工程流体力学实验指导书材料.doc

工程流体力学 实验指导书 过控教研室 目录 实验一 沿程阻力损失实验.....................................................................................................1 实验二 局部阻力系数实验.....................................................................................................4 实验三 自循环水击综合试验.................................................................................................8 实验一 沿程阻力损失实验 一、实验目的 1、学会测定管道沿程水头损失系数λ的方法。 2、分析圆管恒定流动的水头损失规律，验证在各种情况下沿程水头损失hf与平均流速v的关系以及λ随雷诺数Re和相对粗糙度的变化规律。 3、根据紊流粗糙区的实验结果，计算实验管壁的粗糙系数 n 值及管壁当量粗糙ks值，并与莫迪图比较。 二、实验原理 图3-1 沿程阻力损失实验装置 1—自循环高压恒定全自动供水器 2—实验台 3—回水管 4—水压差计 5—测压计 6—实验管道 7—电测仪 8—滑动测量尺 9—测压点 10—实验流量调节阀 11—供水管与供水阀 12—旁通管与旁通阀 13—稳压筒 管道沿程阻力由达西公式 ： 得： 对于水平等直径圆管可得： 由压差计和电测仪量测，低压差用水压差计量测；高压差用电子量测仪(电测仪)量测。 三、实验步骤 1、实验准备 （1）检查实验装置，连接好实验设备。 （2）开启所有阀门，包括进水阀、旁通阀、流量调节阀。 （3）打开水泵防尘罩，接通电源。 （4）排气。 测压架端软管排气：连续开关旁通阀数次，待水从测压架中经过即可。排气完毕，打开旁通阀。若测压管内水柱过高，可打开测压架顶部放气阀，（所有阀门都打开，）水柱自动降落至正常水位，拧紧放气阀。 传感器端软管排气：关闭流量调节阀，打开传感器端排气阀，传感器内连续出水，关 闭排气阀，排气完成。 关闭流量调节阀，观察测压架内两水柱是否齐平，如果不平，找出原因并排除；如 果齐平，实验准备完成，开始实验。 2、层流实验 （1）全开进水阀、旁通阀、微开流量调节阀，当实验管道两点压差小于2cm(夏天)～3cm（冬天）时，管道内呈层流状态，待压力稳定，用体积法测定流量，同时测量水温、测压管内压差。 （2）改变流量3～4次，重复上述步骤。其中第一次实验压差＝0.5～0.8cm，逐次增加＝0.3～0.5cm。 3、紊流实验 （1）关闭流量调节阀，将电测仪读数（即管道两测点压差）调零。 （2）夹紧测压架两端夹子，防止水流经测压架。 （3）全开流量调节阀、进水阀，适当关小旁通阀开度，增大实验管道内流量，待流量稳定之后，用重量法测定流量，同时测量水温、记录电测仪读数（即两测点压差）。 （4）改变流量5～6次，重复上述步骤。其中第一次实验压差＝50～100cm，逐次增加＝100～150cm，直至流量最大。 4、实验完成，打开所有阀门，关闭电源。 四、实验记录 1、有关常数 实验台号No. ______ _ 圆管直径_______ 测量段长度 cm 常数= 2、实验记录及计算表 次 序 体积 V cm3 时 间 t s 流量 Q cm3/s 流速 cm/s 水 温 ?C 粘度 cm2/s 雷 诺 数 Re 压差cm 沿程 阻力 cm 沿程 阻力 系数 Re2320 h1 h2 1 2 3 4 5 6 7 3、绘图分析 根据实验数据成果分别绘制～曲线，并确定指数关系值的大小。在厘米纸 上以为横坐标，以为纵坐标，点绘所测的～关系曲线，根据具体情况连成一段或几段直线，求厘米纸上直线的斜率。 将从图上求得的值与已知各流区的值(即层流，光滑管流区，紊流