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流体力学实验黄 勇 赵庆贤实验一 流体静力学实验 一、实验目的 1、测定静止液体内部某点的静水压强，加深对流体静力学基本方程式的理解。 2、理解位置水头、压强高度及测压管水头的基本概念，并观察静水中任意两点测压管水头静水头为常数现象。 3、建立液体表面压强的概念，搞清楚绝对压强、相对压强、表压强及真空度等概念。 4、了解在压强相同的条件下不同容重的液体具有不同压强高度值。二、实验装置 流体静力学实验仪：主要由调压筒、贮液容器、U型管压差计、通气阀等组成。图1-1 流体静力学实验仪示意图三、实验步骤 1、熟悉装置，掌握测量过程和操作方法； 2、检查装置的气密性，调节平衡，读取A、B点标高ZA、ZB； 3、打开气阀，此时P0=Pa，平衡后，关闭气阀，提升调压筒，使P0Pa，待稳定后，读取各压差计液面读数记入表1中。 4、保持P0Pa的条件，缓慢提升调压筒，改变容器中压力，重复测量3次。 5、打开气阀，待平衡后，关闭气阀，下调调压筒，使P0＜Pa ，调节三次记录各压差计读数于表1中。四、数据记录及计算表格表1-1 原始数据记录表五、注意事项 1、移动调节筒要缓慢平稳。 2、读数要仔细准确。 3、压力调节的差距尽量拉大，合理策化实验方案。六、思考题 1、如何检验装置的气密性？ 2、在实验过程中，欲使容器中的压强为最大应如何进行操作？ 3、调压筒与贮液容器两液面间压差和各U型管压差之间关系如何，为什么？实验二 雷诺实验一、实验目的 1、观察流体流动的两种状态——层流、紊流； 2、观察流体在不同流动状态下质点的运动规律，并测定其雷诺数(Re)，了解流态和Re的关系； 3、测定流体在圆管中流动时的临界雷诺数(Recr) 。二、实验原理 1、流体流动的状态 a.层流：流速低、流动慢、流体质点平行、不互相混杂、层次分明，颜色水呈直线。 b.紊流：流速大、流动快、流体质点作复杂紊乱的无规则运动。颜色水线破碎、完全与水混合。 c.处于两种状态之间为过渡流，颜色水线曲折、脉动、断续。 2、流态的鉴别及雷诺数的测定 判别流体流动状态的准数——雷诺数Re 或 一般情况下，对于圆管中的液体：Re＜2000为层流，Re为＞2300为紊流。 三、实验装置1.水泵；2.蓄水箱；3.上水阀；4.溢流管；5.高位水箱；6.色液调节阀；7.色液瓶；8.测压板；9.雷诺实验管；10.流量调节阀；11.出水口；12.计量水箱；13.放水阀图2-1 雷诺实验装置四、实验内容及步骤 1、关闭所有阀门，启动水泵。打开上水阀，使恒流水箱充满水。 2、缓慢开启雷诺试验管段的出口调节阀门并打开下游各阀门，使圆管中水在较低流速下稳定流动。 3、微启色液调节阀，使颜色水以微小流束在玻璃管中呈直线流动，测定流量，计算Re，保持颜色水直线状态，再调节测定－次流量。 4、逐渐开大出水阀，观察水从层流到紊流的过度过程及质点的变化，并在这种过渡状态下测定两次流量。 5、继续开大阀门到紊流状态。颜色水与水流完全混合，看不出颜色水线的迹象，测定两次流量，计算Re。 6、再缓慢平稳地把阀门逐渐关小，测定从紊流到层流过渡时的临界流量。 7、关闭颜色水阀，停泵，结束实验。五、数据记录及计算项目表 雷诺实验管段内径： mm 水温： ℃水的运动粘度： m2/s 计量水箱截面积： cm2表2-1 数据记录表 六、注意事项 1、实验中要经常观察水箱恒流情况，保证高位水箱的液位恒定。 2、阀门调节要缓慢平稳，尤其在过渡状态时尽量避免设备融碰及振动。 3、在流量从最小逐渐到最大，或从最大到最小的调节过程中，阀门只允许往一个方向旋转，中间不得逆转。七、思考题 1、从层流到紊流与从紊流到层流所测得的雷诺数是否相同？为什么？ 2、如果实验装置不变，改用其他液体为流动介质，或改变管径，其临界雷诺数是否改变？为什么？实验三 能量方程实验一、实验目的 1、加深对总水头、测压管水头、水头损失等概念的理解。 2、观察流体流经能量方程试验管时能量的转化情况，对实验中出现的现象进行分析，加深对能量方程式的理解。 3、测定水流各项水头和水头损失，绘制测压管水头线和总水头线。 4、掌握一种测量流体流速的方法，熟悉毕托管测流速的原理。二、实验原理 1、对于理想流体的流动，有： 流体的总机械能保持不变，总水头线是一条水平直线。 2、对于实际流体，由于流体的粘滞性和水流紊动，一定会产生水头损失。所以，粘性流体总流的伯努利方程为：三、实验步骤 1、熟悉装置，看懂流程，了解实验的大体过程。 2、关闭所有阀门，启动水泵，缓慢开启上水阀门，使上位水箱保持恒定液位，溢流管中有一定量的溢流。 3、开启能量方程管进口阀门（即流量调节阀）及下游各阀门，使水流流过能量方程试验段。对试验管段及各断面处