流体力学综合实验-实验报告
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实验报告
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：
212
2
f
f p p p l u h d λ
ρ
ρ
?-=
=
=
⑴
即 2
2f
d p lu λρ?=
⑵
Re du ρ
μ
=
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:
专业： 化学工
程与工艺 姓名：
装 订
'2
'2f
f
p u h g g
ζ
ρ?==
⑸
故
'2
2f
p u
ζρ?=
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 1
5、压差传感器 1
6、压差传感器 1
7、局部阻力 1
8、局部阻力
图1 实验装置流程图
装置参数:
名称 材质 管内径/mm
测量段长度／mm
光滑管 不锈钢管 2１ 1０00 粗糙管 镀锌铁管 22 １00０ 局部阻力
闸阀
22
6４0
局部阻力
截止阀 2１ 620
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,把泵的出口阀缓缓开到最大。
⑵对压差传感器进行排气,完成后关闭排气阀门,使压差传感器处于测量状态。
⑶缓慢转到调节阀,调节流量,让流量从最大到１.53
/m h 范围内变化,并且让流量按等比变化。每次改变流量，待流动达到稳定后,分别记下流量值、直管压差和阀门压差。
⑷实验结束,关闭出口阀，停止水泵电机,清理装置。
五、数据记录及处理
当水温T=２７.1℃时,密度ρ=996.４ｋg/cm3，粘度μ=0．８60*0.００1P ａ·s 。 根据式⑵、⑶、⑷、⑹，以及公式
阀门压差 '
'
1
()()f f f l p p p l
?=?-?测量直管 可计算得到如下结果：
⑴光滑管
序号
流量V/(m3/h) 平均流速u(m/s ） 直管压差（kPa) 直管阻力摩擦系数λ 雷诺准数Re 截止阀压差（kPa ） 局部阻力系
数ξ
１ 5.3８ 4.3２ 8.７0 0．0197 105033.08 7９.50 ８.5６ 2 ４.54 3.64 6.44 0.０2０5 88633.86 ５2.２0 7.90 ３ 3.8５ 3.09 4.８1 ０.0212 7516３.08 3６.40 7．６6 4 3.31 2．66 ３.7０ 0.0221 ６4620.７2 25.70 7.31 ５ 2.８1 ２.２5 2．78 ０.0２30 54８５9．28 17.1０ 6.75
６ 2．36 １．89 2.03 0.0239 46０73．9９ 10．50 5.88 ７ 2.05 1．64 1．６0 0.０2４9 4０0２1.90 6.７0 4．97
8
１.74
1.40
１.2０
０.0259 3３9６9.81
3.40
３.50
平均局部阻力系数 ξ=6．5６6*０．00１
⑵粗糙管
序号 流量V ／(m3/h) 平均流速u （m/ｓ) 直管压差(kPa) 直管阻力摩擦系数λ 雷诺准数Re 截止阀压差（k Ｐa) 局部阻力系数ξ １ ５.61 4.10 13．23 ０．03４7 1045４５．0１
1７.０7
０.96
2 4.78 ３.4９ 9.７
3 0.03５2 89０77.56 12.５3 ０.97 3 4．0
4 2.９
5 6．99 ０.0354 752８７.3１
９.０6
0.９9
４ ３．43 2.51 ５．１１ 0.035９ 6391９.67 6．５8 0．99
5 2.93 2．14 3.78 0.0364 54601.94 4.87 １．01
6 2.50 1.83 ２.82 ０．0373 46588．68 3.６4 1.03
7 2．09 １.53 2.０2 0.０382 38948.14 2.61 １.０6 8
1．81
1.３2 １.53 0.0386 33730.2１ 1．９8 1．08
9 1．５2 1．11 1.１2 0.0４００ 283２５.92 1．43 1.０９
平均局部阻力系数ξ=１.02*0.001
作λ~Rｅ曲线：
对照化工原理教材上有关曲线图,可估算出粗糙管的相对粗糙度为0.03４，则绝对粗糙度为7.4８*1０－4。（0.034*０.022=7.46*10^-4）
同理，光滑管的相对粗糙度为０.019，则其绝对粗糙度为３．99*10-4。
从实验结果可以看到,粗糙管的相对粗糙度要大于光滑管的相对粗糙度；同时根据闸阀和球阀全开时的局部阻力系数ζ，可以看到球阀的局部阻力系数远远大于闸阀的局部阻力系数，这是由于它们的结构造
成的。
六、思考题
⑴在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的出口阀？为什么?
答:对装置做排气工作时，先要打开出口阀，使流体流动稳定后，再关闭流程尾部的出口阀，这样可使管中有较大压力使得气体排出。
⑵如何检测管路中的空气已经被排除干净?
答：先检查连接软管以及传感器的出口管中有没有气泡。如果没有了，关闭流量调节阀,看压差计的读数是否为零,如果为零，则说明气体已经排空。
⑶以水作介质所测得的λ～Rｅ关系能否适用于其他流体？如何应用？
答：能适用于其他流体。通过密度和黏度换算。
⑷在不同设备上(包括不同管径），不同水温下测定的λ～Re数据能否关联在同一条曲线上？
答：不同设备上，不同的水温下测定的λ~Re数据能关联在同一曲线上。
Ⅱ、离心泵特性曲线测定
一、实验目的
⑴了解离心泵结构与特性,熟悉离心泵的使用；
⑵测定离心泵在恒定转速下的操作特性，做出特性曲线;
⑶了解差压变送器、涡轮流量计等仪器仪表的工作原理和使用方法。
二、基本原理
离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H 、轴功率Ｎ及效率η与泵流量Q 之前的关系曲线,它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内流动复杂,不能使用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。
⑴扬程H 的测定与计算
取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程：
22
1122
1222p u p u z H z g g g g
ρρ+++=++
⑴
若泵进出口速度相差不大，则速度平方差可忽略，则有
21
21()p p H z z g
ρ-=-+
012
()H H H =++表值
⑵
式中：021H z z =-，表示泵出口和进口间的位差,m;
ρ——流体密度,kg ／m 3；
g ——重力加速度,m ／s ２
；
? p １、p 2——分别为泵进、出口的真空度和表压,ｍ； H １、H 2——分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头,m; u 1、u 2——分别为泵进、出口的流速，ｍ/ｓ；
z 1、z 2——分别为真空表、压力表的安装高度,ｍ。 由上式可知,只要直接读出真空表和压力表上的数值,及两表的安装高度差,就可计算出泵的扬程。
⑵轴功率N 的测量与计算
()
N N k W =?电
⑶
其中,N 电为电功率表显示值,k 代表电动机转动效率，可取k=0.95。
⑶效率η的计算
泵的效率η是泵的有效功率N ｅ与轴功率N 的比值。有效功率Ne 是单位时间内流体经过泵时所获得的实际功，轴功率N 是单位时间内泵轴从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。
泵的有效功率Ne 可用下式计算:
Ne HQ g
ρ=
⑷
故泵效率为 100%HQ g
N
ρη=
? ⑸ ⑷转速改变时的换算
泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。但是,实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这话随着流量Ｑ的变化,多个试验点的转速n 将有所差异,因此在绘制特性曲线之前,须将实测数据换算为某一定转速n’下（可取离心泵的额定转速)的数据。换算关系如下：
流量 '
'
n Q Q n
= ⑹
扬程 ''
2
()n H H n
= ⑺
轴功率 ''
3
()n N N n
= ⑻
效率 '''
'Q H g QH g
N N
ρρηη=
== ⑼
三、实验装置与流程
⑴实验装置
实验对象部分是由贮水箱、离心泵,涡轮流量计和压差传感器等组成的。
水的流量使用涡轮流量计进行测量，泵进出口压差采用压差传感器进行测量，泵的轴功率由功率表测量，流体温度采用P ｔ１00温度传感器测量。
⑵实验流程
离心泵特性曲线测定装置流程图如上图1所示。
四、实验步骤及注意事项
㈠实验步骤
⑴清洗水箱，并加装实验用水。给离心泵灌水,排除泵内气体。
⑵检查电源和信号线是否与控制柜连接正确,检查各阀门开度和仪器自检情况，试开状态下检查电机和离心泵是否正确运转。
⑶实验时,逐渐关闭调节阀以减小流量,待各仪器读数显示稳定后，读取相应数据。（离心泵特性实验部分,主要获取实验参数为：流量Q 、泵进出口压差ΔP 、电机功率N 电、泵转速n 和流体温度t 。）
⑷测取10组左右数据后,可以停泵,同时记录下设备的相关数据（如离心泵型号，额定流量、扬程和功率等)。
⑸实验结束,关闭出口阀,停止水泵电机，清理装置。 ㈡注意事项
⑴一般每次实验前,均需对泵进行灌泵操作，以防止离心泵气缚。同时注意定期对泵进行保养,防止叶轮被固体颗粒损坏。
⑵泵运转过程中,勿触碰泵主轴部分,因其高速转动，可能会缠绕并伤害身体接触部位。
五、实验数据及处理
⑴分别绘制一定转速下的H~Q、N～Q、η~Ｑ曲线
实验原始数据记录:
离心泵型号MS１０0/L1 ,额定流量6m3/ｈ，额定扬程２４m
额定功率 1.1kw ,额定转速2850rｐm ,泵进出口测压点高度差H０
水温ｔ：3３.2℃
序号流量Q（m3/ｈ）泵进出口压差ΔP／ｋ
Pa 电机功率N电
／Ｗ
泵转速n/rpm
1 10.08 10９.０１２3１2910
２8.9４１54.3 1236 2895 ３８．0２18０.6 1199 ２895 ４6．94 2０8．4 1153 2９1０５５.97 230.0 1０６９29１0
6 5.02 ２４8．8 1００3 2925
7 ３.97 2６7.4 904 ２925
8 2.97 2８３.７784 294０
9 ２.０2 2９3.8 731 2955
10 0.９3 ３06.6 59３29７0 １１０．00 319.9 525 2９５５
水温t=33.2℃时，水的密度ρ=9９4.6ｋg／ｍ３
根据式⑵、⑶、⑸、⑹、⑺、⑻、⑼，计算结果如下表所示。
序号流量Ｑ（m
３/ｈ) 泵进出口压差
ΔP/ｋPa
电机功
率N电/W
泵转速
n/rｐm
Q`(m３／
h)
H(m) H｀
(m)
N（Ｗ) N`（W) η＝
η｀
1 10.08 109.0 123１２９10 9．８7 11.2
８
１
0.82
104１３
79.3５
９７8２83.
１6
0．27
６
2 ８.94 154.３１236 2８95 8．80 15.９
3
１
5．44
1３2442
４.23
1２６3６
１8.5５
0.3５
5
３8.0２180.6 11９9 289５7.90 18.63 18．０
5 138９３7
２.１8
132５
584．６7
０.３
84
4 6.9４20８.4 11５3 29１０6．8０21.48 20．60 13６50２
０．9０１2823１
5．57
0.386
5 5.97 ２30．0 10６9 2910 5.85 23.7
０
2
２.73
1295371.6
０
12１６8８
6.25
0．3
95
6 5.02 2４８.8 1003 ２925 4．8９ 25.６
3 24.33 1１598６9.
５5
1０７29１
6.97
0．3
71
７３.97 267.4 ９04 2925 3.87 27.5
３26.14
985573．60
911687.５
６
0.3５
０
８２.9７２83.7 784 ２9４0 ２.88 29.２
1 27.4
５
770190.０
８
701６０
1．5０
０．3
１1
9 2.0２29３.８7３１２９55 1.95 30.24 28.13 534１99.7
９４７9２54．10
0.２2
８
１０0.９3 306.６５93 ２97０0.8９ 3１．5
６2９.0
６
25２754.4
４
2２33３8.
７3
０.13
1
11 ０．0０319.9 5２5 2955 0．００3
２.92 30.６
2
0.00 0.00
0.０0
０
作Ｈ～Ｑ、N~Ｑ、η~Q曲线:(见下页)
⑵分析实验结果,判断泵最为适宜的工作范围。
效率曲线有一最高点,称为设计点。由于管路输送条件不同,离心泵不可能正好在最佳工况点运行。一般选用离心泵时，其工作区应处于最高效率点的92％左右。
由上图得，当Q＝5.９7m３／h时,泵效率最大,η值为０．39５。因此,正常工作时泵的效率η为0．36３~０.395，工作范围为5．１~9.0m３/ｈ。
六、思考题
⑴试从所测实验数据分析,离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门?
答：从图中可以看出，轴功率随流量的增大而增大,当流量为零时，功率最小,若开机时阀门开大，则电机的瞬时功率很大，会对电机造成损害。因此,离心泵应在出口阀关闭时启动,以防止电机过载。
⑵启动离心泵之前为什么要引水灌泵?如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？
答：若泵内无液体,则当离心泵运转时，其内部的气体经离心力的作用所形成的吸入室内的真空度很小,没有足够的压差使液体进入泵内,使离心泵吸不上液体。
如果依然启动不了，可能是引水好后未将引水阀门关闭,泵启动之后,吸入口处产生负压，将引水漏斗处的水吸完后即吸入空气,产生气缚，从而不能将水打出。
⑶为什么用泵的出口阀门调节流量？这种方法有什么优缺点?是否还有其他方法调节流量？
答：如果在泵的进口侧调节流量,当阀门关小时,会出现液体不能充满管路的现象,这会对实验结果造成影响,因此要用泵的出口阀门调节流量。这种方法的优点是简单易行，缺点是节流阀消耗能量。另外可以使用变频器调节电机转速来调节流量。
⑷泵启动后，出口阀如果不开，压力表读数是否会逐渐上升?为什么？
答:不会上升。因为水是不可压缩的流体，当出口阀关闭时,管路内水的量保持恒定,且动能为零，泵启动后,泵产生的动能转化为水的静压能,泵稳定转动时,水的静压能保持不变，因此压力表读数不会上升。
⑸正常工作的离心泵,在其进口管路上安装阀门是否合理？为什么？
答：合理。虽然阀门会增大阻力,增加能耗,但阀门能方便检修，因此安装阀门是合理的。
⑹试分析，用清水泵输送密度为1200k ｇ/m ３
的盐水,在相同流量下你认为泵的压力是否变化?轴功率是否变化?
答：由
()2
222222
222
22Qu Q u ctg r ctg r b b H g g
ωβωβππ∞-
-=
=
得：理论压头与流体密度无关,因此在相同流量下输送盐水泵的压力不变。
而由
HQ g
N ρη
=
得:轴功率与流体密度有关，输送盐水时轴功率增大，且轴功率之比等于密度之比。
《工程流体力学》复习题及参考答案 整理人:郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班 使用专业:热能与动力工程 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、 自动模型区 二、就是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定就是水平面。 ( ) 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。 ( ) 3.附面层分离只能发生在增压减速区。 ( ) 4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度与压力都减少。 ( ) 5.相对静止状态的等压面一定也就是水平面。 ( ) 6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。 ( ) 7.流体的静压就是指流体的点静压。 ( ) 8.流线与等势线一定正交。 ( ) 9.附面层内的流体流动就是粘性有旋流动。 ( ) 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度增加,压力减小。( ) 11.相对静止状态的等压面可以就是斜面或曲面。 ( ) 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小,压力增加。( ) 13.壁面静压力的压力中心总就是低于受压壁面的形心。 ( ) 14.相邻两流线的函数值之差,就是此两流线间的单宽流量。 ( ) 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。 ( ) 16.处于静止或相对平衡液体的水平面就是等压面。 ( ) 17.流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少;温度降低粘滞性增大。 ( ) 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其她无关。 ( ) 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有与。 3、流体的主要力学模型就是指、与不可压缩性。 4、雷诺数就是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时 与的对比关系。 5、流量Q1与Q2,阻抗为S1与S2的两管路并联,则并联后总管路的流量Q
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工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论 实验一流体静力学实验 验原理 重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 (1.1) 中： z被测点在基准面的相对位置高度； p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p0水箱中液面的表面压强； γ液体容重； h被测点的液体深度。 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： (1.2) 此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。 验分析与讨论 同一静止液体内的测管水头线是根什么线？ 测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根。 当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 ，相应容器的真空区域包括以下三部分：
)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，面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真。 )同理，过箱顶小水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)在测压管5中，自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。 若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。 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 至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。 如测压管太细，对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，毛由下式计算 中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有 单位为mm) 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，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普管小。 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、时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 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？
第一章 绪论 1-1．20℃的水2.5m 3 ，当温度升至80℃时，其体积增加多少？ [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度3 1/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）？ [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+== 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原 原原原μμμμμμ 此时动力粘度μ增加了3.5% 1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02 y hy g u -=，式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度，h 为水深。试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -= )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =0.5m ，y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9= 1-4．一底面积为45×50cm 2，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。
[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时，等速下滑 y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062 .22sin 8.95sin ????= = δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5．已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律y u d d μ τ=，定性绘出切应力沿y 方向的分布图。 [解] 1-6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm ，长度20mm ，涂料的粘度μ=0.02Pa ．s 。若导线以速率50m/s 拉过模具，试求所需牵拉力。（1.O1N ） [解] 2 53310024.51020108.014.3m dl A ---?=????==π y u u u u y u u y ττ= 0y ττy 0 τττ=0 y
一\选择题部分 （1）在水力学中，单位质量力是指（答案：c ） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 （2）在平衡液体中，质量力与等压面（答案：d） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（答案：d ） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（答案：b） a、8； b、4； c、2； d、1。 （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于答案：c a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区（7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为答案：c a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m （8）在明渠中不可以发生的流动是（答案：c ） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（答案：b）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为答案：b a、缓流； b、急流； c、临界流； （11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（答案：d ）成正比。 a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方 （12）渗流研究的对象是（答案：a ）的运动规律。 a、重力水； b、毛细水； c、气态水； d、薄膜水。 （13）测量水槽中某点水流流速的仪器有答案：b a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰 （14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为答案：d a、1米，λQ =1000； b、10米，λQ =100；
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
流体力学实验思考题 参考答案 流体力学实验室二○○六年静水压强实验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z p ，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p B 0 时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 p B 0 ，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0 。 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h0 ，由式w h w 0h0 ，从而求得0 。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 式中，为表面张力系数；为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水， 0.073N m ，0.0098N m3。水与玻璃的浸润角很小，可以认为cos 1.0。 于是有 h 29.7 d （h 、d 均以mm 计） 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10 mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质 不洁时，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 和水箱中的液体而言，该水平面不是水平面。
实验一 流体力学综合实验 预习实验: 一、实验目的 1.熟悉流体在管路中流动阻力的测定方法及实验数据的归纳 2.测定直管摩擦系数λ与e R 关系曲线及局部阻力系数ζ 3、 了解离心泵的构造,熟悉其操作与调节方法 4、 测出单级离心泵在固定转速下的特定曲线 二、实验原理 流体在管路中的流动阻力分为直管阻力与局部阻力两种。直管阻力就是流体流经一定管径的直管时,由于流体内摩擦而产生的阻力,可由下式计算: g u d l g p H f 22 ??=?-=λρ (3-1) 局部阻力主要就是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力,计算公式如下: g u g p H f 22 '' ?=?-=ζρ (3-2) 管路的能量损失 'f f f H H H +=∑ (3-3) 式中 f H ——直管阻力,m 水柱; λ——直管摩擦阻力系数; l ——管长,m; d ——直管内径,m; u ——管内平均流速,1s m -?; g ——重力加速度,9、812s m -? p ?——直管阻力引起的压强降,Pa; ρ——流体的密度,3m kg -?; ζ——局部阻力系数; 由式3-1可得
22lu d P ρλ??-= (3-4) 这样,利用实验方法测取不同流量下长度为l 直管两端的压差P ?即可计算出λ与R e ,然后在双对数坐标纸上标绘出Re λ-的曲线图。 离心泵的性能受到泵的内部结构、叶轮形式、叶轮转速的影响。 实验将测出的H —Q 、N —Q 、η—Q 之间的关系标绘在坐标纸上成为三条曲线,即为离心泵的特性曲线,根据曲线可找出泵的最佳操作范围,作为选泵的依据。 离心泵的扬程可由进、出口间的能量衡算求得: g u u h H H H 22 1220-++-=入口压力表出口压力表 (3-5) 式中出口压力表H ——离心泵出口压力表读数,m 水柱; 入口压力表H ——离心泵入口压力表的读数,m 水柱; 0h ——离心泵进、出口管路两测压点间的垂直距离,可忽略不计; 1u ——吸入管内流体的流速,1s m -?; 2u ——压出管内流体的流速,1s m -? 泵的有效功率,由于泵在运转过程中存在种种能量损失,使泵的实际压头与流量较理论值为低,而输入泵的功率又较理论值为高,所以泵的效率 %100?=N N e η (3-6) 而泵的有效功率 g QH N e e ρ=/(3600×1000) (3-7) 式中:e N ——泵的有效功率,K w; N ——电机的输入功率,由功率表测出,K w ; Q ——泵的流量,-13h m ?; e H ——泵的扬程,m 水柱。 三、实验装置流程图
流体力学课程实验思考题解答 （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工程流体力学历年试卷及答案[精.选]
一、判断题 1、 根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 2、 一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均 值。 3、 流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、 在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。 5、 稳定（定常）流一定是缓变流动。 6、 水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、 长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、 所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。 9、 外径为D ，内径为d 的环形过流有效断面，其水力半径为4 d D -。 10、 凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数cm h 4=?，通过的流量为s L /2，分析 当汞水压差计读数cm h 9=?，通过流量为 L/s 。 2、运动粘度与动力粘度的关系是 ，其国际单位是 。 3、因次分析的基本原理是： ；具体计算方法分为两种 。 4、断面平均流速V 与实际流速u 的区别是 。 5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为 ， 其适用条件是 。 6、泵的扬程H 是指 。 7、稳定流的动量方程表达式为 。 8、计算水头损失的公式为 与 。 9、牛顿内摩擦定律的表达式 ，其适用范围是 。 10、压力中心是指 。 一、判断题 ×√×√× ×××√× 二、填空题 1、 3 L/s 2、 ρμν=，斯(s m /2 ) 3、 因次和谐的原理，п定理 4、 过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的 5、 22222212111 122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动 6、 单位重量液体所增加的机械能 7、 ∑?=F dA uu cs n ρ
流量计实验报告
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：李成华 同组者： 实验三、流量计实验 一、实验目的（填空） 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，掌握其使用方法。 二、实验装置 1、在图1-3-1下方的横线上正确填写实验装置各部分的名称： 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1-3-1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1-3-1 管流综合实验装置流程图
说明：本实验装置可以做流量计、沿程阻力、局部阻力、流动状态、串并联等多种管流实验。其中V8为局部阻力实验专用阀门，V10为排气阀。除V10外，其它阀门用于调节流量。 另外，做管流实验还用到汞-水压差计（见附录A）。 三、实验原理 1．文丘利流量计 文丘利管是一种常用的量测有压管道流量的装置，见图1-3-2属压差式流量计。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管道上。在收缩段进口断面1-1和喉道断面2-2上设测压孔，并接上比压计，通过量测两个断面的测压管水头差，就可计算管道的理论流量Q ，再经修正得到实际流量。 2．孔板流量计 如图1-3-3，在管道上设置孔板，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，并接上比压计，通过量测两个断面的测压管水头差，可计算管道的理论流量
最新大学工程流体力学实验-参考答案 参考答案 流体力学实验室 二○○六年 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γp 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 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。
工程流体力学及水力学实验报告实验分析与讨论 1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？ 测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测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，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2.当P B <0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 ，相应容器的真空区域包括以下三部分： (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，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。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γ 。 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h 0，由式，从而求得γ 。 4.如测压管太细，对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 式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm， =0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有(h、d单位为mm) 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，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，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。因为只有全部具备下列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），因此，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？ 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流。因为由观察可知，测压管1的液面始终与c点同高，表明作用于底阀上的总水头不变，故为恒
《流体力学》课程实验指导书袁守利编 汽车工程学院 2005年9月
前言 1.实验总体目标、任务与要求 1)学生在学习了《流体力学》基本理论的基础上，通过伯努利方程实验、动量方程实 验，实现对基本理论的验证。 2）通过实验，使学生对水柱（水银柱）、U型压差计、毕托管、孔板流量计、文丘里流量计等流体力学常用的测压、测流量装置的结构、原理和使用有基本认识。 2.适用专业 热能与动力工程 3.先修课程 《流体力学》相关章节。 4.实验项目与学时分配 5. 实验改革与特色 根据实验内容和现有实验条件，在实验过程中，采取学生自己动手和教师演示相结合的方法，力求达到较好的实验效果。
实验一伯努利方程实验 1．观察流体流经实验管段时的能量转化关系，了解特定截面上的总水头、测压管水头、压强水头、速度水头和位置水头间的关系，从而加深对伯努利方程的理解和认识。 2．掌握各种水头的测试方法和压强的测试方法。 3．掌握流量、流速的测量方法，了解毕托管测速的原理。 二、实验条件 伯努利方程实验仪 三、实验原理 1．实验装置： 图一伯努利方程实验台 1.水箱及潜水泵 2.上水管 3.电源 4.溢流管 5.整流栅 6.溢流板 7.定压水箱 8.实验 细管9. 实验粗管10.测压管11.调节阀12.接水箱13.量杯14回水管15.实验桌 2.工作原理 定压水箱7靠溢流来维持其恒定的水位，在水箱下部装接水平放置的实验细管8，水经实验细管以恒定流流出，并通过调节阀11调节其出水流量。通过布置在实验管四个截面上的四组测压孔及测压管，可以测量到相应截面上的各种水头的大小，从而可以分析管路中恒定流动的各种能量形式、大小及相互转化关系。各个测量截面上的一组测压管都相当于一组毕托管，所以也可以用来测管中某点的流速。 电测流量装置由回水箱、计量水箱和电测流量装置（由浮子、光栅计量尺和光电子
第1章 绪论 选择题 【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒； （c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d ） 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变 形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。 解：牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ =，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度 d d t γ，故d d t γ τμ=。 （b ） 【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2 /s ；（b ）N/m 2 ；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2 。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2 。 （a ） 【1.4】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （c ） 【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ） 1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。 解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约 95d 1 d 0.51011020 000k p ρ ρ -==???= 。 （a ） 【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时 不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。 解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。 （c ） 【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。 解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 （a ） 【1.8】 15C o 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=?空气，621.14610m /s υ-=?水，这说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气 与水的黏性力接近；（d ）不能直接比较。 解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有 关，因此它们不能直接比较。 （d ） 【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（a ）分子热运动；（b ）分子间内聚力；（c ）易变形 性；（d ）抗拒变形的能力。解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。 （b ）
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。
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
《工程流体力学》复习题及参考答案 整理人：郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班使用专业：热能与动力工程 、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周8、恒定流动9、附面层10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、 自动模型区 、是非题。 1. 流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。（） 2. 平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（） 3. 附面层分离只能发生在增压减速区。（） 4. 等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（） 5. 相对静止状态的等压面一定也是水平面。（） 6. 平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（） 7. 流体的静压是指流体的点静压。（） 8. 流线和等势线一定正交。（） 9. 附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（） 10. 亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（） 11. 相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（） 12. 超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（） 13. 壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（） 14. 相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（） 15. 附面层外的流体流动时理想无旋流动。（） 16. 处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（） 17. 流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。 （） 18. 流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（）三、填空题。 1、1mm2O= Pa
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浙大工程流体力学试卷及答案
2002-2003学年工程流体力学期末试卷 一、单选题（每小题2分，共20分） 1、一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下 4.2米处的测压管高度为2.2m，设当地压强为 98KPa，则容器内液面的绝对压强为水柱。 (a) 2m (b)1m (c) 8m (d)-2m 2、断面平均流速υ与断面上每一点的实际流速u 的关系是。 (a)υ =u (b)υ >u (c)υ
(a) 2300 (b)3300 (c)13000 (d) 575 9、已知流速势函数，求点（1，2）的速度分量为。 (a) 2 (b) 3 (c) -3 (d) 以上都不是 10、按与之比可将堰分为三种类型：薄壁堰、实用堰、宽顶堰 (a)堰厚堰前水头 (b) 堰厚堰顶水头 (c) 堰高堰前水头 (d) 堰高堰顶水头 二、简答题（共24分） 1．静水压强的特性(6分) 2．渐变流的定义及水力特性(6分) 3．边界层的定义及边界层中的压强特性(6分) 4．渗流模型简化的原则及条件(6分) 三、计算题（共56分） １、(本小题14分) 有一圆滚门，长度L=10m，直径D=4m，上游水深H1=4m，下游水深H2=2m，求作用在圆滚门上的水平和铅直分压力。 题1图题2图 2、(本小题12分) 设导叶将水平射流作的转弯后仍水平射出，如图所示。若已知最大可能的支撑力为F，射流直径为d，流体密度为 ，能量损失不计，试求最大射流速度V1。 3、(本小题16分) 由水箱经变直径管道输水，H=16m，直径 d =d3=50mm，d2=70mm，各管段长度见图，沿程阻 1 力系数，突然缩小局部阻力系数
管路沿程阻力系数测定实验 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？ 现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明（图中A —A 为水平线）： 如图示O —O 为基准面，以1—1和2—2为计算断面，计算点在轴心处，设21v v =， ∑=0j h ，由能量方程可得 ??? ? ??+-???? ?? +=-γγ221121p Z p Z h f 1112222 1 6.136.13H H h h H h h H p p +?-?-?+?+?-?+-= γ γ 11222 6.126.12H h h H p +?+?+-= γ ∴ ()()122211216.126.12h h H Z H Z h f ?+?++-+=- )(6.1221h h ?+?= 这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。 2．据实测m 值判别本实验的流动型态和流区。 f h l g ～v lg 曲线的斜率m=1.0～1.8，即f h 与8.10.1-v 成正比，表明流动为层流 （m=1.0）、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。
3．本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。 通常试验点所绘得的曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此必须认真分析。 如果由于误差所致，那么据下式分析 d和Q的影响最大，Q有2%误差时，就有4%的误差，而d有2%误差时，可产生10%的误差。Q的误差可经多次测量消除，而d值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般< 1%。如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨，因为自动水泵供水时，会渗入少量油脂类高分子物质。总之，这是尚待进一步探讨的问题。