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1、流体力学-流动状态实验报告最 新版中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告班级：石工12-9 学号：实验日期：2014.11.佃成绩：12021409姓名：陈相君 教师：李成华同组者：王光彬，刘海飞实验六、流动状态实验一、实验目的1. 测定液体运动时的沿程水头损失 （hf）及断面的_平均流速（v） ；2. 在双对数坐标上绘制流态（hfv ）曲线图， 找出下临界点并计算临界雷诺数（Re）的值。二、实验装置本室验的装置如图所示。本实验所用的设备 有流态实验装置、量筒、秒表、温度计及粘温表。在图1-6-1横线上正确填写实验装置各部分 的名称1.稳压水箱；2.进水管；3.溢流管；4.实验管路；5.压差
2、计；6.流量调节阀7.回流管线；8.实验台；9.蓄水箱；10.抽水泵;11.出水管三、实验原理填空1液体在同一管道中流动，当一速度 不 同时有层流、紊流两种流动状态。层流的特 点是质点互不掺混，成线状流动。在 紊流 中流体的各质点相互掺混，有脉动现象。不同的流态，其- _沿程水头损失 与断面平均速度的关系也不相同。层流的沿程水头损失与 断面平均流速的-次方成正比；紊流的沿程 水头损失与断面平均速度的 m次方成正比(m= 1.75-2)。层流与紊流之间存在一个过渡区，它的沿程水头损失与断面平均流速关系与层流、紊 流的不同。2.当稳压水箱一直保持溢流时，实验管路 水平放置且管径不变，流体在管内的流
3、动为 _稳 定流_，此种情况下V|=V2。那么从A点到B点的 沿程水头损失为hf，可由能流量方程导出：22hf七卫上&2g2g珂乙P)-(Z2理“山讥-hhi、h2分别是A点、B点的测压管水头，由 测压管 中的两个测压管读出。3.雷诺数(Reynolds Number)判断流体流动状态。雷诺数的计算公式为:D 圆管内径; 度系数v 断面平均速度;当Reg （下临界雷诺数）为层流，Rec =20002320;当Re Rec （上临界雷诺数）为紊流，Rec=400012000 之间。四、实验要求1 有关常数：实验装置编号No._ 7 实验管内径：D= _ 1.0 _ m; 水温：T=20.1 C；
4、水的密度：?= 0.998209 _g/cm3；动力粘度系数：J=1.0026 Pa S；运动粘度系数：-0.01 _cm2/s。2、以表1-6-1中的任意一组数据为例，写出计 算实例（包含计算公式、数据及结果）。（1 ）沿程水头损失：hf =h2-h1=53.0-11.9=41.1cm(2) 运动粘度系数:、.=卩 / p =1.0026/0.998209=0.01cm 2/s(3) 流量:Q=955/10.44=91.475cm 3/s(4) 断面平均速度：v =Q/A=91.475/0.785=116.53cm/s(5) 雷诺数：Re=Dv/u 仁116533 实验数据记录处理见表1-6
5、-1表1-6-1流动状态实验数据记录处理表次数hdcmh2/cmV/mlt/sQ/ ml/sv/c m/shf/cmRe111.953.095510.44245.064.998517.5091.4116.41.1ji n n56.2ji 71.7尸 a19.9Jk a717尸 c3576993021.91464.571.596031.0642.454.012540567.372.396036.3230.939.3393669.172.980535.3126.433.6专 o o33622.729.0r f f3.8290r f f770.473.376538.12871.573.579042.
6、0620.025.52.9255972.173.675544.9418.7丄c c23.922391073.274.278069.3116.8A A C21.41.5A214 431173.4574.360059.0711.214.311273.974.556579.4010.112.90.85129a a只137474.540566.97.119.060.69061474.274.637090.536.05A CC7.71F C jfl0.5C A1574.374.637598.874.085.21830.4521483163.7917181920hfw曲线4、在双对数坐标纸上绘制hf v的
7、关系曲线图101005、确定下临界点，找出临界点速度vc,并写出 计算临界雷诺数R&的过程。第6个点和第7个点之间发生弯曲，读出Vc=21.4vc=21 4cm/sRec=Dv/ u 五、实验步骤填空正确排序(4) .将流量调节阀打开，直至流量最大；(1).熟悉仪器，打开开关12启动抽水泵；(8).关闭水泵电源和流量调节阀，并将实验装 置收拾干净整齐。(5) .待管内液体流动稳定后，用量筒量测水的 体积，用秒表测出时间。记录水的体积及所用(2 ).向稳压水箱充水使液面恒定，并保持少量 溢流；(7 ).测量水温，利用水的粘温表(见附录 B) 查出动力粘度系数-；(3 ).在打开流量调节阀前，检查
8、压差计液面是 否齐平。若不平，则须排气；的时间，同时读取压差计的液柱标高；(6) .然后再调小流量。在调流量的过程中，要 一直观察压差计液面的变化，直到调至合适的 压差。再重复步骤5,共测18组数据；六、注意事项1、 在实验的整个过程中，要求稳压水箱 始终保持少量溢流；2、本实验要求流量从大到小逐渐调整，同时实验过程的中流量调节阀阀不得一逆转；3、 当实验进行到一过渡段一和层流段 时，要特别注意流量调节阀的调节幅度一定要小，使得流量及压差的变化间隔要小；4、实验点分配要合理，在层流、紊流段各测五 个点，过渡状态 6-8 个点。七、问题分析 1液体流动状态及其转变说明了什么本质问 题？ 答：液体
9、有紊流和层流两种流态，层流时，液体 质点互不掺混， 呈线状流动。 紊流时液体质点互 相掺混，不规则流动。2为什么在确定下临界雷诺数 Rec 的实验过程中 要求从大流量到小流量慢慢调节， 且中间不得 逆转？ 答：因为紊流和到层流的临界雷诺数与层流到紊 流不同，顺序错误就会出现较大误差，因此不 可逆。上临界雷诺数的范围太大，不稳定，而 下临界雷诺数的范围在 2000 到 2300 之间，比 较稳定，要尽量保证测到的值是下临界雷诺 数。3为什么将临界雷诺数 Rec 作为判断流态的准 数？你的实测值与标准是否接近？ 答：在湍流状态下，惯性力占主导地位，雷诺数 较大，在层流状态下，惯性力较弱，粘性力居主 导地位，雷诺数较小。故用雷诺数判断流态，能 同时反映流速，管径和流体物理性质三个方面对 流态的影响，所以，雷诺数 Re 综合了影响流态 的各种因素，反映了流体惯性力与粘性力的比 值。实测值为 2140，位于 2000-2300之间。八、心得体会本次实验操作上比较困难，在观测 h时，一定要看清是否到达试验点，随时算 好是不是到了，否则会错过试验点，同时也要及时控制阀门，协作好坏直接影 响了实验结果。在观察是否到达试验点时，要耐心观察。通过雷诺数的计算，我了解了判别流态的基本方法，掌握了如何量化流体的流态
