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流体流动阻力系数的测定实验报告

一、实验目的：

1、掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。

2、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力

系数ξ。

3、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系数Re和相对粗糙度的

函数。

4、将所得光滑管的λ—Re方程与Blasius方程相比较。

二、实验器材：

流体阻力实验装置一套

三、实验原理：

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；流体在流过突然扩大、弯

头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然变化，产生局部

阻力。影响流体阻力的因素较多，在工程上通常采用量纲分析

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，流体流经处的几何尺寸以及流动

状态有关，可表示为

fd,l,u,

△P=(ρ,μ,ε)

引入下列无量纲数群。

雷诺数Re=duρ/μ

相对粗糙度ε/d

管子长径比l/d

从而得到

△P/(u)dudld)

ρ2=ψ(ρ/μ，ε/，/

令λ=φ（Re，ε/d）

△P/ld）（Re，d）u/2

ρ=（/φε/2

可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系,这种关系可

h=△P/=ld）u/2

用试验方法直接测定。ρλ（/2

f

式中，h——直管阻力，J/kg

f

l——被测管长，m

d——被测管内径，m

u——平均流速，m/s

λ——摩擦阻力系数。

d

当流体在一管径为的圆形管中流动时，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λ—Re关系。

（1）、湍流区的摩擦阻力系数

f（Re，d）

在湍流区内λ=ε/。对于光滑管，大量实验

证明，当Re在3×10~10范围内，λ和Re的关系遵循Blasius

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