流体力学与液压传动实验报告册
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班级：
中国地质大学长城学院工程技术系
机械教研室
实验一：液压系统认知与基本回路的构建实验
一、 实验目的
二、 实验设备
三、 实验内容
1、 （1）用溢流阀、节流阀、换向阀、液压缸、油管等在YCS-A型液压传动演示实验台组成一个简单的液压回路，实现液压缸的往复运动，并绘制液压系统原理图。
（2）系统的组成：
（3）系统的工作原理：
2、 （1）用溢流阀、节流阀、换向阀、液压缸、油管等在YCS-A型液压传动演示实验台组成一个液压缸顺序动作回路，实现两个液压缸的顺序动作，并绘制液压系统原理图。
（2）系统的组成：
（3）系统的功能分析
实验二：液压泵的拆装与性能实验
一、 实验目的：
二、 实验材料：
三、 实验内容：
1、 液压泵的结构原理图：
2、 液压泵的组成及结构特点：
3、 液压泵的工作原理：
4、液压泵的性能实验报告（打印并粘贴实验数据及曲线）
实验三：液压阀的拆装实验
一、实验目的：
二、实验材料：
三、实验内容：
1、液压阀的结构原理图：
2、液压阀的组成及结构特点：
3、液压阀的工作原理：
实验一：液压系统认知与基本回路构建实验
一、 实验目的
1、 了解液压系统组成及功用，分析液压传动的工作原理，并用液压元件图形符号绘制系统原理图。
2、 在实验台上搭接液压回路，使学生能够学会设计合理的液压原理图，选择合适的元件，并在实验室连接个元件，实现系统的功能。
二、 实验设备
本次实验使用的实验设备为YCS—A型液压回路演示实验台，本实验台主要由透明液压元件、快换接头与透明软管组成。可以方便地进行常用的液压基本回路的实验。在实验过程中，可以直观了解液压元件的内部结构、工作过程、控制原理及流动状态。
三、 实验内容
1.（1）用溢流阀、节流阀、换向阀、液压缸、油管等在YCS-A型液压传动演示实验台组成一个简单的液压回路，实现液压缸的往复运动，认清各组成部分的结构类型和特点。
（2）理清各组成部分之间的油路连接方式，分析其工作过程。
（3）利用液压图形符号绘制系统原理图。
（4）分析后理解：
影响液压系统压力形成的因素？
影响液压缸运行速度的参数？
液压缸不工作时系统是如何实现溢流卸荷的？
2.（1）在以下回路中任选一个回路，绘制出液压原理图，并根据提供的液压原理图选择合适的液压元件，到实验台上连接个元件，组成液压回路，实现其动作要求。
A．执行元件：单杆活塞缸（2个），动力元件：液压泵，控制元件：压力继电器、二位四通换向阀。
要求：能实现左右换向；能实现两个执行元件的顺序动作；能控制速度。
B．执行元件：单杆活塞缸（2个），动力元件：液压泵，控制元件：行程开关、二位四通换向阀。
要求：能实现左右换向；能实现两个执行元件的顺序动作；能控制速度。
C．执行元件：单杆活塞缸（2个），动力元件：液压泵，控制元件：行程开关、二位四通换向阀。
要求：能实现左右换向；能实现两个执行元件的顺序动作；能控制速度。
实验报告的内容：
1、 绘制液压系统的工作原理图。
2、 说明液压系统由哪几部分组成？
3、 阐述该系统的工作原理，包括：
1） 执行元件在不同运动状态（左右往复、停止运动）时的油路循环及各元件的工作状态。
2） 进入液压缸的流量变化对液压缸速度的影响。
3） 溢流卸荷的实现。
思考题：
1、当外负载等于零时，为何泵的出口压力不等于零？如何理解系统的压力取决于负载这句话的含义？
2、液压系统工作时泵的输出压力与执行元件工作腔的压力是否相等？为什么？
3、 所设计的液压回路是否实现了其功能？其应用场合有哪些？
实验二：液压泵的拆装实验
一、 实验目的
1、通过对液压泵的拆装，了解各种液压泵的结构、特点，分析其工作原理，顺利拆卸、正确安装，提高拆、装液压元件的能力。
2、通过泵的性能测试实验了解泵的功率特性、效率特性和测试的装置；掌握液压泵主要特性测试原理和测试方法。
二、 实验设备及工具
1、YCS-C型智能实验台，快速管接头，压力传感器等。
2、拆装用工具：齿轮泵、柱塞泵、叶片泵；必要的拆装工具。
三、 实验内容
1、液压泵的拆装：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵。
2、液压泵的性能测试。
四、 实验报告
阐述所拆液压泵的结构特点及工作原理。
齿轮泵
把齿轮泵拆开，仔细观察其结构，注意以下几方面：
① 齿轮泵由哪些零件组成？
② 齿轮泵为什么能吸油和压油？
③ 泵体两端面环形槽起什么作用？
④ 泵的内漏是怎样产生的？、
⑤ 为什么两端盖上铣有两个沟槽？ 对两个沟槽有什么要求？、
⑥ 拆完后，将齿轮泵装好。请注意不要漏件，不要损坏。
2．叶片泵
把叶片泵拆开，仔细观察其结构，注意以下几方面：
① 叶片泵由哪些零件组成？
② 叶片泵为什么能吸油和压油？
③ 泵的内漏是怎样产生的？
④ 叶片泵工作时，其叶片靠什么力量始终顶住定子内圈面上而不产生松脱现象？
⑤ 指出配油盘上的吸油窗和压油窗？
⑥ 转子上的叶片槽为什么朝前倾个角度，为什么不径向开槽？
⑦ 配油盘上油窗处的三角沟槽有什么作用？
拆完后，将叶片泵装好。请注意不要漏件，不要损坏。
3 其它
观察轴向柱塞泵的结构 ，解释吸油和压油原理。
观察径向柱塞泵的构造，解释吸油和压油原理。
观察单作用式叶片泵的构造，解释吸油和压油原理。
4、打印泵的性能实验结果，粘贴在实验报告册中。
五、 泵的性能实验步骤：
测试项目选择
在【测试项目选选择】内，鼠标点击编辑框，出现下拉式菜单呈现实验操作项目，如图4所示。用户根据实验步骤的要求选定一个测试操作项目进行实验。软件设计的液压泵性能实验的测试操作项目有：显示系统液压原理图、测试泵的空载排量、测试泵的基本性能、实验结果表显示、实验曲线显示、实验报告输出、删除实验记录、实验结果查询、电机效率查询等。
测试泵的基本性能
液压泵性能实验采用逐点测试方法进行的，即手工将液压泵调到预定工作点，在每个工作点计算机自动地对泵的相关工作参数进行数据采集和记录。在测试前，用户必须在输入测试参数：【测试次数】编辑框填入测试次数、测试数据文件的目录和文件名（必须是 .txt格式）。
在测试操作时，实验人员每调整好液压泵的一个工作点后，鼠标点击一次【数据记录】，计算机自动对液压泵的相关传感器进行一次数据采集并记录到设置的数据文件中产生一条记录，同时【记录次数】内的数加1，【记录】灯改变一次颜色。当已测试次数达到设定值时，测试自动停止。
图4 实验项目选择界面
实验报告输出
YCS-C智能型液压综合实验台软件具有对实验数据进行计算处理、自动生成实验报告和打印输出等功能。用户可在【测试泵的基本性能】【实验结果表显示】【实验曲线显示】等项目运行后，进行【实验报告输出】操作。这时用户必须相应的栏目内填写：实验报告存贮的路径和文件名（. html格式）、实验报告编号、实验人员姓名、指导教师姓名、油液温度等。
修改数据文件
软件具有对实验文件数据记录进行删除修改功能。用户须在实验数据修改内，填写要修改的测试数据文件名和要删除的记录号，然后可进行【删除实验记录】操作。
实验结果查询
软件具有对已完成测试的实验结果数据和实验曲线进行查询的功能。用户须在实验结果查询内，填写要查询的测试数据文件名；用鼠标将拨动开关置于[表格]，执行后，在界面显示区内出现测试结果表；若将拨动开关置于[图形]，执行后，在界面显示区内出现实验曲线。
测试软件操作
在【测试项目选选择】内，鼠标点击编辑框，出现下拉式菜单呈现实验操作项目，依次次选择测试项目，做好测试准备工作后，鼠标按【项目运行】键执行该项目的操作。在任何情况下，鼠标按【退出】键，自动退出软件运行。
显示系统原理图
鼠标点击测试项目选择，选择【显示系统原理图】，然后鼠标点击测试项目选择【项目运行】键，显示区内呈现液压泵性能测试的液压原理图和测试方法说明，实验人员根据所显示的液压原理图，准备液压元件、传感器、管件等，并接好回路。
测试泵的基本性能
用户在接好回路调好泵的工作参数后，即可开始测试。用户输入测试参数；鼠标选择测试项目选择的【测试泵的基本性能】；鼠标点击测试项目选择【项目运行】，测试系统进入测试状态，实时显示参数内的数字在不断更新。在预定的工作点，用户鼠标点按【数据记录】，计算机自动将实验数据记录在实验数据表。
实验结果表显示
用户在完成测试后，鼠标选择测试项目选择的【实验结果表显示】；鼠标点击测试项目选择【项目运行】，显示区自动切换，显示实验结果表，如图5所示，用户可以通过实验结果表了解这次实验数据和结果。
图5 实验结果表显示界面
实验曲线显示
用户在完成测试后，鼠标选择测试项目选择的【实验曲线显示】；鼠标点击测试项目选择【项目运行】，显示区自动切换，显示实验曲线：液压泵效率(容积效率、机械效率和总效率)，液压泵功率特性曲线，如图6所示，用户可以通过实验曲线直观地了解这次实验结果。
图6 实验曲线显示界面
实验报告输出
用户在完成测试后，需要输出实验报告，可在实验报告输出内填写实验报告存储路径和文件名、实验报告编号等。用户鼠标选择测试项目选择的【实验报告输出】；鼠标点击测试项目选择【项目运行】，计算机自动将实验数据整理出实验报告，生成一个超级文本格式（.html）的文件存储在用户设置的目录文件名下，如图7所示，用户可以将该文件拷贝或由打印机输出。
图7 实验报告
删除实验记录
用户在完成测试后，若需要删除一个或几个实验记录，可以做如下操作：
在修改数据文件内，填入所要修改测试数据文件路径和名称；鼠标选择测试项目选择的【删除实验记录】；鼠标点按测试项目选择【项目运行】，显示区自动切换，显示实验数据表；在修改数据文件内，填入所要删除的记录号，鼠标点按【确认】后，该条数据记录从文件中删除。
实验结果查询
用户需要查询过去以做过的实验且数据仍然保留在磁盘上，可以做如下操作：
在实验结果查询内，填入所要查询的测试数据文件路径和名称；在实验结果查询内，选择查询方式：表格或图形；鼠标选择测试项目选择的【实验结果查询】；鼠标点按测试项目选择【项目运行】，显示区自动切换，显示实验结果表（或实验曲线）。
数据采集卡设置
用户可根据实验要求，设置AD通道的起始通道和DO通道。实验所用的AD通道个软件内部已设定，AD通道是连续使用的。DO通道设置用二进制，由所驱动的电磁铁决定。
实验三、液压阀的拆装实验
一、实验目的
对不同液压阀的拆装，了解各种液压阀的结构特点，分析工作原理；顺序拆卸、正确安装，提高拆、装液压元件的能力。
二、实验设备及工具
1、YCS-C型智能实验台，快速管接头，压力传感器等。
2、拆装用工具：方向阀、压力阀、流量阀，必要的拆装工具。
三、实验内容
1、液压阀的拆装：方向阀、压力阀、流量阀。
四、实验报告：
1、阐述所拆液压阀的结构特点及工作原理。
思考题：
1．方向控制阀
观察模型台上的各种方向控制阀，说出其名称、型号和主要技术性能参数。
2．压力控制阀
① 先导式溢流阀
拆开先导式溢流阀，观察其结构，从以下几方面考虑：
阀的孔道是如何连通的？
结合实物说明其工作原理？
说明主阀和锥阀各有什么功能？
两根弹簧各起什么作用？
远程调压孔的位置和作用
拆完后，将先导式溢流阀按原样装好。
② 减压阀
拆开减压阀，观察其结构，从以下几方面考虑：
阀的内外孔道是如何连通的？
根据实物说明减压阀是如何维持出口压力稳定的？
对比溢流阀和减压阀的异同点？
拆完后，将减压阀按原样装好。
3．流量控制阀
① 节流阀
拆开节流阀，观察其结构，从以下几方面考虑：
阀的内外油路是如何连通的？
节流口属于那种结构形式，节流沟槽为什么对称开？
拆完后，将节流阀按原样装好。
② 调速阀
拆开调速阀，观察其结构，从以下几方面考虑：
1）阀内外油路是如何连通的？
2）结合实物说明其工作原理？
阀中减压阀起什么作用 ？ 当负载变化时，如何保证节流阀前后压力差不变？
拆完后，将调速阀按原样装好。
第二篇：流体力学
福州大学土木工程学院本科实验教学示范中心
学生实验报告
流体力学实验
题目：
实验项目1：毕托管测速实验
实验项目2：管路沿程阻力系数测定实验
实验项目3：管路局部阻力系数测定实验
实验项目4：流体静力学实验
实验一 毕托管测速实验
一、实验目的要求：
1．通过对管嘴淹没出流点流速及点流速系数的测量，掌握用测压管测量点流速的技术和使用方法。
2．通过对毕托管的构造和适用性的了解及其测量精度的检验，进一步明确水力学量测仪器的现实作用。
3.通过对管口的流速测量，从而分析管口淹没出流，流线的分布规律。
二、实验成果及要求
实验装置台号 20040268
表1 记录计算表 校正系数c= 1.002 ，k= 44.36 cm0.5/s
三、实验分析与讨论
1．利用测压管测量点压强时，为什么要排气？怎样检验排净与否？
答：若测压管内存有气体，在测量压强时，测压管及其连通管只有充满被测液体，即满足连续条件，才有可能测得真值， 否则如果其中夹有气柱， 就会使测压失真， 从而造成误差。 误差值与气柱高度和其位置有关。对于非堵塞性气泡，虽不产生误差，但若不排除，实验过程中很可能变成堵塞性气柱而影响 量测精度。 检验的方法：是毕托管置于静水中，检查分别与毕托管全压孔及静压孔相连通的两根测压 管液面是否齐平。如果气体已排净，不管怎样抖动塑料连通管，两测管液面恒齐平。
2．毕托管的压头差Δh和管嘴上、下游水位差ΔH之间的大小关系怎样？为什么？
答：由于 
且 
即 
这两个差值分别和动能及势能有关。在势能转换为动能的过程中，由于粘性力的存在而有能量损失，所以压头差较小。
3．所测的流速系数
说明了什么？
答：若管嘴出流的作用水头为
，流量为Q，管嘴的过水断面积为A，相对管嘴平均流速v，则有
称作管嘴流速系数。
若相对点流速而言，由管嘴出流的某流线的能量方程，可得
式中：
为流管在某一流段上的损失系数；
为点流速系数。
本实验在管嘴淹没出流的轴心处测得=0.990，表明管嘴轴心处的水流由势能转换为动能的过程中有能量损失，但甚微。
实验二 管路沿程阻力系数测定实验
一、实验目的要求：
1．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；
2． 掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差及水—水银多管压差计
测量压差的方法；
3．将测得的Re～λ关系值与莫迪图对比，分析其合理性，进一步提高实验成果分析能力
二、实验成果及要求
1．有关常数。 实验装置台号 08010544
圆管直径d= 1.4、1.9、2.6 cm， 量测段长度L=85cm。及计算（见表1）。
2．绘图分析* 绘制lgυ～lghf曲线，并确定指数关系值m的大小。在厘米纸上以lgυ为横坐标，以lghf为纵坐标，点绘所测的lgυ～lghf关系曲线，根据具体情况连成一段或几段直线。求厘米纸上直线的斜率
将从图上求得的m值与已知各流区的m值（即层流m=1，光滑管流区m=1.75，粗糙管紊流区m=2.0，紊流过渡区1.75<m<2.0）进行比较，确定流区。
表1 记录及计算表
三、实验分析与讨论
1． 为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影响
实验成果？
答：在管道中的，水头损失直接反应于水头压力。测力水头两端压差就等于水头损失。如果管道倾斜安装，不影响实验结果。但压差计应垂直，如果在特殊情况下无法垂直，可乘以倾斜角度转化值。
2．据实测m值判别本实验的流动型态和流区。
答：
～
曲线的斜率m=1.8，即
与v1.8成正比，1.75<m<2.0表明流动状态处于紊流过渡区。
3．本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。
答：实验水管为氯乙烯管，其当量粗糙度取为0.002mm，常温下，v=0.893×10-6实验管径为d=（14-26）mm，相应的
=0.000038～0.000071，测得Re=2×103～3×103，由莫迪图可知，流动均处在紊流过渡区与本次实验相符。
实验三 管路局部阻力系数测定实验
一、实验目的要求：
1．掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能；
2．通过对圆管突扩局部阻力系数的表达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的
实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径；
3．加深对局部阻力损失机理的理解。
二、实验成果及要求
1．记录计算有关常数。 实验装置台号No 20085710
d1=D1= 0.96 cm， d2=d3= d4= D2= 1.98 cm，
d5=d6=D3= 1.01 cm， l1—2=12cm， l2—3=24cm，
l3—4=12cm， l4—B=6cm， lB—5=6cm， l5—6=6cm，
= 0.585 ，
= 0.370 。
2．整理记录、计算表。
3．将实测
值与理论值（突扩）或公认值（突缩）比较。
表1 记录表
表2计算表
三、实验分析与讨论
1．结合实验成果，分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系：
1）不同Re的突扩ξe是否相同？
2）在管径比变化相同的条件下，其突扩ξe是否一定大于突缩ξs？
答：由式
及
表明影响局部阻力损失的因素是
和
。由于有
突扩：
突缩：
则有
当 
或
时，突然扩大的水头损失比相应的突然收缩的要大。在本实验最大流量Q下，突然扩大损失较突然缩小损失约大一倍，即hje/hjs=4.61/2.37=1.945。
接近于1时，突然扩大的水流形态接近于逐渐扩大管的流动，因而阻力损失显著减小。
2．结合流动仪演示的水力现象，分析局部阻力损失机理何在？产生突扩与突缩局部阻力损失的主要部位在哪里？怎样减小局部阻力损失？
答：从显示的图谱可见，凡流道边界突变处，形成大小不一的漩涡区。漩涡是产生损失的主要根源。由于水质点的无规则运动和激烈的紊动，相互摩擦，便消耗了部分水体的自储能量。另外，当这部分低能流体被主流的高能流体带走时，还须克服剪切流的速度梯度，经质点间的动能交换，达到流速的重新组合，这也损耗了部分能量。这样就造成了局部阻力损失。
从流动仪可见，突扩段的漩涡主要发生在突扩断面以后，而且与扩大系数有关，扩大系数越大，漩涡区也越大，损失也越大，所以产生突扩局部阻力损失的主要部位在突扩断面的后部。而突缩段的漩涡在收缩断面前后均有。突缩前仅在死角区有小漩涡，且强度较小，而突缩的后部产生了紊动度较大的漩涡环区。可见产生突缩水头损失的主要部位是在突缩断面后。
从以上分析知，为了减小局部阻力损失，在设计变断面管道几何边界形状时应流线型化或尽量接近流线形，以避免漩涡的形成，或使漩涡区尽可能小。如欲减小管道的局部阻力，就应减小管径比以降低突扩段的漩涡区域；或把突缩进口的直角改为园角，以消除突缩断面后的漩涡环带，可使突缩局部阻力系数减小到原来的1/2～1/10。突然收缩实验管道，使用年份长后，实测阻力系数减小，主要原因也在这里
实验四 流体静力学实验
一、实验目的要求：
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。
二、实验成果及要求
1．记录有关常数。 实验装置台号No 20085703
各测点的标尺读数为：
▽B = 2.1 cm，▽C= -2.9 cm，▽D= -5.9 cm，
= 0.0098 N/cm3。
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
是否为常数。
3．求出油的容重。
三、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？
答：测压管水头指
，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。
2．当pB<0时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。
答：1.过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占区域，均为真空区域。
2.同理，过箱顶小不杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。
3.在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3．若再箅一根直尺，试采用另外最简便的方法测定
。
答：最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度
和
，由式
，从而求得
。
4．如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？
答：设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差。如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。
5．过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部液体是同一等压面？
答：不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具有下列5个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件（4），相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。
6．用图1.1装置能演示变液位下的恒定流实验吗？
答：关闭各通气阀门，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由C进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定水流。
7．该仪器在加气增压后，水箱液面将下降δ而测压管液面半升高H,实验时,若以p0=0时的水箱液面作为测量基准,试分析加气增压后,实际压强(H+δ)与视压强H的相对误差值.本仪器测压管内径为0.8cm,箱体内径为20cm.
答：加压后，水箱液面比基准面下降了δ，而同时测压管1、2的液面各比基准面升高了H，由水量平衡有：
因而可略去不计。对单根测压管容器若有D/d<=10或对两根测压管的容器D/d<=7时，便可使ε<=0.01.
表1 流体静压强测量记录及计算表 单位：cm
注：表中基准面选在 C点所在水平面 ZC= 0 cm ZD= -3 cm
表2 油容重测量记录及计算表 单位：cm
* 附录1 实验曲线绘法建议
1．图纸 绘图纸可用普通厘米纸或对数纸，面积不小于12×12cm；
2．坐标确定 若采用厘米纸，取lghf为纵坐标（绘制实验曲线一般以因变量为纵坐标），lgv为横坐标；采用对数纸，纵坐标写hf，横坐标用v，即不写成对数；
3．标注 在坐标轴上，分别标明变量名称、符号、单位以及分度值；
4．绘点 据实验数据绘出实验点；
5．绘曲线 据实验点分布绘制曲线，应使位于曲线两侧的实验点数大致相等，且各点相对曲线的垂直距离总和也不致相等。