工程流体力学 实验报告 学院：交通运输工程学院 班级：交通设备1206 姓名：邱瑞玢 学号：1104120907
雷诺数测定实验 【实验目的】 1. 观察水的层流和紊流的形态及特征； 2. 学习测量和计算流体的雷诺数和临界雷诺数。 【实验原理】 雷诺数是流体惯性力 L υ ρ2 与黏性力 L v 2 μ的比值，它是一个无因次化的量。 R e =μρVl =l l V l V 22 )/(2 μρ 雷诺说较小时，粘滞力对流场的影响大于惯性力，流场中流速的扰动会因粘滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，若雷诺数较大时，惯性力对流场的影响大于粘滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的紊流流场。 【实验内容】 1. 缓慢调节水量控制阀，观察透明水管中红色水流线的变化。观察水的层流态、紊流态的 特征。 2. 找出层流和紊流转换临界点，在临界点测量水的流速，往复测量三次。 3. 根据测量数据计算出水的临界雷诺数。 【实验现象】 1. 当水流流速较低时，水管中水流处于层流状态，示踪剂（红色墨水）呈线状，无分散； 2. 逐渐开大控制阀，水流速度加大，呈线状流动的红色墨水开始出现波动，逐渐散开，这 时水流处于过渡状态； 3. 再开大控制阀，水流速度继续增大，红色墨水消失，此时水流处于紊流状态。
层流状态 紊流状态 【实验结果】 项目组别时间（s）水量（mL) 流量（mL/s) 流量均值120120060220110055320125062.51306002023070023.33 30720 24 从层流到紊流 从紊流到层流59.1 22.4 实验中，水流束的特征长度l=D=3CM,流速由公式D 2 π4q v V = 求得，得到 V1=0.032m/s,V2=0.084m/s ，而水在标准大气压，室温时的动力粘度 s p 10 000.1a -3 ×?=μ，则雷诺数 R e1 =μ ρVD =960 R e2 =μ ρVD =2520 【结果分析】 查阅资料可知一般管道雷诺数Re ＜2000为层流状态，Re ＞4000为紊流状态，Re ＝2000～4000为过渡状态。而本次实验所测得的紊流状态下的雷诺数比理论值小，产生误差的原因为： 1. 偶然误差：观察出现偏差，将水流处于由层流向紊流的过渡状态当作紊流状态，从而测 得的水流速度偏小，造成所计算的雷诺数偏小。 2. 系统误差：示踪剂（红色墨水）很容易在水中扩散，当处于过渡状态时，由于水流开始 产生搅动，从而将红色墨水打散，扩散在水中，造成水流已处于紊流状态的假象，导致
第一章绪论 本章主要阐述了流体力学的概念与发展简史；流体力学的概述与应用；流体力学课程的性质、目的、基本要求；流体力学的研究方法及流体的主要物理性质。流体的连续介质模型是流体力学的基础，在此假设的基础上引出了理想流体与实际流体、可压缩流体与不可压缩流体、牛顿流体与非牛顿流体概念。 第一节流体力学的概念与发展简史 一、流体力学概念 流体力学是力学的一个独立分支，是一门研究流体的平衡和流体机械运动规律及其实际应用的技术科学。 流体力学所研究的基本规律，有两大组成部分。一是关于流体平衡的规律，它研究流体处于静止（或相对平衡）状态时，作用于流体上的各种力之间的关系，这一部分称为流体静力学；二是关于流体运动的规律，它研究流体在运动状态时，作用于流体上的力与运动要素之间的关系，以及流体的运动特征与能量转换等，这一部分称为流体动力学。 流体力学在研究流体平衡和机械运动规律时，要应用物理学及理论力学中有关物理平衡及运动规律的原理，如力系平衡定理、动量定理、动能定理，等等。因为流体在平衡或运动状态下，也同样遵循这些普遍的原理。所以物理学和理论力学的知识是学习流体力学课程必要的基础。 目前，根据流体力学在各个工程领域的应用，流体力学可分为以下几类： 能源动力类： 水利类流体力学：面向水工、水动、海洋等； 机械类流体力学：面向机械、冶金、化工、水机等； 土木类流体力学：面向市政、工民建、道桥、城市防洪等。 二、流体力学的发展历史 流体力学的萌芽，是自距今约2200年以前，西西里岛的希腊学者阿基米德写的“论浮体”一文开始的。他对静止时的液体力学性质作了第一次科学总结。 流体力学的主要发展是从牛顿时代开始的，1687年牛顿在名著《自然哲学的数学原理》中讨论了流体的阻力、波浪运动，等内容，使流体力学开始成为力学中的一个独立分支。此后，流体力学的发展主要经历了三个阶段： 1.伯努利所提出的液体运动的能量估计及欧拉所提出的液体运动的解析方法，为研究液体运动的规 律奠定了理论基础，从而在此基础上形成了一门属于数学的古典“水动力学”（或古典“流体力学”）。 2.在古典“水动力学”的基础上纳维和斯托克思提出了著名的实际粘性流体的基本运动方程 ——N-S方程。从而为流体力学的长远发展奠定了理论基础。但由于其所用数学的复杂性和理想流体模型的局限性，不能满意地解决工程问题，故形成了以实验方法来制定经验公式的“实验流体力学”。但由于有些经验公式缺乏理论基础，使其应用范围狭窄，且无法继续发展。
流体力学实验思考题 参考答案 流体力学实验室 静水压强实验
1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 测压管水头指p z +，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0?B p 时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 0?B p ，相应容器的真空区域包括以下三个部分： （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．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定0γ。 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h 和0h ，由式00h h w w γγ= ，从而求得0γ。 4．如测压管太细，对于测压管液面的读数将有何影响？ 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，毛细高度由下式计算 γ θσd h cos 4= 式中，σ为表面张力系数；γ为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水，m N 073.0=σ，30098.0m N =γ。水与玻璃的浸润角θ很小，可以认为0.1cos =θ。于是有 d h 7.29= （h 、d 均以mm 计） 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm 时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，σ减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润角θ较大，其h 较普通玻璃管小。 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？哪一部分液体是同一等压面？ 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
流体力学 绪论 第一章流体的基本概念 第二章流体静力学 第三章流体动力学 第四章粘性流体运动及其阻力计算 第五章有压管路的水力计算 第六章明渠定常均匀流 第九章泵与风机 绪论 一、流体力学概念 流体力学——是力学的一个独立分支，主要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。 1738年伯努利出版他的专著时，首先采用了水动力学这个名词并作为书名；1880年前后出现了空气动力学这个名词；1935年以后，人们概括了这两方面的知识，建立了统一的体系，统称为流体力学。 研究内容：研究得最多的流体是水和空气。 1、流体静力学：关于流体平衡的规律，研究流体处于静止（或相对平衡）状态时，作用于流体上的各种力之间的关系； 2、流体动力学：关于流体运动的规律，研究流体在运动状态时，作用于流体上的力与运动要素之间的关系，以及流体的运动特征与能量转换等。 基础知识：主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律，常常还要用到热力学知识，有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程（反映物质宏观性质的数学模型）和物理学、化学的基础知识。 二、流体力学的发展历史
流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。古时中国有大禹治水疏通 江河的传说；秦朝李冰父子带领劳动人民修建的 马人建成了大规模的供水管道系统等等。 流体力学的萌芽：距今约2200年前，希腊学者阿基米德写的“论浮体”一文，他对静止时的液体力学性质作了第一次科学总结。建立了包括物理浮力定律和浮体稳定性在内的液体平衡理论，奠定了流体静力学的基础。此后千余年间，流体力学没有重大发展。 15世纪，意大利达·芬奇的著作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题；17世纪，帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学，却是随着经典力学建立了速度、加速度，力、流场等概念，以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠定之后才逐步形成的。 流体力学的主要发展： 17世纪，力学奠基人牛顿（英）在名著《自然哲学的数学原理》（1687年）中讨论了在流体中运动的物体所受到的阻力，得到阻力与流体密度、物体迎流截面积以及运动速度的平方成正比的关系。他针对粘性流体运动时的内摩擦力也提出了牛顿粘性定律。使流体力学开始成为力学中的一个独立分支。但是，牛顿还没有建立起流体动力学的理论基础，他提出的许多力学模型和结论同实际情形还有较大的差别。 之后，皮托（法）发明了测量流速的皮托管；达朗贝尔（法）对运动中船只的阻力进行了许多实验工作，证实了阻力同物体运动速度之间的平方关系；瑞士的欧拉采用了连续介质的概念，把静力学中压力的概念推广到运动流体中，建立了欧拉方程，正确地用微分方程组描述了无粘流体的运动；伯努利（瑞士）从经典力学的能量守恒出发，研究供水管道中水的流动，精心地安排了实验并加以分析，得到了流体定常运动下的流速、压力、管道高程之间的关系——伯努利方程。 欧拉方程和伯努利方程的建立，是流体动力学作为一个分支学科建立的标志，从此开始了用微分方程和实验测量进行流体运动定量研究的阶段。从18世纪起，位势流理论有了很大进展，在水波、潮汐、涡旋运动、声学等方面都阐明了很多规律。法国拉格朗日对于无旋运动，德国赫尔姆霍兹对于涡旋运动作了不少研究……。在上述的研究中，流体的粘性并不起重要作用，即所考虑的是无粘性流体。这种理论当然阐明不了流体中粘性的效应。 19世纪，工程师们为了解决许多工程问题，尤其是要解决带有粘性影响的问题。于是他们部分地运用流体力学，部分地采用归纳实验结果的半经验公式进行研究，这就形成了水力学，至今它仍与流体力学并行地发展。1822年，纳维（法）建立了粘性流体的基本运动方程；1845年，斯托克斯
流体力学 实验指导书与报告 静力学实验 雷诺实验 中国矿业大学能源与动力实验中心
学生实验守则 一、学生进入实验室必须遵守实验室规章制度，遵守课堂纪律，衣着整洁，保持安静，不得迟到早退，严禁喧哗、吸烟、吃零食和随地吐痰。如有违犯，指导教师有权停止基实验。 二、实验课前，要认真阅读教材，作好实验预习，根据不同科目要求写出预习报告，明确实验目的、要求和注意事项。 三、实验课上必须专心听讲，服从指导教师的安排和指导，遵守操作规程，认真操作，正确读数，不得草率敷衍，拼凑数据。 四、预习报告和实验报告必须独自完成，不得互相抄袭。 五、因故缺课的学生，可向指导教师申请一次补做机会，不补做的，该试验以零分计算，作为总成绩的一部分，累计三次者，该课实验以不及格论处，不能参加该门课程的考试。 六、在使用大型精密仪器设备前，必须接受技术培训，经考核合格后方可使用，使用中要严格遵守操作规程，并详细填写使用记录。 七、爱护仪器设备，不准动用与本实验无关的仪器设备。要节约水、电、试剂药品、元器件、材料等。如发生仪器、设备损坏要及时向指导教师报告，属责任事故的，应按有关文件规定赔偿。 八、注意实验安全，遵守安全规定，防止人身和仪器设备事故发生。一旦发生事故，要立即向指导教师报告，采取正确的应急措施，防止事故扩大，保护人身安全和财产安全。重大事故要同时保护好现场，迅速向有关部门报告，事故后尽快写出书面报告交上级有关部门，不得隐瞒事实真相。 九、试验完毕要做好整理工作，将试剂、药品、工具、材料及公用仪器等放回原处。洗刷器皿，清扫试验场地，切断电源、气源、水源，经指导教师检查合格后方可离开。 十、各类实验室可根据自身特点，制定出切实可行的实验守则，报经系(院)主管领导同意后执行，并送实验室管理科备案。 1984年5月制定 2014年4月再修订 中国矿业大学能源与动力实验中心
《流体力学》实验报告 开课实验室：年月日 学院年级、专业、班姓名成绩 课程名称流体力学实验 实验项目 名称 流体静力学实验 指导教 师 教师 评语教师签名： 年月日 一、实验目的 1、验证静力学的基本方程； 2、学会使用测压管与U形测压计的量测技能； 3、理解绝对压强与相对压强及毛细管现象； 4、灵活应用静力学的基本知识进行实际工程测量。 二、实验原理 流体的最大特点是具有易动性，在任何微小的剪切力作用下都会发生变形，变形必将引起质点的相对运动，破坏流体的平衡。因此，流体处于静止或处于相对静止时，流体内部质点之间只体现出压应力作用，切应力为零。此应力称静压强。静压强的方向垂直并指向受压面，静压强大小与其作用面的方位无关，只与该点位置有关。 1、静力学的基本方程静止流体中任意点的测压管水头相等，即：z + p /ρg=c 在重力作用下， 静止流体中任一点的静压强p也可以写成：p=p + ρg h 2、等压面连续的同种介质中，静压强值相等的各点组成的面称为等压面。质量力只为重力时， 静止液体中，位于同一淹没密度的各点的静压强相等，因此再重力作用下的静止液体中等压面是水平面。若质量有惯性时，流体做等加速直线运动，等压面为一斜面；若流体做等角速度旋转运动，等压面为旋转抛物面。 3、绝对压强与相对压强流体压强的测量和标定有俩种不同的基准，一种以完全真空时绝对压强 为基准来计量的压强，一种以当地大气压强为基准来计量的压强。
三、使用仪器、材料 使用仪器：盛水密闭容器、连通管、U 形测压管、真空测压管、通气管、通气阀、截止阀、加 压打气球、减压阀 材 料：水、油 四、实验步骤 1、熟悉一起的构成及其使用方法； 2、记录仪器编号及各点标高，确立测试基准面； 测点标高a ?=1.60CM b ?=-3.40CM c ? =-6.40CM 测点位能a Z =8.00CM b Z = 3.00CM c Z =0.00CM 水的容重为a=0.0098N/cm 3 3、测量各点静压强：关闭阀11，开启通气阀6，0p =0，记录水箱液面标高0?和测管2液面标高2?（此时0?=2?）；关闭通气阀6和截止阀8，开启减压放水阀11，使0p > 0，测记0?及2?（加压3次）；关闭通气阀6和截止阀8，开启减压放水阀11，使0p < 0（减压3次，要求其中一次，2?< 3?），测记0?及2?。 4、测定油容量 （1）开启通气阀6，使0p =0，即测压管1、2液面与水箱液面齐平后再关闭通气阀6和截止阀8，加压打气球7，使0p > 0，并使U 形测压管中的油水界面略高于水面，然后微调加压打气球首部的微调螺母，使U 形测压管中的油水界面齐平水面，测记0?及2?，取平均值，计算 0?-2?=H 1。设油的容重为r ，为油的高度h 。由等压面原理得：01p =a H=r h （1.4） a 为水的容重 （2）开启通气阀6，使0p =0，即测压管1、2液面与水箱液面齐平后再关闭通气阀6和截止阀8，开启放水阀11减压，使U 形管中的水面与油面齐平，测记0?及2?，取平均值，计算0?-2?=H 2。得：02p =-a H 2=(r-a)h （1.5） a 为水的容重 式（1.4）除以式（1.5），整理得：H 1/ H 2=r/(a-r) r= H 1a/( H 1+ H 2)
中国石油大学（华东）流量计实验实验报告 实验日期：2011.4.18 成绩： 班级：石工09-13班学号：09021614 姓名：石海山教师： 同组者：尚斌宋玉良武希涛杜姗姗 实验三、流量计实验 一、实验目的 1、掌握孔板、文丘利节流式流量计的工作原理及用途； 2、测定孔板流量计的流量系数 ，绘制流量计的校正曲线； 3、了解两用式压差计的结构及工作原理，掌握两用式压差计的使用方法。 二、实验装置 本实验采用管流综合实验装置。管流综合实验装置包括六根实验管路、电磁流量计、文丘利流量计、孔板流量计，其结构如图3-1示。 F1——文丘里流量计；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3-1 管流综合实验装置流程图
三、实验原理 1、文丘利流量计 文丘利管是一种常用的两侧有管道流量的装置，属压差式流量计（见图3-2）。它包括收缩段、喉道和扩散段三部分，安装在需要测定流量的官道上。在收缩段进口断面1-1和喉道断面2-2上设测压孔，并接上压差计，通过测量两个断面的测压管水头差，可以计算管道的理论流量Q ，再经修正即可得到实际流量。 2、孔板流量计 如图3-3所示，在管道上设置空板，在流动未经孔板收缩的上游断面1-1和经孔板收缩的下游断面2-2上设测压孔，并接上压差计，通过量测两个断面的测压管水头差，可以计算管道的理论流量Q ，再经修正即可得到实际流量。孔板流量计也属于压差式流量计，其特点是结构简单。 图3-2 文丘利流量计示意图 图3-3 孔板流量计示意图 3、理论流量 水流从1-1断面到达2-2断面，由于过水断面的收缩，流速增大，根据恒定总流能量方程，若不考虑水头损失，速度水头的增加等于测压管水头的减小（即压差计液面高差h ?），因此，通过量测到的h ?建立了两个断面平均流速1v 和2v 之间的关系： h ?=1h -2h =（1z + γ 1 p ）-（2z + γ 2 p ）= g v 22 2 2α- g v 22 1 1α （3-1） 如果假设动能修正系数1α=2α=1.0,则最终得到理论流量为： 理Q = ) ( 1 2 A A A A A -h g △2=h K △μ 其中：K =g A 2
文丘里流量计实验 一、实验目的和要求 1．通过测定流量系数，掌握文丘里流量计量测管道流量的技能； 2．掌握气一水多管压差计量测压差的技能； 3．通过实验与量纲分析，了解应用量纲分析与实验结台研究水力学问题的途径，进而掌握文丘里流量计水力特征。 二、实验原理 根据能量方程式和连续性方程式，可得不计阻力作用时的文丘里管过水能力关系式 h K p Z p Z g d d d q V ?=+-+-= )]/()/[(21 )( 422114 2 12 1 γγπ ‘ (6-9) 1)/(/ 24 4 212 1 -= d d g d K π )()(2 21 1γ γ p Z p Z h + -+ =? 式中：h ?为两断面测压管水头差,m 。 由于阻力的存在，实际通过的流量V q 恒小于' V q 。今引入一无量纲系数’ V V q q =μ (μ称为流量系数)，对计算所得的流量值进行修正。 即 h K q q V V ?=' =μμ (6-10) 另外由水静力学基本方程可得气—水多管压差计的h ?为 4321h h h h h -+-=? 三、实验装置 本实验的装置如图6-10 所示。 在文丘里流量计的两个测量断面上，分别有4个测压孔与相应的均压环连通，经均压环均压后的断面压强由气-水多管压差计9测量（亦可用电测仪量测）。
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.文丘里实验管段 8.测压计气阀 9.测压计10.滑尺11.多管压差计12.实验流量调节阀 图6—10文丘里流量计实验装置图 四、实验方法与步骤 1.测记各有关常数。 2.开电源开关，全关阀12，检核测管液面读数 4321h h h h -+-是否为0，不为0时，需查出原因并予以排除。 3.全开调节阀12检查各测管液面是否都处在滑尺读数范围内？否则，按下列步骤调节：拧开气阀8，将清水注入测管2、3，待2432≈=h h cm ，打开电源开关充水，待连通管无气泡，渐关阀12，并调开关3至5.2821≈=h h cm ，即速拧紧气阀8。 4.全开调节阀门，待水流稳定后，读取各潮压管的液面读数1h 、2h 、3h 、4h ，并用秒表、量筒测定流量。 5.逐次关小调节阀，改变流量7～9次，重复步骤4，注意调节阀门应缓慢。 6.把测量值记录在实验表格内，并进行有关计算。 7.如测管内液面波动时，应取时均值。 8.实验结束，需按步骤2校核压差计是否回零。 五、实验结果处理及分析 1.记录计算有关常数。 实验装置台号No____ =1d m ， =2d m ， 水温=t ℃， =ν m 2/s ， 水箱液面标尺值=?0 cm ， 管轴线高程标尺值=? cm 。 2 整理记录计算表6-9 6-10
化工原理实验报告流体力学综合实验 姓名: 学号: 班级号: 实验日期:2016、6、12 实验成绩:
流体力学综合实验 一、 实验目的: 1. 测定流体在管道内流动时的直管阻力损失,作出与Re 的关系曲线。 2. 观察水在管道内的流动类型。 3. 测定在一定转速下离心泵的特性曲线。 二、实验原理 1、求 与Re 的关系曲线 流体在管道内流动时,由于实际流体有粘性,其在管内流动时存在摩擦阻力,必然会引起 流体能量损耗,此损耗能量分为直管阻力损失与局部阻力损失。流体在水平直管内作稳态流 动(如图1所示)时的阻力损失可根据伯努利方程求得。 以管中心线为基准面,在1、2截面间列伯努利方程: 因u 1=u 2,z 1=z 2,故流体在等直径管的1、2两截面间的阻力损失为 ρP h f ?= 流体流经直管时的摩擦系数与阻力损失之间的关系可由范宁公式求得,其表达式为 22 u d l h f ??=λ 由上面两式得: 22u l d P ???= ρλ 而 μρdu = Re 由此可见,摩擦系数与流体流动类型、管壁粗糙度等因素有关。由因此分析法整理可形象地表示为 )(Re,d f ελ= 式中:f h -----------直管阻力损失,J/kg; λ------------摩擦阻力系数; d l .----------直管长度与管内径,m; P ?---------流体流经直管的压降,Pa; ρ-----------流体的密度,kg/m3; 1 1 2 2 图1 流体在1、2截面间稳定流动 f h gz u p P +++=++22221211 2gz 2u ρρ
中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告 实验日期：2014.12.11成绩： 班级：石工12-09学号：12021409姓名：陈相君教师：李成华 同组者：魏晓彤，刘海飞 实验二、能量方程（伯诺利方程）实验 一、实验目的 1．验证实际流体稳定流的能量方程； 2．通过对诸多动水水力现象的实验分析，理解能量转换特性； 3．掌握流速、流量、压强等水力要素的实验量测技能。 二、实验装置 本实验的装置如图2-1所示。 图2-1 自循环伯诺利方程实验装置 1.自循环供水器； 2.实验台； 3.可控硅无极调速器；4溢流板；5.稳水孔板； 6.恒压水箱； 7.测压机；8滑动测量尺；9.测压管；10.试验管道； 11.测压点；12皮托管；13.试验流量调节阀 说明 本仪器测压管有两种： （1）皮托管测压管（表2-1中标﹡的测压管），用以测读皮托管探头对准点的总水头； （2）普通测压管（表2-1未标﹡者），用以定量量测测压管水头。 实验流量用阀13调节，流量由调节阀13测量。
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 ）的能量方程式（i =2,3,…,n ） i w i i i i h g v p z g p z -++ + =+ + 1222 2 111 1αγυαγ 取12n 1a a a ==???==，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出 z+p/r 值，测 出透过管路的流量，即可计算出断面平均流速，从而即可得到各断面测压管水头和总水头。 四、实验要求 1．记录有关常数实验装置编号 No._4____ 均匀段1d = 1.40-210m ?；缩管段2d =1.01-210m ?；扩管段3d =2.00-2 10m ?； 水箱液面高程0?= 47.6-2 10m ?；上管道轴线高程z ?=19 -2 10m ? （基准面选在标尺的零点上） 2．量测（p z γ + ）并记入表2-2。 注：i i i p h z γ =+ 为测压管水头，单位：-2 10m ，i 为测点编号。 3．计算流速水头和总水头。
流体力学实验报告册 篇一：流体力学实验报告 流体力学实验组 班级化33姓名吴凡灿学号成绩 实验时间第6周周日同组成员芦琛琳、董晓锐 一、实验目的 1、观察塔板上气液两相流动状况，测量气体通过塔板的压力降与空塔气速的关系；测定雾沫夹带量、漏液量与气速的关系； 2、研究板式塔负荷性能图的影响因素，作出筛孔塔板或斜孔塔板的负荷性能图；比较筛孔塔板与斜孔塔板的性能； 3、观察填料塔内气液两相流动状况，测定干填料及不同液体喷淋密度下填料层的阻力降与空塔气速的关系； 4、测定填料的液泛气速，并与文献介绍的液泛关联式比较； 5、测定一定压力下恒压过滤参数K、qe和te； 6、测定压缩性指数S和物料特性常数K。 二、实验原理 1．板式塔流体力学特性测定塔靠自下而上的气体和自上而下的液体逆流流动时相互接触达到传质目的，因此，塔板传质性能的好坏很大程度上取决于塔板上的流体力学状态。当液体流量一定，气体空塔速度从小到大变动时，可
以观察到几种正常的操作状态：鼓泡态、泡沫态和喷射态。当塔板在很低的气速下操作时，会出现漏液现象；在很高的气速下操作，又会产生过量液沫夹带；在气速和液相负荷均过大时还会产生液泛等几种不正常的操作状态。塔板的气液正常操作区通常以塔板的负荷性能图表示。负荷性能图以气体体积流量（m3/s）为纵坐标，液体体积流量（m3/s）为横坐标标绘而成，它由漏液线、液沫夹带线、液相负荷下限线、液相负荷上限线和液泛线五条线组成。当塔板的类型、结构尺寸以及待分离的物系确定后，负荷性能图可通过实验确定。传质效率高、处理量大、压力降低、操作弹性大以及结构简单、加工维修方便是评价塔板性能的主要指标。为了适应不同的要求，开发了多种新型塔板。本实验装置安装的塔板可以更换，有筛板、浮阀、斜孔塔板可供实验时选用，也可将自行构思设计的塔板安装在塔上进行研究。 筛板的流(本文来自：小草范文网:流体力学实验报告册)体力学模型如下： 1) 压降 ?p??pc??pl 式中，Δp—塔板总压降，Δpc—干板压降，Δpl—板上液层高度压降，其中 ?pc?0.051?vg( u02
计算流体力学实验报告——热传导方程求解 姓名：梁庆 学号：0808320126 指导老师：江坤 日期：2010/12/30
基于FTCS格式热传导方程求解程序设计 摘要 计算流体力学是通过数值方法求解流体力学控制方程，得到流场的定量描述，并以预测流体运动规律的学科。在CFD中，我们将流体控制方程中积分微分项，近似的表示为离散的代数形式，使得积分或微分形式的控制方程转化为离散的代数方程组；然后通过计算机求解这些代数方程，从而得到流场在空间和时间点上的数值解。 基于以上思路，我们利用FTCS格式差分，工程上常用的热传导方程，并编制计算机求解程序，解出其数值解。并通过Matlab绘制，求解结果，分别以二维，三维的形式，给出求解结果，本实验通过求解的数值解，制作了1秒内长度为1的距离内，热传导情况动画，以备分析所用。 关键词FTCS 有限差分热传导方程
一、 问题重述 编制一个可以有限差分程序，实现求解热传导方程。 非定常热传导方程： 22(0) u u t t γγ??=>?? 初边值问题的有限差分求解。初始条件和边界条件为： (,0)() (0,)()0(1,)()0 u x f x u t a t u t b t =?? ==??==? 其中1γ=，初值条件为：000.3()1 0.30.71010 0.7 1.0 3 3x f x x x ? <
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 工程流体力学实验 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 姓名：高汉奇学号：051000609 组别：________ 实验指导教师姓名：庞胜华 同组成员：___________高汉奇_____ _________ 2013年6月25日 实验一毕托管测速实验 一、实验目的和要求 1．通过对管嘴淹没出流点流速系数的测量，掌握用毕托管测量点流速的技能； 2．了解普朗特型毕托管的构造和适用性，并检验其量测精度，进一步明确传统流体力学量测仪器的现实作用。 二、实验装置
本实验的装置如图一所示 说明： 经淹没管嘴6，将高低水箱水位差的位能转换成动能，并用毕托管测出其点流速值。测压计11的测压管1、2和以测量高、低水箱位置水头，测压管3、4用以测毕托管的全压水头和静压水头，水位调节阀4用以改变测点的流速大小。 三、实验原理 （1）式中u——毕托管测点处的点流速； c——毕托管的校正系数； Δh——毕托管全压水头与静水压头差。 （2）
联解上两式可得 （3） 式中u——测点处流速，由毕托管测定； ——测点流速系数； Δh——管嘴的作用水头。 四、实验方法与步骤 1．准备（a）熟悉实验装置各部分名称、作用性能，分解毕托管，搞清构造特征、实验原理。（b）用医塑管将上、下游水箱的测点分别与测压计中的测管1、2相连通。 （c）将毕托管对准管嘴，距离管嘴出口处约2～3cm，上紧固定螺丝。 2．开启水泵顺时针打开调速器开关3，将流量调节到最大。 3．排气待上、下游溢流后，用吸气球（如医用洗耳球）放在测压管口部抽吸，排除毕托管及各连通管中的气体，用静水匣罩住毕托管，可检查测压计液面是否齐平，液面不齐平可能是空气没有排尽，心须重新排气。 4．测记各有关常数和实验参数，填入实验表格。 5．改变流速操作调节阀4并相应调节调速器3，溢流量适中，共可获得三个不同恒定水位与相应的不同流速。改变流速后，按上述方法重复测量。 6．完成下述实验项目： （1）分别沿垂向和纵向改变测点的位置，观察管嘴淹没射流的流速分布； （2）在有压管道测量中，管道直径相对毕托管的直径在6～10倍以内时，误差在2～5%以上，不宜使用。试将毕托管头部伸入到管嘴中，予以验证。 7．实验结束时，按上述3的方法检查毕托管比压计是否齐平。 五、实验成果及要求 实验装置台号No 表1 记录计算表校正系数c= ，k= cm0.5/s 实验 次序 上、下游水位差（cm）毕托管水头差（cm）测点流速 （cm/s）测点流速系数 h1h2ΔH h3h4Δh
中国石油大学(华东)现代远程教育 实验报告 学生姓名:江鹏 学号:16456404001 年级专业层次:网络16秋油气储运技术网络秋高起专学习中心:中原范县服务处 提交时间:2018 年1月 4 日
1、在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程。 形式一:z+ γ p =const (1-1-1a) 形式二:p= p +γh (1-1-1b) 式中 z----测点在基准面以上的位置高度; P----测点的静水压强(用相对压强表示,以下同); p ----水箱中液面的表面压强; γ ----液体的重度; h----测点的液体深度。 2、油密度测量原理。 当U 形管中水面与油水界面平齐(见图1-1-2),取油水界面为等压面时,有: p 01 =γw h 1 =γ H (1-1-2) 另当U 形管中水面与油水液面齐平(见图1-1-3),取油水界面为等压面时,有: p 02 +γ w H= γ H 即: p 02 =— γw h 2 =γ H — γ w H (1-1-3) 由式(1-1-2)、式(1-1-3)两式联立可解得: H= h 1 +h 2 代入式(1-1-2)可得油的相对密度 d 为: d 0 =γγw =h h h 2 1 1 + (1-1-4) 根据式(1-1-4),可以用仪器(不用额外尺子)直接测得 d 。 图1-2 图1-3
本实验的装置如图1-1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、 减压放水阀 图1-1 流体静力学实验装置图 四、实验步骤 1、了解仪器的组成及其用法,包括: (1)各阀门开关。 (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:开启筒底减压放水阀11放水。 (4)检查仪器就是否密封:加压后检查测压管1,2,8的液面高程就是否恒定。 若下降,则表明漏气,应查明原因加以处理。 2.记录有关常数 实验装置编号No 、 14 各测点的标尺读数为: B ?= 2、1 -210m ?; C ?= -2、9 -210m ?; D ?= -5、9 -210m ?; 基准面选在带标尺的测压管零点所在水平面;C z = -2、9-210m ?;D z = -5、9-2 10m ?; 3.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(p z γ +) 就是否为常数？ 4.求出油的重度。 o γ= 8154 3N/m
研究生《流体力学实验》 ——粒子成像测速（PIV）技术 实验报告 班级 姓名 实验日期3月23日 指导教师 北京航空航天大学流体力学研究所
一、实验目的 1. 利用粒子成像测速技术测量二维流场速度分布。 2. 利用matlab 中FFT 实行互相关运算记录流场速度分布。 二、基本原理 粒子成像测速技术（Particle Image Velocimetry ）是一种全流场测速技术，可测得流场中某一截面上的瞬时二维速度矢量分布，体视PIV 可获取三维速度分量。 三、实验步骤 1 .实验流程如下图 2 .系统构成：粒子及投放装置；双脉冲激光器；图像记录设备；信息处理系统 ①光源系统：激光器+片光系统=激光片光 要求：要求短时间内(脉冲宽度 5ns)保证大量的光能 (20 mJ--500 mJ)；脉冲时间间隔能够视流速大小而变化，范围要求：1μs --若干 ms ；脉冲激光器典型重复频率为 10-30Hz (激光器蓄能需要时间)；双脉冲Nd:YAG 激光器，脉冲时间间隔Δt = 1-150 μs ,重复频率15 Hz ，适合高速气流速度的测量。 结果 查询 图像记录
其中：?t: 脉冲时间间隔 T: 单个激光器脉冲重复时间 τ: 脉冲宽度 ②图像记录设备（CCD 相机） CCD —Charge Coupled Device：电荷耦合元件或CCD图像传感器，CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。CCD 阵列的空间分辨率至少比摄影胶片低两个量级。CCD按加工工艺分为两种：TTL和CMOS，TTL工艺成像质量要优于CMOS工艺；CMOS 成像和信息存储、传输速度快，用于高速高频响PIV。而CCD的信号存储和传输：像素→存储区: 500 ns，存储区→PC: 33 ms，跨帧技术如下图所示 I
课程名称： 过程工程原理实验 指导老师： 成绩：_________________ 实验名称： 流体力学综合实验 实验类型：___ __同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 Ⅰ、流体流动阻力测定 一、实验目的 ⑴掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。 ⑵测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re 的关系，验证在一般湍流区内λ与Re 的关系曲线。 ⑶测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。 ⑷识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 二、基本原理 ⑴直管阻力摩擦系数λ的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： 2 12 2 f f p p p l u h d λρ ρ ?-= = = ⑴ 即 2 2f d p lu λρ?= ⑵ Re du ρμ = ⑶ 采用涡轮流量计测流量V 2 900V u d π= ⑷ 用压差传感器测量流体流经直管的压力降f p ?。 根据实验装置结构参数l 、d ，流体温度T （查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流量V 、压力降 ΔPf ，求取Re 和λ，再将Re 和λ标绘在双对数坐标图上。 ⑵局部阻力系数ζ的测定 流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，这种方法称为阻力倍数法。即： '2 '2f f p u h g g ζ ρ?== ⑸ 装 订 线
故 ' 2 2 f p u ζ ρ ? =⑹ 根据连接管件或阀门两端管径中小管的直径d，流体温度T（查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流 量V、压力降ΔPf ’，通过式⑸或⑹，求取管件（阀门）的局部阻力系数ζ。 三、实验装置与流程 实验装置如下图所示： 1、水箱 2、离心泵 3、压差传感器 4、温度计 5、涡轮流量计 6、流量计 7、转子流量计 8、转子流量计 9、压差传感器10、压差传感器11、压差传感器12、粗糙管实验段13、光滑管实验段14、层流管实验段15、压差传感器16、压差传感器17、局部阻力18、局部阻力 图1 实验装置流程图 装置参数： 四、实验步骤 ⑴首先对水泵进行灌水，然后关闭出口阀，打开电源，启动水泵电机，待电机转动平稳后，把泵的出
流体力学实验报告 专业： 姓名： 学号：
不可压缩流体恒定流能量方程（伯努力方程）实验 一、 实验目的要求 1、 验证流体恒定总流的能量方程； 2、 通过对动水力学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 本仪器测压管有两种： 1、 毕托管测压管（表2.1中标*的测压管），用 以测读毕托管探头对准点的总水头' H （22p u Z g γ=++ ），须注意一般情况' H 于断面总水头H （2 2p v Z g γ=++ ）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2.1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。 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 ）的能量方程式（i ＝2，3，……，n ） 12 2 1 11122i i i i i w p v p v Z Z h g g ααγ γ -+ + =+ + + 取12n 1ααα===…＝，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出p Z γ + 值，测出 通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v 及 2 2v g α，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，哪些是毕托管测压管，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面是否齐平。 1.自循环供水器 2. 实验台 3.调速器 4.溢流板 5.稳水孔板 6.恒压水箱 7.测压计 8.滑动测量尺 9.测压管10.实验管道 11.测压点 12.毕托管 13.流量调节阀
流体力学实验思考题解答 （一）流体静力学实验 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γ p Z + ，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。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、 当0
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