流体流动阻力的测定-实验报告.pdfVIP

实验一 流体流动阻力的测定 摘要：通过实验测定流体在光滑管、粗糙管、层流管中流动时，借助于伯努利方程计 算摩擦阻力系数和雷诺数之间的关系，并与理论值相比较。同时以实验手段计算突然扩大 处的局部阻力，并对以上数据加以分析，得出结论。 一、目的及任务 1.掌握测定流体流动阻力的实验的一般实验方法。 2.测定直管的摩擦阻力系数 及突然扩大管和阀门的局部阻力系数 。 3.测定层流管的摩擦阻力。 4.验证湍流区内摩擦阻力系数 与雷诺数 Re 和相对粗糙度的函数。 5.将所得的光滑管的 -Re 方程与 Blasius方程相比较。  二、基本原理 1.直管摩擦阻力 不可压缩流体 （如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻 力；流体在突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动速度和方向的突然变化，产生局部阻力。 影响流体阻力的因素较多，在工程上采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普 遍意义的结果，其方法如下。 流体流动阻力与流体的性质，流体流经处几何尺寸以及流动状态有光，可表示为     p f （d，l，u， ， ， ） 引入下列无量纲数群 du 雷诺数 Re   相对粗糙度 d l 管子的长径比 d 从而得到 p du  l 2 ( , , ) u  d d  令  （Re， ） d p l  u2 (Re, )  d d 2 可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可用实验方法直接测定。 p l u2 h   f  d 2 式中 hf ——直管阻力，J/Kg； l——被测管长，m； d——被测管内径，m； u——平均流速，m/s；  ——摩擦阻力系数。 当流体在一管径为 d 的圆形管中流动时，选取两个截面，用 U 形压差计测出这两个截面 间的静压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻 力系数的关系式，即可求出摩擦阻力系数。改变流速可测出不同Re 下的摩擦阻力系数，这 样就可得出某一相对粗糙度下管子的 -Re 关系。  ⑴湍流区的摩擦阻力系数  3 5  10