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流体力学及气体动力学综合实验报告册(二)

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流体力学及气体动力学综合实验
实验报告册（二）

班级姓名学号成绩

西北工业大学动力与能源学院
2015年11月

实验三沿程损失实验
一、实验目的
1、验证沿程水头损失与平均流速的关系。2、掌握管道沿程阻力系数λ的测量方法。
二、实验设备
实验设备为沿程损失实验装置，其主要由恒压水箱、进水阀、出水阀、测压计、接水盒以及自循环供水箱等部件组成，如图3-1所示。
测压计
恒压水箱
进水阀
出水阀
Δh
接水盒
水箱水泵

图3-1沿程损失实验原理图
三、实验原理



四、实验方法与步骤
1．确定出水阀完全开启，进水阀半开启。启动水泵，排出实验管道、测压计中的气泡。2．逐渐开启进水阀，稳定2~3分钟，观测各个测压计中液面液高，并用体积法或称重
法测定流量。每次测量流量的时间应大于10秒。3．调整流量，继续测量，直至进水阀全开。
4．如此测量10次以上，其中层流流动时测量3~5次。5．每次实验均要测量温度。
6．实验完毕，先关闭进水阀，然后关闭出水阀，并切断电源，整理实验现场。
五、实验成果及要求
实验台号No
1.记录计算有关常数：
管径dcm，管长lcm，水温t℃，水的密度______kg/m3。
1.775106
m2/s运动粘度
10.0337t0.000221t2

2．实验数据记录与计算
实验次序12345678910
水体积Vol(cm

3
时间T(s
流量
3
流速v雷诺数
Re
h1h2沿程损失hf
沿程阻力系数λ
QV(cm/s(m/s


（cm）（cm）


六、实验分析与讨论:
1.什么是沿程损失，影响沿程损失的因素有哪些？
2.沿程损失系数与雷诺数Re之间有什么关系，请采用经验公式验证所计算得到的沿程损失系数。




实验四局部损失实验
一、实验目的
1、掌握管路中测定局部阻力系数的方法。
2、通过对圆管突扩局部阻力系数和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径。
3、加深对局部阻力损失机理的了解。
二、实验装置
实验设备为局部损失实验装置，其主要由恒压水箱、出水阀、测压计、接水盒以及自循环供水箱等部件组成，如图4-1所示。实验管道具有突扩与突缩段，在突扩与突缩段前后设置有测压计，用来测量突扩与突缩所造成的压力损失。

图4-1局部阻力系数测定实验装置
三、实验原理





四、实验方法与步骤
1.测记实验有关常数。
2.打开实验台电源开关，使恒压水箱充水，排除实验管道中的滞留气体。
3.打开出水阀至最大开度，待流量稳定后，测记测压管读数，同时用体积法测记流量。4.改变进水阀开度3～4次，分别测记测压管读数及流量。
5.实验完毕，先关闭进水阀，然后关闭出水阀，并切断电源，整理实验现场。
五、实验成果及要求
1.记录计算有关常数：实验台号No
d1cm，d2cm，

2.记录表格
次序123
体积（m）
3
流量
时间（s）
流量
3
测压管读数cm
流速V2（m/s）

h1（cm）
h2（cm）
h3
h4
流速V1
（m/s）（m/s）


（cm）（cm）

3.计算
阻力形式突然扩大突然缩小
3






2






1






3






2






1次序
前断面
后断面
p
V
z2g
2
v
2g

2


v2g

2
h
p


V
z2g
2




六、成果分析与讨论
1.请推导突缩段局部阻力系数实验计算公式与理论值。
2.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。3.什么叫局部阻力，影响因素是什么？4.产生局部损失的主要原因是什么？
5.对比实验计算结果与理论值，计算实验误差，试分析造成实验误差的原因。


实验五伯努利方程实验
一、实验目的
1、验证流体能量守恒方程。
2、学会压强、流速、流量的测量，掌握绘制测压管水头线和总水头线的方法。
二、实验设备
实验设备为能量方程实验装置，其主要由恒压水箱、出水阀、测压计、接水盒以及自循环供水箱等部件组成，如图5-1所示。
测压计
恒压水箱
出水阀
水箱水泵
接水盒

图5-1伯努利方程实验原理图
三、实验原理




四、实验方法与步骤
1．熟悉实验设备，分清普通测压管、总压管，以及两者的功能与区别。2．开启电源开关，向水箱充水，使水箱保持溢流状态，并稳定一段时间。3．排出实验管道、测压计中的气泡。
4．关闭出水阀，观察各测压计中的液面是否齐平。
5．打开出水阀，观察测压管水头线和总水头线的变化趋势；观察位置水头、压强水头
之间的相互关系；观察流量增加或减少时，测压管水头变化情况。6．调节阀门开度，待流量稳定后，测记各测压计液面读数，同时测记流量。7．改变流量2次，重复上述实验。
8．实验完毕，先关闭进水阀，然后关闭出水阀，并切断电源，整理实验现场。
五、实验成果及要求
实验台号No
1.记录计算有关常数：

管径d1cm，管径d2cm，管径d3cm，管长l1cm，管长l2cm，管长l3cm，管长l4cm高度差Hcm，
水温t℃，水的密度______kg/m3。

1.775106
m2/s运动粘度
10.0337t0.000221t2
2．数据记录
实验
h1
h1
*

h2h2
*
h3h3
*
h4h4
*
水体积Vol(cm

3
时间T(s
次序（cm）（cm）（cm）（cm）（cm）（cm）（cm）（cm）123








3．计算
次序及管径次序
管径（mm）
压力p（pa）
体积流量QV(m/s
3
流速V（m/s）V2
流速水头
2g
（m）
总水头
pV2z2g
（m）
1d1=d2=d3=





2d1=d2=d3=
3d1=d2=d3=
六、实验分析与讨论
1.什么是速度水头，位置水头，压力水头？速度水头、测压管水头和总水头什么关系？2.测点1、2、3处的总压是否一致，为什么？
3.请利用实验三所测得的沿程损失系数，验证本实验测点1、2、3的能量是否平衡。即
V12z1hfconst。验证
2g
p1


实验六文丘里流量计实验
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方法。
二、实验设备
实验设备为文丘里流量计实验装置，其主要由恒压水箱、进水阀、出水阀、文丘里流量计、测压计、接水盒以及自循环供水箱等部件组成，如图6-1所示。


图6-1文丘里流量计实验原理图
三、实验原理



四、实验方法与步骤
1．确定出水阀完全开启，进水阀半开启。启动水泵，排出实验管道、测压计中的气泡。2．逐渐开启进水阀，稳定2~3分钟，测读测压计中液面高度差，并用体积法或称重法
测定流量。每次测量流量的时间应大于10秒。
3．调整阀门，改变流量，测量6~8次；每次调节流量应缓慢，调节后应稳定一段时间
后进行测读。
4．把测量值记录在实验表格内，并进行有关计算。5．如测管内液面波动时，应等液面基本稳定，并取平均值。
6．实验完毕，先关闭进水阀，然后关闭出水阀，并切断电源，整理实验现场。
五、实验成果及要求
实验台号No
1.记录计算有关常数：
管径d1=cm，管径d2=cm，


仪器常数K
42g。d
(141d2
d1
2

2．实验数据记录与计算
h1
实验次序
水体积Vol(cm
3
h2（cm）
Δh=h1-h2（cm）

QKh


Q0
Q
时间T(s
流量
（cm）
Q0(cm/s
3
（cm3/s）


123456



平均



六、实验分析与讨论:
1.文丘里流量计在安装时是否必须保持水平，如不水平，上述计算公式是否仍可应用？2.由于流动损失的存在，实测的μ值小于1，试分析文丘里管中影响μ值的因素有哪些？

3.流量系数μ是否为常数？若不是与哪些因素有关？


实验七孔板流量计实验
一、实验目的
1、了解孔板式流量计测量原理。
2、学习并掌握用孔板式流量计测量流量方法。
二、实验设备
实验设备为孔板流量计实验装置，其主要由恒压水箱、进水阀、出水阀、孔板流量计、测压计、接水盒以及自循环供水箱等部件组成，如图7-1所示。


图7-1孔板流量计实验原理图
三、实验原理



四、实验方法与步骤
1．确定出水阀完全开启，进水阀半开启。启动水泵，排出实验管道、测压计中的气泡。2．逐渐开启进水阀，稳定2~3分钟，测读测压计中液面高度差，并用体积法或称重法
测定流量。每次测量流量的时间应大于10秒。
3．调整阀门，改变流量，测量5~8次；每次调节流量应缓慢，调节后应稳定一段时间
后进行测读。
4．把测量值记录在实验表格内，并进行有关计算。5．如测管内液面波动时，应等液面基本稳定，并取平均值。
6．实验完毕，先关闭进水阀，然后关闭出水阀，并切断电源，整理实验现场。
五、实验成果及要求
实验台号No
1.记录计算有关常数：
管径d1=cm，孔径d2=cm。

2．实验数据记录与计算
h1
实验次序
水体积Vol(cm
3
h2（cm）
Δh=h1-h2（cm）

KQ/h
时间T(s
流量
（cm）
Q(cm/s

3
12345


平均



六、实验分析与讨论:
1.试比较文丘里流量计与孔板流量计的相同点与不同点。2.根据实验所求得的K值，计算小孔出流收缩系数。

K
4
d1
2
1d14
(12d2
2g

3.试分析孔板局部流动损失对K值的影响。

实验八毕托管测速实验
一、实验目的
1、通过实际流速的测量，掌握用毕托管测量点流速的方法。
2、了解毕托管的构造和使用性，并检验其测量精度，进一步明确传统流体力学测量仪器的现实作用。

二、实验设备
实验设备为毕托管测速实验装置，其主要由恒压水箱、进水阀、出水阀、毕托管、测压计、接水盒以及自循环供水箱等部件组成，如图8-1所示。

图8-1毕托管测速实验原理图
三、实验原理



四、实验方法与步骤
1．确定出水阀完全开启，进水阀半开启。启动水泵，排出实验管道、测压计中的气泡。2．逐渐开启进水阀，稳定2~3分钟，测读测压计中液面高度差，并用体积法或称重法
测定流量。每次测量流量的时间应大于10秒。
3．调整阀门，改变流量，测量5~8次；每次调节流量应缓慢，调节后应稳定一段时间
后进行测读。
4．把测量值记录在实验表格内，并进行有关计算。5．如测管内液面波动时，应等液面基本稳定，并取平均值。
6．实验完毕，先关闭进水阀，然后关闭出水阀，并切断电源，整理实验现场。
五、实验成果及要求
实验台号No
1.记录计算有关常数：
管径d=cm，管道截面积A=cm。
2


2．实验数据记录与计算
毕托管水头差
实测流量
实验次序
H1
H2(cm
水体积
时间T(s
流量Q(cm/s


3
测点流速系数
K
QAh

h


Vol(cm
12345


3

六、实验分析与讨论:
1.根据实验所得K值计算毕托管校正系数c，并分析校正系数c的影响因素。（Kc2g）
2.毕托管在安装和使用时要注意哪些事项？

实验九水流流动形态及绕流演示实验
一、实验目的
1、观察各种几何边界条件下产生的旋涡现象，搞清旋涡产生的原因与条件。2、通过对各种边界下旋涡强弱的观察，分析比较局部损失的大小。3、观察绕流现象、分离点及卡门涡街现象。
二、实验设备
实验设备如图9-1所示，由7型自循环流动演示仪组成。该演示仪是以空气气泡为示踪介质，以狭缝过流道为特定边界流场，用以显示内流、外流等多种流动图谱。水在半封闭状态下受水泵的驱动自蓄水箱经掺气后流经显示板，形成无数小气泡，小气泡相对水流流动的跟随性达到一致。仪器内日光灯照射到显示板上，使小气泡发出明亮的折射光，在后盖底板衬托下，清楚的显示出小气泡随水流流动的迹象。

图9-1自循环流动演示仪示意图
Ⅰ型：用以显示逐渐扩散、逐渐收缩、突然扩大、突然收缩、壁面冲击、直角弯道等平面上的流动图像。
Ⅱ型：显示文丘里流量计、孔板流量计、圆弧进口管嘴流量计以及壁面冲击、圆弧形弯道等串联流道纵剖面上的流动图像。
Ⅲ型：显示30°弯头、直角圆弧弯头、直角弯头，45°弯头以及非自由射流等流段纵剖面上的流动图像。
Ⅳ型：显示30°弯头、分流、合流、45°弯头、YF溢流阀、流段纵剖面上的流动图谱。Ⅴ型：显示明渠逐渐扩散，单圆柱绕流、多圆柱绕流及直角弯道等流段的流动图像。圆柱绕流是该型演示仪的特征流谱。
Ⅵ型：显示明渠渐扩、桥墩形钝体绕流、机翼型绕流、直角弯道和正、反流线体绕流等

流段上的流动图谱。
Ⅶ型：显示流体进入圆弧集流器与圆锥集流器时的流动情况，集流器多按装于风洞进口，使流体收敛、均匀进入风洞，并可利用其形状的变化引起的前后压差的变化，作进口流量的测量。集流器的外型几何尺寸已经列入了国家标准，设计及制造时均有参照。
三、实验原理


四、实验步骤
1.检查演示仪水箱内水位是否达到所要求水位：如水位过高，请放水至适宜高度；如水位过低，请注水。
2.接通电源，水泵与光源通电，流动演示仪工作。等设备运行稳定后，观察流体流经各类边界时的流动状态，并对其中显著的流动特征进行记录，思考流动现象产生的原因。
3.关闭电源，实验结束。
五、实验分析与讨论
1.请详细描述7型流动演示仪其中一型内水流的流动现象，并对其中显著的流动特征，如涡流、速度大小变化情况产生的原因进行解释。
2.为什么进水量越大，旋涡越强烈？3.在收缩段中是否有旋涡产生？
4.绕流阻力是如何产生的？研究绕流阻力的意义何在？


本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/9e10b5ffbb0d6c85ec3a87c24028915f804d8481.html

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