浙江大學實驗報告(流體力學)

1、本科實驗報告（流體力學）姓名:學院:系:專業(yè):學號:指導教師:2019年 12月 30日M尸a步實驗報告課程名稱：流體力學 實驗類型：驗證性實驗項目名稱：（一）流體靜力學綜合型實驗實驗日期： 2019 年 11月 13日一、實驗目的和要求1 .掌握用測壓管測量流體靜壓強的技能；2 .驗證不可壓縮流體靜力學基本方程；3 .測定油的密度；4 .通過對諸多流體靜力學現(xiàn)象的實驗觀察分析，加深流體靜力學基本概 念理解，提高解決靜力學實際問題的能力。二、實驗內(nèi)容和原理1.在重力作用下不可壓縮流體靜力學基本方程z + p/ pg = C 或 p = p 0 + pgh式中：z被測點相對基準面的位置高度；p被

2、測點白靜水壓強（用相對壓強表示，以下同）po水箱中液面的表面壓強； 液體密度；h被測點的液體深度。2.油密度測量原理方法一：測定油的密度p 0,簡單的方法是利用實驗裝置的 U型測 壓管8,再另備一根直尺進行直接測量。實驗時需打開通氣閥4,使6=0。 若水的密度P w為已知值，由等壓面原理有p 0/ p w = h i/H方法二：不另備測量尺，只利用測管2的自帶標尺測量。先用加壓 打氣球5打氣加壓使U型測壓管8中的水面與油水交界面齊平，有poi = p wghi = p ogH再打開減壓放水閥11降壓，使U型測壓管8中的水面與油面齊平, 有P02 = - p wgh2 = p ogH- p wg

3、H聯(lián)立兩式則有p o/ p w = h i/(h i+h2)三、主要儀器設備圖.1流體靜力學綜合型實驗裝置圖1 .測壓管2.帶標尺測壓管3.連通管 4.通氣閥5.加壓打氣球6 .真空測壓管7.截止閥 8. U型測壓管9.油柱 10.水柱 11.減壓放水閥四、操作方法與實驗步驟1 .定性分析實驗(1)測壓管和連通管判定。按測壓管和連通管的定義，實驗裝置中管1、2、6、8都是測壓管, 當通氣閥關(guān)閉時，管3無自由液面，是連通管。(2)測壓管高度、壓強水頭、位置水頭和測壓管水頭判定。測點的測壓管高度即為壓強水頭p/ p g,不隨基準面的選擇而變位置水頭z和測壓管水頭z + p/ pg隨基準面選擇而變。

4、(3) 觀察測壓管水頭線。測壓管液面的連線就是測壓管水頭線。打開通氣閥4, 此時p0=0, 那么管 1、 2、 3 均為測壓管, 從這三管液面的連線可以看出，對于同一靜止液體 , 測管水頭線是一根水平線。(4) 判別等壓面。關(guān)閉通氣閥4,打開截止閥7,用打氣球稍加壓，使p pg為0.02m左右 , 判別下列幾個平面是不是等壓面:a.過C點作一水平面，相對管1、2、8及水箱中液體而言，這個水平面是不壓面?b.過U型管8中的油水分界面作一水平面，對管8中液體而言，這個水平面不是等壓面?c. 過管 6 中的液面作一水平面, 對管 6 中液體和方盒中液體而言,該水平面不是等壓強?根據(jù)等壓面判別條件:

5、質(zhì)量力只有重力、靜止、連續(xù)、均質(zhì)、同一水平面?？膳卸ㄉ鲜鯾、c是等壓面。在a中，相對管1、2及水箱中液體而言 , 它是等壓面, 但相對管8 中的水或油來講, 它都不是同一等壓面。(5) 觀察真空現(xiàn)象。打開放水閥11 減低箱內(nèi)壓強, 使測管 2 的液面低于水箱液面, 這時箱體內(nèi) p00、p00與Pb 0211.7522.5010.7520.4025.4028.4022.5022.50311.6035.3023.7033.2038.2041.2035.3035.30po 0(其中一次PB 0 ,且U型管中水面與油111.5520.609.059.32/P 0 = 0.876 P W211.4020

6、.959.55水交界囿齊平311.4520.809.35p0 0。這是因為水在流動過程中，依據(jù)一定邊界條件，動能和勢 能可相互轉(zhuǎn)換。測點5至測點7,管收縮，部分勢能轉(zhuǎn)換成動能，測壓管水頭線 降低。測點7至測點9,管漸擴，部分動能又轉(zhuǎn)換成勢能，測壓管水頭線升高。而據(jù)能量方程E1=E2+hw1N, hw1/為損失能量，是不可逆的，即包有 hw1/0,故E2恒小于Ei,總水頭線不可能回升?？偹^線下降的坡度越大，即 J越大， 表明單位流程上的水頭損失越大，如漸擴段和閥門等處，表明有較大的局部水頭 損失存在。P但總水頭線變化一直處于下降趨勢，測壓官水頭為Z +y，而總水頭為P V2Z +P+ 0測壓管

7、水頭對應液體流動的總勢能, 總水頭對應機械能,液體是從 2g總機械能大的地方流向總機械能小的地方。2 .閥門開大，使流量增加，測壓管水頭線有何變化？為什么？答：(1)流量增加，測壓管水頭線總降落趨勢更顯著。這是因為測壓管水2頭Hp=Z+ = E- = E-Qk，任一斷面起始時的總水頭 E及管道過流斷p2g2gA2面面積A為定值時，Q增大，匚就增大，則Z +E必減小。而且隨流量的增加 2g阻力損失亦增大，管道任一過水斷面上的總水頭 E相應減小，故Z+2的減小更 加顯著。(2)測壓管水頭線的起落變化更為顯著。因為對于兩個不同直徑的相應過水斷面，管中水流流速過快時為紊流，兩個斷面之間的損失系數(shù)接近于

8、常數(shù)，管道斷面為定值，故 Q增大，H亦增大，測 壓管水頭線的起落變化就更為顯著。3 .由畢托管測量的總水頭線與按實測斷面平均流速繪制的總水頭線一般都 有差異，試分析其原因。答：與畢托管相連通的測壓管有 1、6、8、12、14、16和18管，稱總壓管。總壓管液面的連續(xù)即為畢托管測量顯示的總水頭線，其中包含點流速水頭。而實2際測繪的總水頭是以實測的z+R值加斷面平均流速水頭繪制的。據(jù)經(jīng)驗資 2g料，對于圓管紊流，只有在離管壁約0.12d的位置，其點流速方能代表該斷面的 平均流速。由于本實驗畢托管的探頭通常布設在管軸附近，其點流速水頭大于斷 面平均流速水頭，所以由畢托管測量顯示的總水頭線，一般比實際

9、測繪的總水線 偏局。4 .為什么急變流斷面不能被選作能量方程的計算斷面？由于能量方程推導時的限制條件之一是 質(zhì)量力只有重力”，而在急變流斷面 上其質(zhì)量力，除重力外，還有離心慣性力，故急變流斷面不能選作能量方程的計 算斷面。八、注意事項1 .各自循環(huán)供水實驗均需注意：計量后的水必須倒回原實驗裝置的水斗內(nèi)， 以保持自循環(huán)供水（此注意事項后述實驗不再提示）。2 .穩(wěn)壓筒內(nèi)氣腔越大，穩(wěn)壓效果越好。但穩(wěn)壓筒的水位必須淹沒連通管的 進口，以免連通管進氣，否則需擰開穩(wěn)壓筒排氣螺絲提高筒內(nèi)水位； 若穩(wěn)壓筒的 水位高于排氣螺絲口，說明有漏氣，需檢查處理。3 .傳感器與穩(wěn)壓筒的連接管要確保氣路通暢， 接管及進氣口

10、均不得有水體進 入，否則需清除。4 .智能化數(shù)顯流量儀開機后需預熱 35分鐘。M尸a祟實驗報告課程名稱：流體力學 實驗類型： 驗證性實驗項目名稱：（三）文丘里綜合型實驗實驗日期： 2019年12月25 日一、實驗目的和要求1、了解文丘里流量計的構(gòu)造、原理和適用條件，率定流量因素以。2、掌握應用氣一水多管壓差計量測壓的方法3、通過確定文丘里流量計最大允許過流量的設計性實驗，體驗理論分析和實驗 相結(jié)合的研究過程。二、實驗內(nèi)容和原理根據(jù)能量方程式和連續(xù)性方程式，可得不計阻力作用時的文氏管過水能力關(guān)系式式中：Ah為兩斷面測壓管水頭差 由于阻力的存在，實際通過的流量 Q恒小于Q。今引入一無量綱系數(shù) 產(chǎn)Q

11、/Q（N稱為流量系數(shù)），對計算所得的流量值進行修正即2 = *7=陽耐另，由水靜力學基本方程可得氣一水多管壓差計的Ah為必=南一高+也一質(zhì)三、主要儀器設備11圖1文丘里綜合型實驗裝置圖I .自循環(huán)供水器2.實驗臺 3.水泵電源開關(guān)4.恒壓水箱5.溢流板6.穩(wěn)水孔板 7.穩(wěn)壓筒8.智能化數(shù)顯流量儀9.傳感器10.文丘里流量計II .壓差計氣閥12.壓差方f13.滑尺 14.實驗流量調(diào)節(jié)閥四、操作方法與實驗步驟I.定量分析實驗一文丘里流量計流盤因數(shù)的測屈與率定實驗方法與步驟：參照基本操作方法，改變流量46次，分別測量壓差和流 顯.數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析參第五部分內(nèi)容。工設計性實驗文丘里流量計最大允許過

12、流量的理論分析與實驗文丘里流量計管喉頸處容易產(chǎn)生真空，最大允許過流量受真空度限制，最大 允許真空度為6。7mH3。，否則翳造成變化與空飩破壞口工程上應用文丘里流量計 時，應檢監(jiān)其地大真空度是否在允許范闈之內(nèi)，本實殆要求通過理論分析+設計實驗方案，處對圄1實驗裝置，通過實險測 量相應參數(shù).確定文丘里流量計真空值不大于6 mH9柒件下供水箱的最大作用水 頭丹。及最大流量皆* 一一、_二二 1理論分折提示；應用伯努利方程，選基準面和計算斷面如圖%取% =/4】一0,對計算斷面五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理1 .記錄有關(guān)信息及實驗常數(shù)實驗設備名稱：文丘里綜合性實驗 實驗臺號： 實 驗者：趙哲、黃力、吳珂、阮佳

13、妮 實驗日期：_2019.12.25di= 1.40x10-2md2= 0.705x10-2m水溫 t= 20.1 C0.01775 1。=21 0.0337t 0.000221t20.0110-4 m2/s,水箱液面高程0= 35.70 x10-2m管道軸線高程Vz= 7.20x10-2m（基準面選在標尺的零點上）2 .實驗數(shù)據(jù)記錄及計算結(jié)果（參表1,表2）表1記錄表次 數(shù)測壓管讀數(shù)（10-2m）流里qV /(10-6m3/s)h1 /10 2mh2 /10 2mh3 /10 2mh4 /10 2m131.7023.6027.9027.0051.7237.1017.7034.0019.801

14、00.8334.0021.0030.6023.9077.3440.2014.2037.5515.50120.9544.659.3042.559.45144.5647.705.9046.055.20158.8表 2 計算表K= 17.87M10-5m2.5/s次 數(shù)qv /(10-6m3/s) h = h1 - h2+h3- h4 /10-2mReqj = (Kh) /(10-6m3/s)q =_qv 晨151.79467853.610.964277.319.7699579.320.9743100.833.69121103.580.9734120.948.0510940123.870.97651

15、44.568.4513076147.850.9776158.882.6514370162.460.977六、實驗結(jié)果與分析按相關(guān)實驗項目的要求，完成方案設計、測量與成果分析。首先要將空氣壓差計的一端與大氣聯(lián)通，這樣就能測量出P2飛的值，但是由于實際測量中無法達到6mH2*以最大作用水頭和最大流量通過計算來確定。實驗時測量某一較大流量下的 H0 h、qv、上 值,帶入到咫即可得到(1 -3 (2- 3,再將真空度6m帶入上述中,即可得到最大作用水頭和最大流量。實驗時測得 d1=0.014m, d2=0.007m,Ho=0.284m, h=0.092m,真空度=0.252m,qv=1. 153X

16、10-4 m3/s將實驗數(shù)據(jù)帶入式子中，解得打一 3 =12.15,- S = 28.04將真空度6m帶入到公式中，得到最 大作用水 頭H0為1m,最大流量qv=250.64Xl0-6m3/s七、分析思考1 .文丘里流量計有何安裝要求和適用條件?流量計要與管道同心墊片要與管道同心，不能凸出于管道中兩根導壓管的最高端的高度要一致要有取壓的根部閥（截止閥）防凍氣體的導壓管應向上引出，液體的應向下引出。2 .本實驗中，影響文丘里流量計流量因數(shù)大小的因素有哪些？哪個因素最 敏感？對本實驗的管道而言，若因加工精度影響，誤將（d20.01 ） m10-2 m值 取代上述d2值時，本實驗在最大流量下的 小值

17、將變?yōu)槎嗌?？由式Q = 找T得。西百國可見本實驗（水為流體）的n值大小與Q、di、d2、Ah有關(guān)。其中di、d2 影響最敏感。3 .為什么計算流量qv與實際流量qv不相等？因為計算流量是在不考慮水頭損失情況下，即按理想液體推導的，而實際流體 存在粘性必引起阻力損失，從而減小過流能力，qvqv,即 6 ,二2 二/ dia2：；弁2,二 3 = 0 dia3： b3 ：c3,根據(jù)量綱和諧原理,m的量綱式為L.i- UaiLTJbiMLJfi分別有L:T:M:1 = a i + bi 3ci、0 = bi0 = ci聯(lián)解得：ai=1,bi=0, ci=0 則同理可解得:d2di-P將各n值代入式(

18、6)得無量綱方程為:吟,di)=0或?qū)懗蒳 = . p/ ： f/d2、 Re) = 2g p/did2MdRe)進而可得流量表達式為二 2d 2_Q = -d2 . 2g h fj 2、Rei)4di式與不計損失時理論推導得到的(8)相似。為計及損失對流量的影響，實際流量在式(3)中引入流量系數(shù)Nq計算，變 為Q = JQ-di2 .2gh/-(d2/di)4 -i(9)4比較(7)、(9)兩式可知，流量系數(shù)也與Re-一定有關(guān)，又因為式中c2/di的 函數(shù)關(guān)系并不一定代表了式（7）中函數(shù)f3所應有的關(guān)系,故應通過實驗搞清與 Re d2/di的相關(guān)性。通過以上分析，明確了對文丘里流量計流量系數(shù)

19、的研究途徑，只要搞清它與Re及d2/di的關(guān)系就行了。由本實驗所得在紊流過渡區(qū)的 % Re關(guān)系曲線（d2/di為常數(shù)），可知% 隨 Re的增大而增大,因包有N2xi05,使%值接近于常數(shù)0.98。流量系數(shù)%的上述關(guān)系，也正反映了文丘里流量計的水力特性。課程名稱：流體力學 實驗類型： 驗證性實驗項目名稱：（ 四）雷諾實驗實驗日期： 2019年12月4日一、實驗目的和要求1 .觀察層流和紊流的流態(tài)及其轉(zhuǎn)換特征。2 .通過臨界雷諾數(shù)，掌握圓管流態(tài)判別準則。3 .掌握誤差分析在實驗數(shù)據(jù)處理中的應用。二、實驗內(nèi)容和原理1883年，宙諾(Osborne RyriHds；)采用類似于圖I所不的實驗裝置,觀察

20、到液 流中存在著層流和湍流兩種流態(tài)*流速較小時，水流有條不紊地呈層狀有序的直 線運動，流層間沒有質(zhì)點混摻，這種流態(tài)稱為層流當流速增大時，流體質(zhì)點作 雜亂無章的無序的直線運動.流層間質(zhì)點混摻，這種流態(tài)稱為湍流.雷諾實驗還 發(fā)現(xiàn)存在著湍流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯呐R界流速x,匕與流體的粘性質(zhì)園管的直徑d有關(guān)-若要判別流態(tài)，就要確定各種情況下的R值，需要對這些相關(guān)因素的不同量 值作出排列組合再分別進行實驗研究，工作量巨大.雷諾實驗的貢獻不僅在于發(fā) 現(xiàn)了兩種流態(tài)，還在于運用量綱分析的原理，得出了員綱為一的判據(jù)一一雷諾數(shù) 心,使問題得以簡化.量綱分析如下；因3fM4根據(jù)里綱分析法有其中質(zhì)是量綱為一的數(shù).寫成量綱關(guān)系為

21、 G d p r第諾實疆完成了管流的流態(tài)從流流過度到層流時的臨界值總值的蒯定，以及是否為常數(shù) 的驗證，結(jié)果表明總值為常數(shù).于電量綱為一的數(shù)與便成了港合于任何管給任何牛頓 流體的流態(tài)由湍流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯呐袚?jù).由于宙諾的貢獻，也定名為雷諾數(shù)正心于是有式中：產(chǎn)為流體流埋；v計算常數(shù)I； K4為流體運動粘度：d為圓管直路如為圓管內(nèi)過流流由代為當流量7LV逐漸變小1流態(tài)從湍流變?yōu)閷恿髁髁坑闪阒饾u增大，流態(tài)從層流變?yōu)橥牧?對應一個下臨界雷諾數(shù)夫小，當數(shù)受外界干擾，數(shù)值不穩(wěn)定諾數(shù)作為判別流態(tài)的標準.對應一個上臨界雷諾數(shù)曲.上臨界雷而下臨雷諾數(shù)#/值比較穩(wěn)定雷諾經(jīng)反復測試,，因此一般以下臨界雷得出圓管流動的下臨

22、界雷諾數(shù)I 5出：jE浙為層*反之為湍 值為2301工程匕一般取網(wǎng)產(chǎn)2g0*當次y超時，管中成猴刀必流*_ , 門 UR對于非阿管流動.雷諾數(shù)可以表示為火把= 式中尺=X/垢R為過流斷面的水力半徑；力為過流斷面面積豐/為濕周,過 流斷面上液體與固體邊界接觸的長度)&以水力半徑作為特征長度表示的雷諾數(shù)也稱為廣義雷諾數(shù)。四、操作方法與實驗步驟1 .定性觀察兩種流態(tài)中啟動水泵供水，使水箱溢流，經(jīng)穩(wěn)定后，微開流量調(diào)節(jié)閥，打開顏色水管道 的閥門，注入顏色水，可以看到圓管中顏色水隨水流流動形成一直線狀，記時的 流態(tài)即為層流.進-步開大流量調(diào)節(jié)閥，流量增大到i定程度時,可見管中顏色 水發(fā)生混摻,直至消色,我

23、明流體質(zhì)點已經(jīng)發(fā)生無序的雜亂運動.這時的流態(tài)即 為湍流,2 .測定下臨界宙諾數(shù)先調(diào)節(jié)管中流態(tài)呈湍流狀，再逐步關(guān)小調(diào)節(jié)閥，每調(diào)生一次流量后，總定一 段時間并觀察其形態(tài)，當顏色水開始形成一直線時，表明由湍流剛好轉(zhuǎn)為層流， 此時管流即為下臨界流動狀態(tài).測定流量，記錄數(shù)顯溫度計所顯示的水溫值，即 可得出下臨界雷諾數(shù).注意，接近下臨界流動狀態(tài)時，流量應微調(diào)，調(diào)節(jié)過程中 流量調(diào)節(jié)閥只可關(guān)小*不可開大*丸測定上臨界雷諾數(shù)先調(diào)節(jié)管中流態(tài)呈層流狀，再逐步開大調(diào)節(jié)閥，每調(diào)節(jié)一次流卡后，穩(wěn)定一 段時間并觀察其形態(tài)，當顏色水開始散開混摻時，表明由層流剛好轉(zhuǎn)為湍流，此 時管流即為上臨界流動狀態(tài)記錄智能化數(shù)顯流量儀的流量

24、值和水溫即可得出 上臨界雷諾數(shù)，注意，流量應微調(diào)，調(diào)節(jié)過程中流量調(diào)節(jié)閥只可開大、不可關(guān)小4 .分析設計實驗任何截面形狀的管流或明渠流、任何牛頓流體流動的流態(tài)轉(zhuǎn)變臨界流速也與 運動粘度f水力半徑出有關(guān)。要求通過量綱分析確定其廣義雷諾數(shù),設計測俄明 渠廣義下臨界雷諾數(shù)的實驗方窠，并根據(jù)上述留管實驗的結(jié)果得出廣義下臨界宙 諾數(shù)值，五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理1 .記錄有關(guān)信息及實驗常數(shù)實驗設備名稱：雷諾實驗儀 實驗臺號： 實驗者：黃力、趙哲、阮佳妮、吳珂 實驗日期：_2019.12.4管徑 d =1.40X10-2 m,水溫 t =18.9oC4運動粘度 V =.2- (m2/s) =0.010345 義

25、 10-4 m2/s1 0.0337t 0.000221t計算常數(shù) K =87.91X 106 s/m32 .實驗數(shù)據(jù)記錄及計算結(jié)果下臨界:&表1 宙偌實臆記錄計算表八驗的 實次顏色水線形 狀流量j(lO*mVsJi1雷諾如Re閥門嬲 撤門以 減（。卜備注聲紊亂一525r及孫減十2。紊亂一3M3463g減，爐紊亂一222、308g減十4/直劭1 7.5小Mig減八下臨界/顏色水線形 狀中流量tlCmVs)*3雷諾數(shù)， Rs閥U底 墉個）或4 藏（J卜備注工4紊亂廣49。*、6800*減小24紊亂32.8.457。+，減小心紊亂廣17.5*2440*減八小豆線小1sl02110.減小下臨界中實驗

26、 次序顏色水線形 於流量事* (lO&n%).雷諾數(shù) Ref閥門峻 撤門或U 減（J K飴注口Ip紊亂心6a5a343皿距2p紊亂一46樂6430減U3產(chǎn)紊亂.255a345W減+,4-直線一16g235g距下臨界4實測卜臨界雷諾數(shù)及心LF均值）=2290實疆 次序，顏色水線形 狀一流量十(lOAnVs*5雷諾數(shù)閥門無度 埴力揭 減Ua備注一直線。13.01830*增一工卡直線/21.84301Dp增/第1直找一3L7&4390增4y紊亂Q37缶5190-增卡上臨界實躺次序顏色水線形 狀一流量/如J (lOmVs)*3雷諾數(shù)，Re（閥門朦 物T）或一 施 U）+,備注/1P直線口3.1p118

27、0*增一2,直線口1552180增.卡3十直線a28缶392W增，4-1直線小適辦4980.增5-紊亂卡43.4+6000解上臨界，實測上臨界雷諾數(shù)（平均值）而上5595/六、實驗結(jié)果與分析 測定下臨界雷諾數(shù)（測量24次，取平均值）；見表.1 測定上臨界雷諾數(shù)（測量12次，分別記錄）；見表1（3）確定廣義雷諾數(shù)表達式及其圓管流的廣義下臨界雷諾數(shù)實測數(shù)值。三次測量取平均值，可得下臨界雷諾數(shù)為 Re = 2200，與公認值Re=2300相比，可得誤差為e 2300 - 22900 =2300%=0.435%Re=K*qvK=88.3*10A6s/mA3測定的臨界流量=16.4*10A-6mA3/s

28、則圓管流的廣義下臨界雷諾數(shù)實測數(shù)值為1448七、分析思考1 .為何認為上臨界雷諾數(shù)無實際意義，而采用下臨界雷諾數(shù)作為層流與湍 流的判據(jù)？上臨界雷諾數(shù)不穩(wěn)定，變化范圍大1200040000下臨界雷諾數(shù)比較穩(wěn)定，約 為2320,因此認為上臨界雷諾數(shù)無實際意義，而采用下臨界雷諾數(shù)作為層流與 紊流的判據(jù)，工程中一般采用2320做為層流、紊流的分界。2 .試結(jié)合紊動機理實驗的觀察，分析由層流過渡到湍流的機理。從紊動機理實驗的觀察可知，異重流（分層流）在剪切流動情況下，分界面 由于擾動引發(fā)細微波動，并隨剪切流動的增大，分界面上的波動增大，波峰變尖， 以至于間斷面破裂而形成一個個小旋渦。 使流體質(zhì)點產(chǎn)生橫向

29、紊動。正如在大風 時，海面上波浪滔天，水氣混摻的情況一樣，這是高速的空氣和靜止的海水這兩 種流體的界面上，因剪切流動而引起的界面失穩(wěn)的波動現(xiàn)象。由于園管層流的流速按拋物線分布，過流斷面上的流速梯度較大，而且因壁面上的流速包為零。相 同管徑下，如果平均流速越大，則梯度越大，即層間的剪切流速越大，于是就容 易產(chǎn)生紊動。紊動機理實驗所見到的波動破裂 旋渦 質(zhì)點紊動等一系列現(xiàn)象，便是流態(tài)從層流轉(zhuǎn)變成紊流的過程顯示。M尸a祟實驗報告課程名稱：流體力學 實驗類型：驗證性實驗項目名稱：（ 五）動量定律綜合型實驗實驗日期：2019年11 月27 日一、實驗目的和要求1 .通過定性分析實驗，加深動量與流速、流量

30、、出射角度、動量矩等因素問相 關(guān)關(guān)系的了解；2 .通過定量測量實驗，進一步掌握流體動力學的動量守恒定理 ，驗證不可壓縮 流體恒定總流的動量方程，測定管嘴射流的動量修正因數(shù)；3.了解活塞式動量定律實驗儀原理、構(gòu)造，啟發(fā)創(chuàng)新思維。二、實驗內(nèi)容和原理恒定總流動量方程為p B B取控制體，因滑動摩擦阻力水平分力Ff90 （即v2xw0）的水力現(xiàn)象。調(diào)整好位置，使反射水流的回射角度一致。以某 動量實驗臺為例，某次實驗測得作用于活塞套園心處的水深=92mm,管嘴作用水頭H0=293.5mm,而相應水流條件下，在取下帶翼輪的活塞前，v2x=0,hc=196mm, 表明v2x若不為零刈動量力影響甚大。因為v2

31、x不為零，則動量方程變?yōu)榫舙 - p B Bp BBa就是說 隨V2及a遞增。故實驗中hco2.定量分析實驗一一恒定總流動量方程驗證與射流動量修正因數(shù)測定實驗實驗方法與步驟：參照基本操作方法，分別測量高、中、低三個恒定水位下的 流量、活塞作用水頭等有關(guān)實驗參數(shù)，實驗數(shù)據(jù)處理與分析參考第五部分內(nèi)容。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理1 .記錄有關(guān)信息及實驗常數(shù)實驗設備名稱： 計算機測控型動量定律實驗儀 實驗臺號：6實驗者：阮佳妮、趙哲、黃力、吳珂 實驗日期：11.27管嘴內(nèi)徑 d=1.195 M10-2m活塞直徑 D= 1.990M10-2m2 .實驗數(shù)據(jù)記錄及計算結(jié)果表1測量記錄及計算表測次管嘴作用水頭H

32、 0 /10-2m活塞作用水 頭hc/10-2m流里qv /(10-6m3/s)流速v / (10-2m/s)動量力F / 10-5N動量修正因數(shù)P128.520.0259.4231.30.6101.02221.515.3224.5200.20.4661.04316.711.8194.4173.30.3601.07六、實驗結(jié)果與分析(1)回答定性分析實驗中的有關(guān)問題。測定管嘴射流的動量修正因數(shù)瓦如表1所示。取某一流量，繪出控制體圖，闡明分析計算的過程 解：取第二次數(shù)據(jù)進行計算由于一故一即有代入數(shù)據(jù)計算得到6=1.04七、分析思考1 .實測B與公認值(p= 1.021.05)符合與否？如不符合，

33、試分析原因。 答：實驗測得的B平均值為1.04,符合公認值。2 .帶翼片的平板在射流作用下獲得力矩，這對分析射流沖擊無翼片的平板 沿x方向的動量方程有無影響？為什么？答：沒有影響。平板附加翼片時，在射流作用下獲得力矩，但在 x方向上不會產(chǎn)生附加力，所以對析射流沖擊無翼片的平板沿 x方向的動量方程沒有影響。3 .如指導書中圖2所示，通過細導水管a的分流，其出流角度為什么需使 之垂直于Vlx?答：為了使通過細導水管a的分流在x軸方向上的速度為00實驗中計算時 所列白是x方向上的動量方程，如果通過細導水管a的分流在x軸方向上的速度 不為0,會對實驗結(jié)果造成較大誤差課程名稱：流體力學 實驗類型：驗證性實驗項目名稱：(七)局部水頭損失實驗實驗日期： 2019年12月4日一、實驗目的和要求1 .學習掌握三點法、四點法測量局部阻力因數(shù)的技能，并將突擴管的實測值與 理論值比較，將突縮管的實測值與經(jīng)驗值比較。2 .通過閥門局部阻力因數(shù)測量的設計性實驗，學習二點法測量局部阻力因數(shù)的方法。二、實驗內(nèi)容和原理流體在流動的局部區(qū)域，如流體流經(jīng)管道的突擴、突縮和閘門等處，由于固體邊界的急劇改變而引起速度分布的變化 ，甚至使主流脫離邊界，形成旋渦區(qū)，從而產(chǎn)生的阻力稱為局部阻 力,由于局部阻力作功而引起的水頭損失稱為局部水頭損失，用hj表示。局部水頭損失是在一段流程上，甚至相當長的