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《流体力学》课堂实验指导书
课程中文名称:流体力学
课程英文名称:FluidMechanics
课程编号:020060150
适用专业:新能源科学与工程
学时数:32
学分数:2
课程类别:专业课程
应开课学期:第四学期
实验一:不可压缩流体恒定流能量方程(伯努利方程)实验
实验类型:综合型实验学时:2实验要求:5人/组
一、实验目的
1.加深理解实际流体恒定总流的伯努利方程与能量损失之间的关系;
2.通过实验对诸多水力现象进行分析研讨,进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性;
3.掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。
二、实验内容
1.测定流体流动的流速、流量、压强等水力学参数;
2.观察有压管流中动水力学的能量转换现象;
3.建立实际流体恒定总流的伯努利方程与能量损失之间的关系。
三、仪器设备
本实验的装置如图1.1所示。
图1.1自循环伯诺利
图1.1自循环伯诺利方程实验装置图
1.自循环供水器;2.实验台;3.可控硅无线调速器;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.实验流量调节阀
.
本仪器测压管有两种:
(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,须注意一般情况下与断面总水头不同(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1.1未标*者),用以定量量测测压管水头。
实验流量用阀13调节,流量由智能化数显流量计直接读出(以下实验类同)。
四、实验原理、方法、手段和步骤
1.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a1=a2=…an=1,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v及,从而即可得到各断面测压管水头和总水头。
2.实验方法和步骤
(1)熟悉实验设备,分清哪些测压管是普通测压管,哪些是毕托管测压管,以及两者功能的区别。
(2)打开开关供水,使水箱充水,待水箱溢流,整个实验过程水箱始终都要处于溢流状态。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。
(3)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):测点(2)、(3)测压管水头同否?为什么?3):测点(10)、(11)测管水头是否不同?为什么?)4):测点(6)、(7)测管水头怎样?为什么?5):当流量增加或减少时测压管水头如何变化?
(4)调节阀13开度,使19号测压管液面在标尺6cm上下,待流量及测压管水头高度稳定后,测记各测压管液面读数(由于所有测点都在同一基准面上,在标尺上直接读取数据),同时测记流量计所显示的流量(毕托管供演示用,不必测记读数),记入表1.2中。
(5)再改变流量1次,使阀门开度开到最大(这时19号测压管在标尺上已没有读数,就记为零读数),重复上述测量,把数据记入表1.2中。
(6)也就是测压管水头测记完后根据表2.3(1)的要求求出断面的速度水头,最后在表1.3(2)里叠加出总水头()。(提示:重力加速度g取980)。
五、实验结果处理
(1)把有关常数记入表1.1。
表2.1D1=cm;D2=cm;D3=cm
测点编号
1*
2
3
4
5
6*
7
8*
9
10
11
12*
13
14*
15
16*
17
18*
19
测点所在管道管径cm
注:(1)测点6、7所在断面内径为D2,测点16、17为D3,余均为D1。
(2)标“*”者为毕托管测点
(3)测点2、3为直管均匀流段同一断面上的两个测压点,10、11为弯管非均匀流段同一断面上的两个测点。
(2)量测并记入表1.2。
表2.2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
cm3/s
实
验
次
序
1
Q1=
2
Q2=
(3)计算流速水头和总水头。
表2.3计算数值表
(1)流速水头注:g取980
管径D
(cm)
Q1=(cm3/s)
Q2=(cm3/s)
A
(cm2)
(cm/s)
(cm)
A
(cm2)
(cm/s)
(cm)
D1=
D2=
D3=
(2)总水头(
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