流動狀態(tài)中國石油大學(xué)華東流體力學(xué)試驗報告

1、流動狀態(tài)中國石油大學(xué) ( 華東) 流體力學(xué)實驗報告實驗六、流動狀態(tài)實驗一、實驗?zāi)康? 測定液體運(yùn)動時的沿程水頭損失( hf )及斷面的平均流速 (v) ；2 在雙對數(shù)坐標(biāo)上繪制流態(tài)( hf v )曲線圖，找出下臨界點并計算臨界雷諾數(shù) (Rec) 的值。二、實驗裝置本室驗的裝置如圖所示。本實驗所用的設(shè)備有流態(tài)實驗裝置、量筒、秒表、溫度計及 粘溫表。在圖 1-6-1 橫線上正確填寫實驗裝置各部分的名稱圖 1-6-1 流態(tài)實驗裝置1. 穩(wěn)壓水箱 ；進(jìn)水管溢流管 4. ； 5. 壓差計 ； 6. 流量調(diào)壓閥 7. 回流管線 ； 8. 實驗臺 ；9. 10. 抽水泵 ；11. 出水管；蓄水箱 ；三、實驗

2、原理 填空1 液體在同一管道中流動，當(dāng)速度不同時有層流、紊流兩種流動狀態(tài)。層流的特點 是質(zhì)點互不摻混，成線狀流動。在紊流中流體的各質(zhì)點相互摻混，有脈動現(xiàn)象。不同的流態(tài)，其沿程水頭損失與斷面平均速度的關(guān)系也不相同。層流的沿程水頭損失 與斷面平均流速的一次方成正比；紊流的沿程水頭損失與斷面平均速度的m次方成正比(m= 1.752.0) 。層流與紊流之間存在一個過渡區(qū)，它的沿程水頭損失與斷面平均流速關(guān) 系與層流、紊流的不同。2 當(dāng)穩(wěn)壓水箱一直保持溢流時，實驗管路水平放置且管徑不變，流體在管內(nèi)的流動 為穩(wěn)定流，此種情況下v1=v2。那么從A點到B點的沿程水頭損失為hf,可由能流量方 程導(dǎo)出：v12p2

3、v22hf (si ) lz2 ；漁2gPP(zl 1)(z2 2) hl 112 hPlhl 、h2分別是A點、B點的測壓管水頭，由壓差計中的兩個測壓管讀出。3 雷諾數(shù)(Reynolds Number )判斷流體流動狀態(tài)。雷諾數(shù)的計算公式為：ReDvD 圓管內(nèi)徑；v斷面平均速度；一運(yùn)動粘度系數(shù)當(dāng)血 Ret.'(下臨界雷諾數(shù))為層流，Rec=20002320;二IX門絢XJ之間。(上臨界雷諾數(shù))為紊流，Rec當(dāng)lie Hoc四、實驗要求1 有關(guān)常數(shù)：實驗裝置編號：6實驗管內(nèi)徑：D= 1.0 cm ;水溫：T= 16.6 C；水的密度：0,起賢沱齊日吃；動力粘度系數(shù)：二I.M11?lii

4、卩fj S ；運(yùn)動粘度系數(shù)：。2 、以表1-6-1中的任意一組數(shù)據(jù)為例，寫出計算實例(包含計算公式、數(shù)據(jù)及結(jié)果)。(1 )沿程水頭損失：22v1p2v2hf (zl ) Cz2 )p1(zlpl)(z2p2)hl h2 5-1,7 13,-1 IL3cm(2) 運(yùn)動粘度系數(shù)：(3) 流量:g1.0941210 fi(k 0109536cm2/s0.998868Q(4) 斷面平均速度：VVKJOi- S2. 644ml/s KJV(5) 雷諾數(shù)：Q-1Q4 82. fidl 105. 2261cm/s 2A (.110 2 105,2251 10 2Fc 9606. o0,0109536 10

5、-1Dv3實驗數(shù)據(jù)記錄處理見表1-6-1表1-6-1流動狀態(tài)實驗數(shù)據(jù)記錄處理表4 、在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制卜V的關(guān)系曲線圖圖I hv的關(guān)系曲線圖5 、確定下臨界點，找出臨界點速度vc,并寫出計算臨界雷諾數(shù) Rec的過程。vc=25.049cm/s1 0 ；氐剛 10 2跌譏陰.二 0.0109536 10 -1Dv五、實驗步驟填空正確排序（4）.將流量調(diào)節(jié)閥打開，直至流量最大；（1） 熟悉儀器，打開開關(guān) 12啟動抽水泵；（8）.關(guān)閉水泵電源和流量調(diào)節(jié)閥，并將實驗裝置收拾干凈整齊。（5） 待管內(nèi)液體流動穩(wěn)定后，用量筒量測水的體積，用秒表測出時間。記錄水的體積及所用（2）.向穩(wěn)壓水箱充水使液面恒定，

6、并保持少量溢流；（7）測量水溫，利用水的粘溫表（見附錄B）查出動力粘度系數(shù) 、；（3） 在打開流量調(diào)節(jié)閥前，檢查壓差計液面是否齊平。若不平，則須排氣；的時間，同時讀取壓差計的液柱標(biāo)高；（6）然后再調(diào)小流量。在調(diào)流量的過程中，要一直觀察壓差計液面的變化，直到調(diào)至合適的壓差。再重復(fù)步驟5,共測18組數(shù)據(jù)；六、注意事項1 、在實驗的整個過程中，要求穩(wěn)壓水箱始終保持少量溢流；2 、本實驗要求流量從大到小逐漸調(diào)整，同時實驗過程的中流量調(diào)節(jié)閥閥不得逆轉(zhuǎn)；3 、當(dāng)實驗進(jìn)行到過渡段和層流段流量及壓差的變化間隔要??；4 、實驗點分配要合理，在層流、紊流段各測五個點，過渡狀態(tài)6-8個點。七、問題分析1 液體流動狀

7、態(tài)及其轉(zhuǎn)變說明了什么本質(zhì)問題？流動狀態(tài)的轉(zhuǎn)變在本質(zhì)上表現(xiàn)為受力的不同。流體流動中永遠(yuǎn)存在著質(zhì)點的摩擦與撞 擊現(xiàn)象。在層流狀態(tài)，質(zhì)點摩擦所表現(xiàn)出的粘性力起主要作用；而在湍流狀態(tài)，以質(zhì)點發(fā) 生碰撞引起速度變化而表現(xiàn)的慣性力為主。2 為什么在確定下臨界雷諾數(shù) Rec 的實驗過程中要求從大流量到小流量慢慢調(diào)節(jié)， 且中間不得逆轉(zhuǎn)？（1）當(dāng)從小到大調(diào)節(jié)流量時，流體內(nèi)粘性力與慣性力逐漸接近，當(dāng)兩力作用近似相 等時，流體仍保持原層流狀態(tài)，故當(dāng)流體變?yōu)橥牧?，已?jīng)是慣性力占主導(dǎo)，故此時為上臨 界雷諾數(shù)；反之，若從大到小調(diào)節(jié)流量，當(dāng)發(fā)生流型變化時，粘性力占主導(dǎo)，此時所測雷 諾數(shù)為下臨界雷諾數(shù)。（2）實驗過程中如果逆轉(zhuǎn)，將導(dǎo)致流動狀態(tài)不按下降時的軌跡，導(dǎo)致實驗誤差變大。 因此，要求從大流量到小流量慢慢調(diào)節(jié)，且中間不得逆轉(zhuǎn)3 為什么將臨界雷諾數(shù) Rec 作為判斷流態(tài)的準(zhǔn)數(shù)？你的實測值與標(biāo)準(zhǔn)是否接近？當(dāng)變換管徑或變換流動介質(zhì)時，流動狀態(tài)會發(fā)生變化，及同一種流體在不同管徑的管 道中流動，其臨界速度不同；同一管道中，不同流體流動時，其臨界流速也不同；即使同 一管道同一流體，因流體溫度不同，臨界流速也可能不同 ，因此，用臨界流速來判別流 態(tài)時存在著針對性而且不方便。因此我們采用無因次數(shù)雷諾數(shù)來作為判斷流