流体力学实验报告.doc

附加：实验前用实验报告纸写好预习报告，预习报告包括下方实验内容中的：实验目的、实验内容、数据记录及整理（表格一定要画），报告只写“能量方程实验”！“雷诺实验”暂时不写 能量方程实验 一、实验目的 观察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况，并对实验中出现的现象进行分析，从而加深对能量方程的理解。 掌握一种测量流体流速的方法。 二、实验内容 测出能量方程实验管的四个断面四组测压管的液柱高度，并利用计量水箱和秒表测定流量。 根据测试数据和计算结果，绘出某一流量下的各种水头线，并运用能量方程进行分析，解释各测点各种能头的变化规律。 三、实验设备 综合实验台：由下水箱、水泵、阀、上水箱、有机玻璃管路、测压计、计量水箱等组成，如图1所示。 图1 综合实验台示意图 四、实验步骤 将实验台的各个阀门置于关闭状态；开启水泵，全开上水阀门，使上水箱快速注满水；全开能量方程实验管路的出水阀门，调节上水阀门，使上水箱的水位保持不变，并有少量溢出。 关闭能量方程实验管路的出水阀门，此时能量方程试验管的四个断面四组测压管的液柱应位于同一高度，此为起始总水头，记入数据表中。 调节能量方程实验管路的出水阀门至某一开度(工况1)，测定能量方程试验管的四个断面四组测压管的液柱高度，并利用秒表和计量水箱测定流量，记入数据表中。 改变能量方程实验管路的出水阀门的开度(工况2)，测定能量方程试验管的四个断面四组测压管的液柱高度，并利用秒表和计量水箱测定流量，记入数据表中。 整理实验数据。 五、注意事项 数据测定必须待流体流动稳定时方可读数。 六、数据记录及整理 1．实验数据记录 计量水箱底面积A(cm2)： 表1 流量测定数据记录及整理表 工 况 起始高度h1 (cm) 终了高度h2 (cm) 计量时间t (s) 体积流量Q (m3/s) 工况1 工况2 表2 水头测定数据记录及整理表 工 况 起始总水头(cm) 断 面 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 工况 1 总压水头(cm) 测压管水头(cm) 速度水头(cm) 能量损失(cm) 工况 2 总压水头(cm) 测压管水头(cm) 速度水头(cm) 能量损失(cm) 表3 流速测定数据记录及整理表 工 况 断 面 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 管内径d(cm) 工况 1 平均流速(m/s) 轴心流速(m/s) 平均流速 / 轴心流速 工况 2 平均流速(m/s) 轴心流速(m/s) 平均流速 / 轴心流速 2．实验数据整理 (1) 体积流量： m3/s 注意：式中h1、h2的单位为m，A的单位为m2，t的单位为s。 (2) 速度水头=总压水头-测压管水头 能量损失=前后断面总压水头之差 (3) 平均流速： m/s 轴心流速： m/s 注意：式中Q的单位为m3/s，d的单位为m，的单位为m。 3．绘制总压水头线、测压管水头线 4．实验分析 雷诺实验 一、实验目的 观察流体在管道中的流动状态及其速度分布 测定几种状态下的雷诺数 了解流态与雷诺数的关系 二、实验内容 测量几个状态下流体的体积流量和水温，并计算出相应的雷诺数 绘出雷诺数与流量的关系曲线 测定下临界雷诺数 三、实验设备 综合实验台：由下水箱、水泵、阀、上水箱、有机玻璃管路、测压计、计量水箱等组成，如图1所示。 图1 综合实验台示意图 四、实验步骤 将实验台的各个阀门置于关闭状态；开启水泵，全开上水阀门，使上水箱快速注满水；全开雷诺实验管路的出水阀门，调节上水阀门，使上水箱的水位保持不变，并有少量溢出。 用温度计测量水温。 打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出，颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，此时雷诺实验管中的流动状态为紊流；随着出水阀门的不断关小，颜料水与雷诺实验管中的水渗混程度逐渐减弱，直至颜料水在雷诺实验管中形成一条清晰的线流，此时雷诺实验管中的流动为层流。 逐渐开大雷诺实验管路的出水阀门，按从小流量到大流量的顺序选定若干状态，在每一状态下测量体积流量和水温，并求出相应的雷诺数。 调整出水阀门，使雷诺实验管中的流动处于紊流状态，然后缓缓地逐渐关小出水阀门，观察管内颜色水流的变动情况；当关小到某一程度时，管内的颜料水在雷诺实验管中开始成为一条直的线流，即为紊流转变为层流的下临界状态，测量此时的体积流量和水温，并求出下临界雷诺数。 关闭出水阀门，用手挤压颜料水开关的胶管二到三下，使带有颜色的水在一小段管内扩散到整个断面。然后，再微微打开出水阀门，使管内呈层流流动状态，这时即可观察到水在层流流动时呈抛物线状，演示出管内水流流速分布。 五、注意事项 1．每调节阀门一次，均需等待稳定几分钟。 2．关小阀门过程中，只许渐小，不许开大。 3．随着出水流量的减小，应调小上水阀门，以减少溢流量引发的振动。 六、数据记录及整理 1．实验数据记录 管