《流体力学、泵与泵站综合实验》实验报告

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第二篇：流体力学实验报告

流体力学实验报告

一、目的与任务

研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律

二、内容、要求与安排方式

研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用。

在·质量守恒 ·动量守恒 ·连续体假设的基础上，根据现场观测、实验室模拟、理论分析、数值计算四个方面入手；填写实验报告。 以分组方式，在教师指导下进行实验。

三、场地与设备

1．实践场地：设计专用教室、结构实验室；

2．所用设备：电阻应变仪、等强度梁、万用表、百分表、电烙铁、磁性表座等；

3．消耗性器材：电阻应变片、502胶水、接线端子、导线、焊锡、焊油、丙酮、棉花等。

雷诺实验

一.实验目的

　　1、观察液体流动时的层流和紊流现象。区分两种不同流态的特征，搞清两种流态产生的条件。分析圆管流态转化的规律，加深对雷诺数的理解。

　　2、测定颜色水在管中的不同状态下的雷诺数及沿程水头损失。绘制沿程水头损失和断面平均流速的关系曲线，验证不同流态下沿程水头损失的规律是不同的。进一步掌握层流、紊流两种流态的运动学特性与动力学特性。

3、通过对颜色水在管中的不同状态的分析，加深对管流不同流态的了解。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。

二.实验设备

　　上图是流态实验装置图。它由能保持恒定水位的水箱，试验管道及能注入有色液体的部分等组成。实验时，只要微微开启出水阀，并打开有色液体盒连接管上的小阀，色液即可流入圆管中，显示出层流或紊流状态。 图7-1自循环液体两种流态演示实验装置图

　　1、自循环供水器；2、实验台；3、可控硅无级调速器；4、恒压水箱；

　　5、有色水水管；6、稳水孔板；7、溢流板；8、实验管道；9、实验流量调节阀

　　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，以提高进口前水体稳定度。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有色水。

三.实验步骤

　　1、开启电流开关向水箱充水，使水箱保持溢流。

　　?

　　2、微微开启泄水阀及有色液体盒出水阀，使有色液体流入管中。调节泄水阀，使管中的有色液体呈一条直线，此时水流即为层流。此时用体积法测定管中过流量。

　　3、慢慢加大泄水阀开度，观察有色液体的变化，在某一开度时，有色液体由直线变成波状形。再用体积法测定管中过流量。 

　　4、继续逐渐开大泄水阀开度，使有色液体由波状形变成微小涡体扩散到整个管内，此时管中即为紊流。并用体积法测定管中过流量。 

5、以相反程序，即泄水阀开度从大逐渐关小，再观察管中流态的变化现象。并用体积法测定管中过流量

文丘里实验

一、实验目的

    1．了解文丘里流量计的工作原理，掌握文丘里流量计的水力特性。

2．观察文丘里管压力水头、速度水头的沿程变化，加深对伯努利方程的理解。

3．测定文丘里管流量系数，掌握应用文丘里流量计量测管道流量和气—水多管压差计量测压差的技术。

二、实验装置

文丘里流量计实验装置如下图所示。

文丘里流量计实验装置图

1．自循环供水器   2．实验台   3．可控硅无级调速器    4．恒压水箱  5．溢流板   6．稳水孔板

7．文丘里管  8．测压计气阀(F₁、F₂)  9．测压计  10．滑尺  11．多管压差计  12．实验流量调节阀

三、实验原理

流体流径文丘里管时，根据连续性方程和伯努利方程

（常数）

　　　　　　              　（常数）

得不计阻力作用时的文丘里管过水能力关系式（1、2断面）

由于阻力的存在，实际通过的流量恒小于。引入一无量纲系数（称为流量系数），对计算所得的流量值进行修正。

在实验中，测得流量和测压管水头差，即可求得流量系数，一般在0.92～0.99之间。

上式中 —仪器常数

—两断面测压管水头差

用气—水多管压差计或电测仪测得，气—水多管压差计测量原理如下图所示。 

    

H₃

                                  

                         

气—水多管压差计原理图

根据流体静力学方程

得　　　　　　　　　　　

则　　

由图可知           

式中，、、、分别为各测压管的液面读数。

四、实验方法与步骤

1．测记各有关常数。   

2．打开测压架上部排气阀F₁、F₂，往测压管2、3内注水至刻度值24.5cm左右，关闭（拧紧）排气阀F₁、F₂。

3．开启水泵电源，给恒压水箱供水。

4．排气。待溢流之后，对实验系统进行排气，方法为：连续开关实验流量调节阀12数次，排尽实验管道内气体；观测传感器一端连接管内是否有气泡，若有，关闭实验流量调节阀12，打开电测仪端排气阀，待连续出水，管道内无气泡即可。排气完毕，关闭实验流量调节阀12。

5．测压架调平及电测仪调零。在恒压水箱内水位恒定（溢流）、关闭实验流量调节阀12状态下，打开测压架上部排气阀F₁、F₂，观测测管h₁、h₄读数是否相等，（允许有1mm误差），不平需调平，待调平之后，关闭（拧紧）排气阀F₁、F₂；同时对电测仪进行调零。

6．调节各测管水柱高度。在恒压水箱内水位恒定（溢流）状态下，全开实验流量调节阀12，此时测压架内测压管1、3水位上升，2、4水位下降。若h₁比h₃高，适当开启测压架上部排气阀F₁，待h₁≈h₃，迅速拧紧排气阀F₁，反之，重复步骤5；若h₄比h₂高，适当开启测压架上部排气阀F₂，待h₂≈h₄，迅速拧紧排气阀F₂，反之，重复步骤5；若在实验流量调节阀12全开状态下，测压管1、3水位过高，或者测压管2、4水位过低，导致读数不在滑尺读数范围之内，可适当关小实验流量调节阀12，保证测压管1、2、3、4读数都在滑尺读数范围之内。

7．实验开始，待水流稳定后，读取各测压管的液面读数h₁、h₂、h₃、h₄，并用体积法或重量法测定流量；逐次关小流量调节阀12，改变流量7～9次，重复上述步骤。注意调节阀门应缓慢，如测管内液面波动时，应取时均值。

静水压强实验

实验目的   1.掌握用测压管测量流体静压强的技能； 2.验证不可压缩流体静力学基本方程； 3.通过对诸多流体静力学现象的实验分析研讨，进一步提高解决静力学实际问题的能力。

实验说明

一. 1.所有测管液面标高均以标尺（测压管2）零读数为基准； 2.仪器铭牌所注▽B、▽C、▽D系测点B、C、D标高；若同时取标尺零作为静力学基本方程的基准，则▽B、▽C、▽D亦为 ZB、ZC、ZD； 3.本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。

二、实验原理

1.在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程z+p/r=const或p=p0+rh 式中： z— 被测点在基准面以上的位置高度； p— 被测点的静水压强，用相对压强表示，对下同； p0— 水箱中液面的表面压强； r— 液体容重； h— 被测点的液体深度。另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系

三、实验方法与步骤

1.搞清仪器组成及其用法。包括： 1) 各阀门的开关； 2）加压方法 关闭所有阀门（包括截止阀），然后用打气球充气； 3）减压方法 开启筒底阀11放水； 4）检查仪器是否密封 加压后检查测管1、2、5液面高程是否恒定。若下降，表明漏气，应查明原因并加以处理。 2.记录仪器号No.及各常熟（记入表1.1） 3.量测点静压强（各点压强用厘米水柱高表示0）。 1）打开通气阀6（此时p0=0），记录水箱液面标高▽0和测管2液面标高▽H（此时▽0=▽H）； 2）关闭通气阀6及截止阀8，加压使之形成p0＞0，测记▽0及； 3）打开放水阀11，使之形成p0＜0（要求其中一次 ,即▽H<▽B），侧记▽0及▽H。 4.测出4#测压管插入小水杯中的深度。 5.测定油比重SO. 1)开启通气阀6，侧记▽0； 2）关闭通气阀6，打气加压（p0＞0），微调放气螺母使U形管中水面与油面交界面齐平，侧记▽0及▽H（此过程反复进行3次）； 3）开启通气阀，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启放水阀11降压（p0＜0）,使U形管中的水面与油面齐平，侧记▽0及▽H（此过程亦反复进行3次）。

四、实验成果及要求

1.记录有关常数。 2.分别求出各次测量时，A、B、C、D点的压强，并选择一基准检验同一静止液体内的任意二点C、D的测压管水头是否为常数。 3.求出油的容重。五、实验分析与讨论 1.同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 2.当pB＜0时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。 3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定r0。