孔口与管嘴出流试验土木工程试验教学中心.pptVIP

土木工程专业流 体 力 学 实　验 目　录 雷诺实验 孔口、管嘴出流实验 雷诺实验 实验目的及内容 1.观察水流的层流和紊流的运动现象。 2.学习测量圆管中雷诺数的方法。 3.测定临界雷诺数，分析雷诺数的影响因素。 4.通过实验分析层流和紊流两种流动型态下雷诺数的变化规律。 层流条件下，流体质点不发生各向混杂，流动呈现规则的有秩序的成层流动；紊流条件下，由于粘性力对质点的束缚作用降低，质点容易偏离其原来的运动方向，形成无规则的脉动混杂甚至产生可见尺度的涡旋。在本实验中，颜色水随玻璃管内主流一起流动，颜色水流线代表了管内主流的流动状态。 由流体力学可知：层流紊流流态的判别标准就是下临界雷诺数 Rec，可表示为 ， 式中 d为玻璃管内径；ν 为流体的运动粘性系数，μ为流体的动力粘性系数，为流体的密度，V c 为流体的临界速度。 水的运动粘性系数 ν 与温度的关系为： 1、开启进水开关，向水箱内注水。到达一定水位高度，并保持适当的溢流，使水箱内水位稳定。在实验期间如出现水位变化时，应缓慢调节进水开关确保水箱内水位稳定。 2、打开玻璃管放水开关，待管内空气排出后，松开颜色水开关使颜色水随玻璃管内主流　一起流动。 3、缓慢关小放水开关，同时观察玻璃管内颜色水变动情况，直到颜色水变为一条稳定的直线，此时即　为紊流转变为层流的下临界状态。用量杯和秒表测量流量。 4、开大放水开关，使玻璃管内水流变为紊流状态；重新缓慢关小放水开关，待玻璃管内颜色水变为一条直线时，用量杯和秒表测量此时的流量。 5、重复前述步骤，分别测量出对应的临界流量。 6、实验完成后，整理实验数据，按规定格式撰写实验报告。 孔口与管嘴出流实验 1.了解孔口、管嘴恒定自由出流特征，根据流量公式，计算相关参数，分析流量影响因素。2.在恒定水头下，测定孔口管嘴的流量系数，收缩系数，流速系数并比较它们的流量大小。 1、用游标卡尺记录各孔口、管嘴的出口直径；然后关闭各孔口、管嘴出口。 2、开启进水开关注水；当水位接近水箱最高水位时，首先打开薄壁圆孔口（其余管嘴关闭），调节进水开关，使水位缓慢上升至最高水位，并保持有少量溢流，待水箱水位稳定后，读记该水位高度 H 。 3、在稳定水位下用量水桶、秒表及磅秤测量薄壁圆孔口的流量。 4、用游标卡尺测量流束最小收缩断面处流束直径。 5、关闭薄壁圆孔口，依次打开各管嘴，按照步骤2、3各重复测量两次； 6、 实验完毕，将实验水箱内水全部排尽，整理好仪器设备并放回原处。 　　　　　　水　力　学　实　验　课 * 雷诺实验 ——揭示了水流运动具有层流与紊流两种流态。 当流速较小时，各流层的液体质点是有条不紊地运动，互不混杂，这种型态的流动叫做层流。 当流速较大，各流层的液体质点形成涡体，在流动过程中，互相混掺，这种型态的流动叫做紊流。 层流与紊流的判别 （下）临界雷诺数 雷诺数 或 若ReRek，水流为层流， 若ReRek，水流为紊流， 实验原理 hf 雷诺实验 lgV lghf O 流速由小至大 流速由大至小 θ1 θ2 颜色水 颜色水 颜色水 颜色水 实验原理 实验设备 实验步骤 　实验数据记录　 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 紊流 转变 为层流 流体温度 t（ ℃） 时 间s（秒） 体 积（cm 3 ） 3 2 1 实 验 项 目 实验次数 ? 流动状态 实验结果 ? Re c（实验平均值 ） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 由紊流 转变 为层流 下临界雷诺数Rec 运动粘性系数ν（ cm×cm/s） 临界速度 V c（ cm/s） 流量Q cm×cm×cm/s） 4 3 2 1 计 算 项 目 实验次数 流动状态 讨论 1、为什么要用 Rec来判断流态而不用Vc来判断？ 2、当流量保持不变，玻璃导管直径改变时，沿导管之 Re数是否改变？怎样改变？ 3、如用不同直径的导管，或用不同的液体， Vc和Rec是否改变？ 实验原理 在稳定水位下用量筒及秒表测量各孔口、管嘴的流量。根据孔口、管嘴流速、流量公式，可推倒出相应流速系数、流量系数；在稳定水位下，用卡尺测量孔口流束最小收缩直径 d c , 从而得到 A c。 实验目的和内容 实验设备 1 进水管 2. 水位指示器 3. 进水开关 4.管嘴1 5.管嘴2 6.薄壁圆孔口 8. 水箱 测具