《流体力学》课程实验指导书
流体传动与控制研究所
流体传动与控制实验室
学院：
姓名：
班级：
学号：
指导老师：
武汉科技大学机械自动化学院
二〇##年七月
目 录
实验一、伯努力方程实验…………………………….…………2
实验二、雷诺实验………………………………….………………5
实验三、沿程水头损失实验……………………………. ……….7
实验一伯努力方程实验
一、 实验目的要求
1．验证伯努力方程；
2．通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研讨，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、 实验装置
本实验的装置如下图所示。
本仪器测压管有两种：
1．毕托管测压管（表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H＇与断面总水头
不同，（因一般u ≠ v），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中未标*者），用以定量量测测压管水头。
实验流量用阀13调节，流量由体积时间法（量筒、秒表另备）、重量时间法（电子称另备）或电测法测量（以下实验类同）。
三、 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（i＝2，3，……，n）
取α1=α2=…αn=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管水头和总水头。
四、 实验方法与步骤
1．熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，那些是毕托管测压管，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，检查调节阀关闭后所有测压管水平面是否齐平。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）位置水头、压强水头之间的相互关系； 3）测点（2）、（3）测管水头同否？为什么？ 4）测点（12）、（13）测管水头是否不同？为什么？ 5）当流量增加或减少时测管水头如何变化？
4．调节阀13开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量（毕托管供演示用，不必测记读数）。
5．改变流量2次，重复上述测量。其中一次阀门开度大到使19号测管液面接近标尺零点。
五、 实验数据
1．记录有关常数 实验台号 No. ______
均匀段 D1= cm 缩管段 D2= cm 扩管段 D3= cm
水箱液面高程 
0= cm 上管道轴线高程 z= cm
表1 管径记录表
2．量测并记入表2。
表2 测压管水头（或静水头）（）数值及速度水头，总水头（
）表
（基准面选在标尺的零点上） 单位：cm
六、 实验报告要求：
1．介绍实验装置组成及实验方法。
2．将所测实验数据填入上表，计算速度水头和总水头。
3．绘制上述成果中最大流量下的总水头线E-E（测点10、11数据不用）和测压管水头线P-P（测点10、11、13数据不用）（轴向尺寸参见图2，总水头线和测压管水头线可以绘制在图2上）。
图 2
七、 思考题：
1．测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？
2．流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？
3．毕托管所显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都略有差异，试分析其原因。
实验二雷诺实验
八、 实验目的要求
1．观察层流、紊流的流态及其转换特征；
2．测定临界雷诺数，掌握园管流态判别准则；
3．学习古典流体力学中应用无量纲参数进行实验研究的方法，并了解其实用意义。
九、 实验装置
本实验的装置如下图所示。
供水流量由无级调速器调控使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进水前水体稳定度。本恒压水箱还设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到3～5分钟。有色水经有色水水管5注入实验管道8，可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染，有色指示水采用自行消色的专用色水。
十、 实验原理
十一、 实验方法与步骤
1．测记本实验的有关常数。
2．观察两种流态。
打开开关3使水箱充水至溢流水位，经稳定后，微微开启调节阀9，并注入颜色水于实验管内，使颜色水流成一直线。通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态，然后逐步开大调节阀，通过颜色水直线的变化观察层流到紊流的水力特征，待管中出现完全紊流后，再逐步关小调节阀，观察由紊流转变为层流的水力特征。
3．测定下临界雷诺数。
⑴将调节阀打开，使管中呈完全紊流，再逐步关小调节阀使流量减小。当流量调节到使颜色水在全管刚呈现出一稳定直线时，即为下临界状态；
⑵待管中出现临界状态时，用体积法或电测法测定流量；
⑶根据所测流量计算下临界雷诺数，并与公认值（2320）比较，偏离过大，需重测；
⑷重新打开调节阀，使其形成完全紊流，按照上述步骤重复测量不少于三次；
⑸同时用水箱中的温度计测记水温，从而求得水的运动粘度。
注意： a、每调节阀门一次，均需等待稳定几分种； b、关小阀门过程中，只许渐小，不许开大； c、随出水流量减小，应适当调小开关（右旋），以减小溢流量引发的扰动。
4．测定上临界雷诺数。
逐渐开启调节阀，使管中水流由层流过渡到紊流，当色水线刚开始散开时，即为上临界状态，测定上临界雷诺数1～2次。
十二、 实验数据
1．记录、计算有关常数： 实验装置台号 No. ______
管径 d = cm， 水温 t = ℃
运动粘度
计算常数 K = s/ cm3
2．整理、记录计算表
十三、 实验报告要求：
4．介绍实验装置组成及实验方法。
5．将所测实验数据填入上表，计算雷诺数。
十四、 思考题：
1．为何认为上临界雷诺数无实际意义，而采用下临界雷诺数作为层流与紊流的判据？实测下临界雷诺数为多少？
2．雷诺实验得出的园管流动下临界雷诺数为2320，而目前一般教科书中介绍采用的下临界雷诺数是2000，原因何在？
实验三沿程水头损失实验
十五、 实验目的要求
4．加深了解园管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律；
5．掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法。
十六、 实验装置
本实验的装置如下图所示。
低压差用水压差计量测；高压差用电子量测仪量测。
本实验装置配备有：
1．自动水泵与稳压器 自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气—水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机，过低时能自动开。离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐，经稳压后再送向实验管道。
2．旁通管与旁通阀 水泵具有供水流量小时时开时停的特性，供水器设有与蓄水箱直通的旁通管，通过分流使水泵持续稳定运行，使供水压力稳定。旁通管上设有旁通阀，调节水流量。
3．稳压筒 为了简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接由2只充水（不满顶）之密封立筒组成。
4．电测仪 有压力传感器和主机两部分组成。经由联通管将其接入测点。压差读数（以厘米水柱为单位）通过主机显示。
十七、 实验原理
由达西公式 
， 得
十八、 实验方法与步骤
准备Ⅰ 对照装置图和说明，搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理；检查蓄水箱水位是否够高及旁通阀12是否已关闭。否则予以补水并关闭阀门；记录有关实验常数；工作内径d和实验管长L（标志于蓄水箱）。
准备Ⅱ 启动水泵。本供水装置采用的是自动水泵，接通电源，全开阀12，打开供水阀11，水泵自动开启供水。
准备Ⅲ 调通量测系统。
1．加紧水压计止水夹，打开出水阀10和进水阀11，关闭旁通阀12，启动水泵排除管道中的气体。
2．全开阀12，关闭阀10，松开水压计止水夹，并旋松水压计之旋塞F1，排除水压计中的气体。随后，关阀11，开阀10，使水压计的液面降至标尺零指示附近，即旋紧F1。再次开启阀11并立即关闭阀10，稍候片刻检查水压计是否齐平，如不平则需要重调。
3．水压计齐平时，则可旋开电测仪排气旋钮，对电测仪的连接水管通水、排气，并将电测仪调至“000”显示。
4．实验装置通水排气后，即可进行实验测量。在阀12、阀11全开的前提下，逐次开大出水阀10，每次调节流量时，均需稳定2～3分钟，流量愈小，稳定时间愈长；测流时间不小于8～10秒；测流量的同时，需测记水压计（或电测仪）、温度计（温度表应挂在水箱中）等读数：
层流段：应在水压计△h～20mmH2O（夏季）[△h～30mmH2O（冬季）]量程范围内，测记3～5组数据。
紊流段：夹紧水压计止水夹，开大流量，用电测仪记录hf值，每次增量可按△h～100cmH2O递加，直至测出最大的hf值。阀的操作次序是当阀11、阀10开至最大后，逐渐关闭12，直至hf显示最大值。
5．结束实验前，应全开阀12，关闭阀10，检查水压计与电测仪是否指示为零，若均为零，则关闭阀11，切断电源。否则，表明压力计已进气，需重做实验。
十九、 实验数据
1．有关常数： 实验装置台号 No. ______
圆管直径 d = cm， 量测段长度L= 85 cm
2．记录及计算
二十、 实验报告要求：
1．介绍实验装置组成及实验方法。
2．将所测实验数据填入上表，计算表中各数据。
第二篇：新流体力学实验指导书
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14