同济大学流体力学实验报告.doc

流体力学实验报告 专业：土木工程 学号：1450878 姓名：吴 飞 一.伯努力方程实验 实验目的要求 验证流体恒定总流的能量方程； 通过对动水力学现象的实验分析研讨，掌握有压管流中动水力学的能量转换特性； 掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。 实验装置 1.自循环供水器 1.自循环供水器 2. 实验台 3.调速器 4.溢流板 5.稳水孔板 6.恒压水箱 7.测压计 8.滑动测量尺 9.测压管10.实验管道 11.测压点 12.毕托管 13.流量调节阀 1、毕托管测压管（表2.1中标*的测压管），用以测读毕托管探头对准点的总水头（），须注意一般情况于断面总水头H（）不同（因一般），它的水头线只能定性表示总水头变化趋势； 2、普通测压管（表2.1未标*者），用以定量量测测压管水头。 实验流量用阀13调节，流量由体积时间法（量筒、秒表另备）、重量时间法（电子称另备）或电测法测量。 实验原理 在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。可以列出进口断面（1）至另一断面（i）的能量方程式（i＝2，3，……，n） 取，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速及，从而即可得到各断面测管水头和总水头。 实验方法与步骤 熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。 打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。如不平则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。 打开阀13，观察思考1）测压管水头线和总水头线的变化趋势；2）位置水头、压强水头之间的相互关系；3）测点（2）（3）测管水头同否？为什么？4）测点（12）（13）测管水头是否不同？为什么？5）当流量增加或减少时测管水头如何变化？ 调节阀13开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量（毕托管供演示用，不必测记读数）。 改变流量2次，重复上述测量。其中一次阀门开度大到使19号测管液面接近标尺零点。 实验成果及要求 1、记录有关常数 均匀段1.40cm 缩管段1.03cm 扩管段2.00cm 表1 管径记录表 测点编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 17 18 19 管径 cm 1.40 1.40 1.40 1.40 1.03 1.40 1.40 1.40 1.40 2.00 1.40 2、记录各点液面高程。 3、测量（）并记入表2.2。 表2 测记（）数值表 {基准面选在标尺的零点上} 单位cm 测点编号 2 3 4 5 7 9 13 15 17 19 Q /s 实验数据 计算流速水头和总水头 流速水头 管径d （cm） Q＝ （/s） Q＝ （/s） A() v(cm/s) (cm) A() v(cm/s) (cm) 1.38 1.02 2.00 (2) 总水头（） 单位：cm 测点编号 2 3 4 5 7 9 13 15 17 19 Q （/s） 实验数据 绘制上述成果中最大流量下的总水头线E-E和测压管水头线 P-P（轴线尺寸参见图2.2，总水头线和测压管水头线可以绘在图2.2上）。 图2.2 二.动量方程实验 一、实验目的要求 验证不可压缩流体恒定流的动量方程； 通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素间相关性的分析研讨，进一步掌握流体动力学的动量守恒定理； 1.自循环供水器 1.自循环供水器 2.实验台 3.可控硅无级调速器 4.水位调节阀 5.恒压水箱 6.管嘴 7.集水箱 8.带活塞的测压管 9.带活塞和翼片的抗冲平板10.上回水管 二、实验装置 自循环供水装置1由离心式水泵和蓄水箱组合而成。水泵的开启、流量大小的调节均由调速器3控制。水流经供水管供给恒压水箱5，溢流水经回水管流回蓄水箱。流经管嘴6的水流形成射流，冲击带活塞和翼片的抗冲平板9，并以与入射角成90°的方向离开抗冲平板。抗冲平板在射流冲力和测压管8中的水压力作用下处于平衡状态。活塞形心水深可由测压管8测得，由此可求得射流的冲力，即动量力Fo冲击后的弃水经集水箱7汇集后，再经上回水管10流出，最后经漏斗和下回水管流回蓄水箱。 为了自动调节测压管内的水位，以使带活塞的平板受力平衡并减小摩擦阻力对活塞的影响，本实验装置应用了自动控制的反馈原理和动摩擦减阻技术，其构造如下： 带活塞和翼片的抗冲平板9和带活塞套的测压管8如图所示，该图是活塞退出活塞套时的分部件示意图。活塞中心设有一细导水管a，进口端位于平板中心，出口端伸出活塞头部，出口方向与轴向垂直。在平板上设有翼片b活塞套上设