流動狀態(tài)實驗報告

1、中國石油大學（華東）工程流體力學實驗報告實驗日期：20140509成績： 班級：石工1207學號：12021317姓名： 鄭超 教師：李成華同組者：李威昌韋馨林實驗六、流動狀態(tài)實驗一、實驗目的測定液體運動時的沿程水頭損失（hf）及斷面的平均流速；在雙對數(shù)坐標上繪制流態(tài)（hf-v ）曲線圖，找出下臨界點并計算臨界雷諾數(shù)的值。二、實驗裝置本室驗的裝置如圖所示。本實驗所用的設備有流態(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；2.進水管；3.溢流管；4.實驗管路；5.壓差計；6.流量調(diào)節(jié)閥；7.回流管線；8.實驗臺；9.

2、蓄水箱；10.抽水泵；11.出水管三、實驗原理填空液體在同一管道中流動，當速速不同時有層流、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 紊流一中流體的各質(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= 1.75-2.0 )。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 流速關系與層流、紊流的不同。當穩(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0=2。那么從A點到B點的沿程水頭損

3、失為。f，可由能流量方程導 出：h= (Z + P + 圮)-(Z + P + %f 1 Y 2g 2 y 2g=(z + P) (z + P) = h h = Ah、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：p Dv Re =vD 圓管內(nèi)徑；v 斷面平均速度；v 運動粘度系數(shù)當Re Re(上臨界雷諾數(shù))為紊流，Re =400012000之間。cc四、實驗要求有關常數(shù)：實驗裝置編號：No.9實驗管內(nèi)徑：D= 10 _cm；水溫：T= 188 C；水的密度：P = 0.998 g/cm3；動

4、力粘度系數(shù)：目=1.0299 mPa- s；運動粘度系數(shù)：V = 0.0103 cm2/s0 2、以表1-6-1中的第一組數(shù)據(jù)為例，寫出計算實例(包含計算公式、數(shù)據(jù)及結果)。(1 )沿程水頭損失：hf =h2-h1=57.6-16.5=41.1cm運動粘度系數(shù)：v =p /p =1.0299*10-3*104/998=0.0103cm2/s流量：Q =950/12.00=79.17 ml/s斷面平均速度：v =Q/(n D2/4)=79.17/ (3.14*1.02/4) =100.8cm/s雷諾數(shù)：Re =Dv/v =0.01*1.008/(0.0103*10-4)=97913.實驗數(shù)據(jù)記錄

5、處理見表1-6-1。表1-6-1流動狀態(tài)實驗數(shù)據(jù)記錄處理表次數(shù)h/cmh2/cmV/mlt/sQ/ml/sv/cm/shf/cmRe157.616.595012.0079.17100.841.19791267.648.591017.5751.7966.019.16406372.463.892028.1832.6541.68.64038472.765.391031.1229.2437.37.43617573.467.593034.9326.6233.95.93293674.070.276034.9721.7327.73.82688774.271.369034.9619.7425.12.92441

6、874.472.373041.8117.4622.22.12159974.573.077049.2515.6319.91.519341074.773.674058.5312.6416.11.115641175.074.154055.919.6612.30.911951275.074.449066.417.389.40.69131375.274.751085.195.997.60.57401475.475.034080.344.235.40.45231575.475.1330102.283.234.10.33994、在雙對數(shù)坐標紙上繪制*-，的關系曲線圖流動狀態(tài)曲線5、確定下臨界點，找出臨界點速

7、度匕，并寫出計算臨界雷諾數(shù)Re。的過程。v =21.8cm/sRe =Dv/v =0.01*0.218/(0.0103*10-4)=2116五、實驗步驟填空正確排序.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12啟動抽水泵；8).關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。.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，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)P、目；(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高；

8、(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、當實驗進行到過渡段和層流段時，要特別注意流量調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)幅度一定要小， 使得流量及壓差的變化間隔要?。?、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、問題分析液體流動狀態(tài)及其轉(zhuǎn)變說明了什么本質(zhì)問題？答：說明了液體的流動存在阻力，層流狀態(tài)時粘性切應力占主導，主要表現(xiàn)為液體的摩 擦和變形，紊流狀態(tài)時核心區(qū)中附加切

9、應力占主導，主要表現(xiàn)為液體質(zhì)點強烈的紊動和 摻混，臨界狀態(tài)則表現(xiàn)為紊流到層流的過渡。兩種流態(tài)的轉(zhuǎn)變說明了流體流動阻力從量 變到質(zhì)變的發(fā)展過程。為什么在確定下臨界雷諾數(shù)Re c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)？答：因為從層流過渡到紊流與從紊流到層流，臨界流速不同，相應的臨界雷諾數(shù)也不同。 因為下臨界流速比較穩(wěn)定，所以工程中規(guī)定從紊流過渡到層流的較低臨界值作為判別流態(tài) 的依據(jù)。慢慢調(diào)節(jié)的目的是為了保持變化的連續(xù)性，中間不得逆轉(zhuǎn)是因為上下臨界雷諾數(shù) 不同。為什么將臨界雷諾數(shù)Re c作為判斷流態(tài)的準數(shù)？你的實測值與標準是否接近？答：臨界雷諾數(shù)反應了流體的慣性力與粘性力之比，當管徑或者流動介質(zhì)發(fā)生變化時， 臨界流速會發(fā)生變化，而雷諾數(shù)綜合了流速，流體物性和管徑對流態(tài)的影響，所以當管 徑或者流動介質(zhì)發(fā)生變化時，下臨界雷諾數(shù)基本不變，所以將臨界雷諾數(shù)作為判斷流態(tài) 的準數(shù)。我的實測值與標準比較接近。八、心得體會通過這次實驗，