中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告

实验日期：              成绩：       

班级：             学号：           姓名：          教师：             

同组者：                  

实验七沿程阻力实验             

一、实验目的

1、掌握测定镀锌铁管管道沿程阻力系数的办法。

2、在双对数坐标纸上绘制λ-Re关系曲线。

3、进一步了解沿程阻力系数随雷诺数的变化规律。

二、实验目的

实验装置本实验采用管流实验装置中的第一根管路，即实验装置中最细的管路。在测量较大压差时采用两用式压差计中的汞-水压差计；压差计较小时换用水-气压差计。

另外，还需要的测量工具有量水箱、量筒、秒表、温度计等。

F1——文丘利流量计； F2——孔板流量计；F3——电磁流量计；

C——量水箱；  V——阀门； K——局部阻力实验管路

图1  管流综合实验装置流程图

三、实验原理

本实验所用的管路水平放置且等直径因此利用能量方程式可以推导出管路两点间的沿程水头损失计算公式为：

由上式可以得到沿程阻力系数的表达式为：

沿程阻力系数在层流时只与雷诺数有关，在紊流时与雷诺数、管壁粗糙度都有关。

当实验管路粗糙度保持不变时，可以得到该管的λ-Re关系曲线

四、实验操作

1、阀门V1完全打开。一般情况下V1是打开的，检查是否开到最大即可。

2、打开阀门V10排气，排气完毕后阀门关闭。

3、打开实验管路左右测点及压差计上方的球形阀，检查压差计左右液面是否齐平，若不齐平需排气。

4、用打气筒将水气压差计的液面打到中部，关闭压差计上下方的三个球形阀，将阀门V11完全打开。带水流稳定后，记录压差计读数，同时用测体积法测流量。

5、逐次关小阀门V11，记录17组不同的压差及流量。

6、用量筒从实验管路中接足量的水，放入温度计五分钟后读出水的温度，查《水的密度和粘度表》得到动力粘度。

7、实验完毕后，依次关闭阀门V11及实验管路左右两侧点的球形阀，并打开两用式压差计上部的球形阀。

五、注意事项

1、本实验要求从大流量开始做，然后逐渐调小流量，且在实验的过程中阀门V11不能逆转。

2、实验点分配尽量合理，在记录压差和流量时，数据要一一对应。

3、使用量筒、温度计等仪器时一定要注意安全。

4、做完实验后，将量筒、温度计放回原处，将秒表交回。

六、数据处理

1、有关常数 ：                       实验装置编号：No. 7

管路直径： D = 1.58 ×10^-2    m；      

水的温度： T =   17.0        ℃；

水的密度： ρ=   998.80       kg/m³；   

动力粘度系数： μ=   1.0828×10^-3   Pas；

运动粘度系数： ν =  1.084×10^-6     m²/s；    

两测点之间的距离：L=   5   m

表1   沿程阻力实验数据记录表

2、以第一组数据为例进行数据处理说明：

管路截面积：

流量：

流速：

水头损失：

雷诺数：

阻力系数：

表2 沿程阻力实验数据处理

3、在双对数坐标纸上绘制λ-Re关系曲线如下图所示：

图2  实验管路的λ-Re关系曲线

七、问题分析

1、如果将实验管安装成倾斜的，则压差计中的读数差是不是沿程水头损失？

答：是，由伯努利方程的得，可知当管路倾斜时，由于z₁-z₂=h，但p₁-p₂=h，故不会改变。

2、随着管路使用年限的增加，λ-Re关系曲线会有什么样的变化？

答：随着使用年限的增加，试验管路的粗糙度Δ变大，会随之变大，从而-关系曲线向上移动。

3、当流量和实验管段长度相同时，为什么管径愈小，两段面的测压管液面差愈大？它们之间的变化规律如何？

答：当流量、实验管段长度相同时，管径越小则流速v越大，由，v=Q/（πD²/4），所以，h_f与D⁵成反比，D越大则h_f越大，所以管径越小两断面的测压管液面差愈大。变化规律即如所示。

第二篇：中国石油大学流体力学实验报告

实验一、流体静力学实验

          

一、  实验目的

1．掌握用液式测压计测量  流体静压强  的技能；

2．验证不可压缩流体静力学基本方程，加深对位置水头、压力水头和测压管水头的理解；

3. 观察真空度（负压）的产生过程，进一步加深对 真空度   的理解；

4．测定油   的相对密度；

5．通过对诸多  流体静力学现象 的实验分析，进一步提高解决实际问题   的能力。

二、实验装置 

1、在图1-1-1下方的横线上正确填写实验装置各部分的名称 

本实验的装置如图所示。

1.  测压管         ；2.带标尺的测压管    ；3.    连通管        ；

4.  通气阀         ；5.   加压打气球      ；6.    真空测压管    ；

7   截止阀.        ；8.    U形测压管      ；9.     油柱          ；

10.   水柱         ；11.   减压放气阀   

图1-1-1  流体静力学实验装置图

2、说明  

1．所有测管液面标高均以测压管2标尺   零读数为基准；

2．仪器铭牌所注、、系测点B、C、D标高；若同时取标尺零点作为静力学基本方程   的基准，则、、亦为、、；

3．本仪器中所有阀门旋柄 均以顺 管轴线为开。

三、实验原理   在横线上正确写出以下公式

1．在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程

形式之一：

                （1-1-1a）

形式之二：

                            （1-1b）

式中  ——被测点在基准面以上的位置高度；

——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；

——水箱中液面的表面压强；

——液体重度；

——被测点的液体深度。

2. 油密度测量原理

当U型管中水面与油水界面齐平（图1-1-2），取其顶面为等压面，有

                           （1-1-2）

另当U型管中水面和油面齐平（图1-1-3），取其油水界面为等压面，则有

即

                       （1-1-3）

图1-1-2                                  图1-1-3

由（1-1-2）、（1-1-3）两式联解可得：

代入式（1-1-2）得油的相对密度                  （1-1-4）

根据式（1-1-4），可以用仪器（不用额外尺子）直接测得。

四、实验要求  填空

1．记录有关常数                                    实验装置编号No. 6 

各测点的标尺读数为：

=  2.1  ；   =  -2.9  ；   =  -5.9  ；

基准面选在  测压管2标尺零点刻度处         ；   =  -2.9  ；   = -5.9 ；

2．分别求出各次测量时，A、B、C、D点的压强，并选择一基准验证同一静止液体内的任意二点C、D的()是否为常数？

3．求出油的重度。                      =    8.20*10³      

4．测出6#测压管插入小水杯水中深度。   =  5.78  

5．完成表1-1-1及表1-1-2。

五、实验步骤 

填空

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  加压打气球   充气；

3）减压方法

开启筒  减压放水阀   11放水；

4）检查仪器是否密封

加压后检查  测压管   l、2、8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．记录仪器编号、各常数。

3．实验操作，记录并处理实验数据，见表1-1-1和表1-1-2。

4．量测点静压强。

1)打开通气阀4(此时)，记录  水箱液面      标高和测管2液面标高(此时)；

2)关闭    通气阀    4及截止阀8，加压使之形成?，测记及；

3)打开    减压放水阀    11，使之形成(要求其中一次?，即)，测记及。

5．测出测压管6插入小水杯中的深度。

6．测定油的相对密度。

1)开启通气阀4，测记；

2)关闭   通气阀     4，打气加压(??)，微调放气螺母使U形管中水面与油水交界面齐平(图1-1-2)，测记及(此过程反复进行3次)。

3)打开通气阀4，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启  减压放水阀      11降压(??)，使U形管中的水面与油面齐平(图1-1-3)，测记(此过程亦反复进行3次)。

六、注意事项（填空）

1．用打气球加压、减压需缓慢，以防液体   溢出    及  油滴     吸附在管壁上；打气后务必关闭打气球下端阀门，以防漏气。

2．在实验过程中，装置的  气密性     要求保持良好。

表1-1-1  流体静压强测量记录及计算表 

                   

表1-1-2  油相对密度测量记录及计算表     

                   

七、问题分析 

1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线?

答：同一静止液体内的测压管水头线是根等压面的投影形成的水平线

2．当时，静压仪中的真空区域有哪些？

答：有三部分：

（1）        过测压管2液面作一水平面，由等压面原理可知相对测压管2及水箱内的水体而言，该平面为等压面，压强为大气压强，故该平面以上密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域.

（2）        同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，在测压管6中，该平面以上的水体为真空区域.

（3）        在测压管8中，从水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于箱液面的高度相等，亦与测压管6液面高于小水杯液面高度相等.

3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定。

答:关闭空气阀截止阀，用打气球加压使测压管液面高于水箱液面，U型管中的油面高于水面。读出测压管的高度h0，U型管水面高度h1,用直尺读出油面高于水面的高度h3。

d0=h3/（h0-h1）

4．如测压管太细，对测量结果将有何影响?

答:若测压管太细则会出现毛细现象，液面会高于原本的高度，会对读数带来误差，影响实验结果。

5．过C点作一水平面，相对管1、2、8及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面?哪一部分液体是同一等压面?

答:不全是等压面，它仅相对管中1、2及水箱中的液面而言，这个水平面才是等压面；相对于等压面8和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。

八、心得体会

做了通过这次实验，我不仅掌握了使用液式测压计测量流体静压强的技能和方法，而且也验证了不可压缩流体静力学基本方程，观察了真空度的产生过程和方法，加深了对真空度，表压力以及绝对压力的理解，也学会了测定油品相对密度的方法,提高了自己的动手能力，从而进一步提高解决实际问题的能力。