：d d0.7071 2时，突然扩大的水头损失比相应的突然收缩的要大。在本实验最大流量Q下，突然扩大损失较突然缩小损失约大一倍，即h . h二6.54/3.60二1.817。皆 jsd . d接近于1时，突然扩大的水流形态接近于逐渐扩大管的流动，因而阻力损 1 2失显著减小。2结合流动仪演示的水力现象，分析局部阻力损失机理何在？产生突扩与突缩局 部阻力损失的主
5、要部位在哪里？怎样减小局部阻力损失？流动演示仪 1-7 型可显示突扩、突缩、渐扩、渐缩、分流、合流、阀道、绕流等 三十多种内、外流的流动图谱。据此对于局部阻力损失的机理分析如下： 从显示的图谱可见，凡流道边界突变处，形成大小不一的漩涡区。漩涡是产生损失的 主要根源。由于水质点的无规则运动和激烈的紊动，相互磨擦，便消耗了部分水体的 自储能量。另外，当这部分低能流体被主流的高能流体带走时，还须克服剪切流的速 度梯度，经质点间的动能交换，达到流速的重新组合，这也损耗了部分能量。这样就 造成了局部阻力损失。从流动仪可见，突扩段的漩涡主要发生在突扩断面以后，而且与扩大系数有关， 扩大系数越大，漩涡区也越
6、大，损失也越大，所以产生突扩局部阻力损失的主要部位 在突扩断面的后部。而突缩段的漩涡在收缩断面均有。突缩前仅在死角区有小漩涡， 且强度较小，而突缩的后部产生了紊动度较大的漩涡环区。可见产生突缩水头损失的 主要部位是在突缩断面后。从以上分析可知，为了减小局部阻力损失，在设计变断面管道几何边界形状时应 流线型化或昼接近流线形，以避免漩涡的形成，或使漩涡区尽可能小。如欲减小管道 的局部阻力，就应减小管径比以降低突扩段的漩涡区域；或把突缩进口的直角改为圆 角，以消除突缩断面后的漩涡环带，可使突缩局部阻力系数减小到原来的!21i0。 突然收缩实验管道使用年份长以后，实测阻力系数减小，主要原因也在这里。实
7、验三 流体静力学实验三、实验分析与讨论1同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？测压管水头指Z + pr，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高 度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面内的测压 管水头线是一根水平线。2.当pB0时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。Pa0，相应容器的真空区域包括以下三个部分：B（1）过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水 体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占区域 均为真空区域。（2）同理，过箱顶小不杯的液面作一水平面，测压管4 中，该平面以上的水体亦 为真空区
8、域。（3）在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。这段高度与测压 管 2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。3若再箅一根直尺，试采用另外最简便的方法测定定 o。最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5 油水界面至水面和 油水界面至油面的垂直高度H和H，由式丫 H二丫 H ，从而求得丫。0 w w 0 0 04. 如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算14b cos 0H =dy式中，b为表面张力系数；丫为液体容量；D为测压管的内径；H为毛细升高
9、。常温的水，b = 0.073Nm , y = 0.0098 N；m3。水与玻璃的浸润角0很小，可以认为 cos0 = 1.0。于是有h = 29.7 d ( h、d 均以 mm 计)一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当 水质不洁时， b 减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润 角0较大，其h较普通玻璃管小。如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、 低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。5. 过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等 压面？哪一部液体是同一等压面？
10、不全是等压面，它仅相对管 1、 2 及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。 因为只有全部具有下列 5 个条件的平面才是等压面：(1)重力液体；(2)静止；(3) 连通；(4)连通介质为同一均质液体；(5)同一水平面。而管 5 与水箱之间不符合条 件(4)，相对管 5 和水箱中的液体而言，该水平面不是水平面。6用图 1.1 装置能演示变液位下的恒定流实验吗？观闭各通气阀门，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由C进入水箱。这时阀门 的出流就是变液位下的恒定水流。因为由观察可知，测压管1的液面始终与C点同高, 表明作用于底阀上的总水头不变，故为恒定流动。这是由于液位的降低与空气补充使 箱体表面真空
11、度的减小处于平衡状态。医学上的点滴注射就是此原理应用的一例，医 学上称这为马利奥特容器的变液位下恒定流。7该仪器在加气增压后，水箱液面将下降5而测压管液面半升高H,实验时，若以 P(=0时的水箱液面作为测量基准，试分析加气增压后，实际压强(H+5 )与视压强H的相 对误差值本仪器测压管内径为0.8cm,箱体内径为20cm.答：加压后，水箱液面比基准面下降了 5,而同时测压管1、2的液面各比基准面 升高了 H,由水量平衡原理有本实验仪 d = 0.8cm * D = 20cm8/H = 0.00323/H因而可略去不计。对单根测压管容器若有D/dv=10或对两根测压管的容器D/dv=7 时，便可使G=0.01.
