工程流体力学实验指导书
土木工程专业使用
临沂大学建筑学院
(一)、流体静力学实验
一、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.测油的比重。
二、实验装置
本实验的装置如图1.1所示。
图1.1 流体静力学实验装置图
1.测压管
2.带标尺的测压管
3.连通管
4.真空测压管
5.U 型测压管
6.通气阀
7.加压打气球
8.截止阀
9.油柱 10.水柱 11.减压放水阀。
说明：
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；若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准，则▽B 、▽C 、▽D 亦为Z B 、Z C 、Z D ；
3．本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。
三、实验原理
1.求点压强
在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程
const p
z =+
γ
或 h p p γ+=0 （1.1）
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，以下同； p 0——水箱中液面的表面压强； γ——液体重度；
h ——被测点的液体深度。
2．测油的比重
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S 0有下列关系：
2
11
00h h h S w +=
=
γγ * （1.2）
00>p 00 *该式推导如下: 当U 型管中水面与油水界面齐平(图1.2)，取其顶面为等压面, 有 H h p w 0101γγ== （1.a ） 使U 型管中水面和油面齐平（图1.3），取其油水界面为等压面, 则有 H H p w 002γγ=+ 即 H H h p w w γγγ-=-=0202 （1.b ） 由（1.a ）、（1.b ）两式联解可得： 21h h H += 代入式（1.a ）可得油的比重： 2 11 00h h h S w += =γγ （1.c ） 四、实验方法与步骤 1．搞清仪器组成及其用法。 2．检查仪器是否密封，将阀门6、8、11关闭，加压后检查测管l 、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。 3．记录仪器各有关常数(记入表1.1)。 4．量测点静压强(各点压强用厘米水柱高表示)。 1)打开通气阀6(此时00=p )，记录水箱液面标高0?和测管2液面标高▽H (此时0?=H ?)；(所有调节阀的标注见图1.1流体静力学实验装置图) 2)关闭通气阀6及截止阀8，加压使之形成00>p ，测记0?及▽H (此过程反复进行3次)； 3)打开减压放水阀11，使之形成00 1)开启通气阀6，测记0?； 2)关闭通气阀6，打气加压(00>p )，微调放气螺母使U 形管中水面与油水交界面齐平(图1.2)，测记▽0及▽H (此过程反复进行3次)； 3)打开通气阀6，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启减压放水阀11降压(00 五、注意事项 1.当加压较快时，压力有一定时间稳定过程，待各测压管液面不再有变化时方可读数； 2.在加压(或减压)过程中应严格控制U 形管中水自由液面和油水交界面,不得使其中任何一个界面到达U 形管底部,否则将造成通气侧油水喷出或两侧油水混装,导致设备无法使用； 3.设备采用玻璃或有机玻璃制成,使用时注意动作力度。 六、实验报告及成果要求 1. 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(γ p Z + )是否为常数； 2. 求出油的重度0γ； 3. 解答讨论题； 4.记录有关常数： 各测点的标尺读数为： ▽B = cm ， ▽C = cm ，▽D = cm ， w γ= 9.8×10-3 N/cm 3。 记录及计算表附后 七、讨论题 1．什么是测压管水头线？同一静止液体内的测压管水头线是根什么线? 2．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? 3．实验结果分析。 表1.1 流体静压强测量记录及计算表(单位：cm) 注：表中基准面选在：标尺零读数，Z C=___________ cm，Z D=____________ cm。 表1. 2 油重度测量纪录及计算表(单位：cm) （二）、不可压缩流体恒定流能量方程实验 一、实验目的 1. 验证流体恒定总流的能量方程,加深对能量方程各项意义的理解； 2． 掌握流速、流量、压强的实验量测技能； 3． 测定并绘制总水头线和测压管水头线。 二、实验装置 本实验的装置如图2.1所示。 图2.1 自循环伯诺里方程实验装置图 1.自循环供水器； 2.实验台； 3.可控硅无级调速器； 4.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 说明： 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 (g u p z 22++=γ)，须注意一般情况下' H 与断面总水头H (g v p z 22++=γ)不同（因一般v u ≠），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）或重量时间法测量。 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—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 v p z -++ + =+ + 12 2 111 122αγ αγ 取121===n ααα ，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出γ/p z +值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v 及 g v 22 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。如不平则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。 3. 打开流量调节阀13，观察思考 1）测压管水头线和总水头线的变化趋势；2）测点（2）、（3）测管水头同否？为什么？3）测点（10）、（11）测管水头是否不同？为什么？ 4 .调节流量调节阀13开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量（毕托管供演示用，不必测记读数）。 5. 改变流量2次，重复上述测量。其中一次阀门开度大到使19号测管液面接近标尺零点。 五、注意事项 1． 测记数据时，注意区分毕托管测压管与普通测压管； 2． 绘制各水头线时可参考图2.2； 3. 设备采用玻璃或有机玻璃制成,使用时注意动作力度。 六、实验报告及成果要求 1． 整理记录数据； 2．量 测 （γ p z + ）并 记 入 表 2 .2 ； 3．计算流速水头和总水头； 4．绘制上述成果中最大流量下的总水头线E-E 和测压管水头线P-P （轴向尺寸参见图2.2，总水头线和测压管水头线可以绘在图2.2上）； 5. 解答讨论题； 6．记录有关常数 均匀段D 1= cm ， 缩管段D 2= cm ， 扩管段D 3= cm ， 水箱液面高程0? = cm ， 上管道轴线高程Z ? = cm 。 注：(1)．测点6、7所在断面内径为D 2，测点16、17为D 3，余均为D 1。 (2)．标“*”者为毕托管测点(测点编号见图2.2)。 (3). 测点2、3为直管均匀流段同一断面上的两个测压点，10、11为弯管非均匀流段同一断面上的两个测点。 表2．1 管径记录表 表2.2 测记（γ p z + ）数值表 （基准面选在标尺的零点上） (单位：cm) 图 2.2 提示： 1．P-P 线依据表2.2数据绘制，其中测点10、11、13数据不用； 2．E-E 线依表2.3（2）数据绘制，其中测点10、11数据不用； 3. 在等直径管段E-E 与P-P 线平行。 表2.3 计算数值表 （1） 流速水头 (2) 总 水 头 (g p z 22 ανγ + +) ( 单位:cm) 七、讨论题 1． 测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同?为什么？ 2． 测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？ 3． 毕托管所显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都略有差异，试分析其原因。 4．实验结果分析。 （三）、不可压缩流体恒定流动量定律实验 一、实验目的 1．验证不可压缩流体恒定流的动量方程； 2．进一步掌握流体动力学的动量定理； 二、实验装置 本实验的装置如图3. 1所示。 图3.1 动量定律实验装置图 1.自循环供水器； 2.实验台； 3.可控硅无级调速器； 4.水位调节阀； 5.恒压水箱； 6.管嘴； 7.集水箱； 8.带活塞的测压管；9. 带活塞和翼片的抗冲平板；10.上回水管。 自循环供水装置1由离心式水泵和蓄水箱组合而成。水泵的开启、流量大小的调节均由调速器3控制。水流经供水管供给恒压水箱5，溢流水经回水管流回蓄水箱。流经管嘴6的水流形成射流，冲击带活塞和翼片的抗冲平板9，并以与入射角成90o 的方向离开抗冲平板。抗冲平板在射流冲力和测压管8中的水压力作用下处于平衡状态。活塞形心水深h c 可由测压管8测得，由此可求得射流的冲力，即动量力F 。冲击后的弃水经集水箱7汇集后，再经上回水管10流出，最后经漏斗和下回水管流回蓄水箱。 三、实验原理 恒定总流动量方程为 )(1122v v Q ββρ-= x 方向的动量方程为 )0(4 112x c c x v Q D h A p F βρπ γ-=-=-= 即 04 211=- D h Qv c x γπ ρβ 式中： h C ——作用在活塞形心处的水深； D ——活塞的直径； Q ——射流流量； v 1x ——射流的速度； 1β——动量修正系数。 实验中，在平衡状态下，只要测得流量Q 和活塞形心水深h C ，由给定的管嘴直径d 和活塞直径D ，代入上式，便可率定射流的动量修正系数1β值，并验证动量定律。其中，测压管的标尺零点已固定在活塞的圆心处，因此液面标尺读数，即为作用在活塞圆心处的水深。 四. 实验方法与步骤 1. 准备 熟悉实验装置各部分名称、结构特征、作用性能，记录有关常数。 2. 开启水泵 打开调速器开关，水泵启动2—3分钟后，关闭2—3秒钟，以利用回水排除离心式水泵内滞留的空气。 3. 调整测压管位置，待恒压水箱满顶溢流后，松开测压管固定螺丝，调整方位，要求带活塞的测压管8垂直、螺丝对准十字中心，使活塞转动松快。然后旋转螺丝固定好。 4. 测读水位 标尺的零点已固定在活塞圆心的高程上。当测压管内液面稳定后，记下测压管内液面的标尺读数，即hc 值。 5. 测量流量 用体积法或重量法测流量时，每次时间要求大于20秒，若用重量法测流量时，则须在仪器量程范围内。均需重复测三次再取均值。 6. 改变水头重复实验 逐次打开不同高度上的溢水孔盖，改变管嘴的作用水头。调节调速器，使溢流量适中，待水头稳定后，按3—5步骤重复进行实验。 五、注意事项 1．用体积时间法或重量时间法测量流量时，在有效范围内应尽量延长测量时间，以减少测量误差。 2．设备采用玻璃和有机玻璃制成，使用时注意动作力度。 六、实验报告及成果要求 1．整理记录数据； 2. 解答讨论题； 3. 记录有关常数。 管嘴内径d= cm ， 活塞直径D= cm 。 表3.1 测量记录及计算表 1．实测 β(平均动量修正系数)与公认值(β＝1．02～1．05)符合与否?如不符合，试分析原 因。 2．实验结果分析。 （四）、毕托管测速实验 一、实验目的 1．了解毕托管的构造，掌握用毕托管测量点流速的技能； 2．测量管嘴淹没出流的点流速和点流速系数。 二、实验装置 本实验的装置如图4.1所示。 图4.1 毕托管实验装置图 1.自循环供水器； 2.实验台； 3.可控硅无级调速器； 4.水位调节阀； 5.恒压水箱； 6.管嘴； 7.毕托管； 8.尾水箱与导轨； 9.测压管； 10.测压计 11.滑动测量尺（滑尺）； 12.上回水管。 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10的测压管1、2用以测量高、低水箱位置水头，测压管3、4用以测量毕托管的全压水头和静压水头，水位调节阀4用以改变测点流速大小。 三﹑实验原理 1．毕托管测速公式 h k h g c u ?=?=2 g c k 2= （4.1） 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压水头差。 2．管嘴出流流速公式 H g u ?=2'? （4.2） 联解上两式可得 H h c ??=/'? （4.3） 式中 u——测点处流速，由毕托管测定； ' ?——测点流速系数； ?——管嘴的作用水头。 H 四、实验方法与步骤 1．准备 (a)热悉实验装置各部分名称、作用性能，搞清构造特征、实验原理。(b)用软塑管将上、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，必须重新排气。 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，使溢流量适中，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.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、注意事项 1.仔细观察毕托管位置,尽量使毕托管与管嘴同心且距离不宜过大或过小； 2.设备采用玻璃和有机玻璃制成，使用时注意动作力度。 六、实验成果及要求 1.整理记录数据； 2.计算测点的点流速及点流速系数； 3.解答讨论题 4.记录计算表 0。5 七、讨论题 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? 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? 3．为什么在光、声、电技术高速发展的今天，仍然常用毕托管这一传统的流体测速仪器？ 4．实验结果分析。 （五）、雷诺实验 一、实验目的 1．观察层流、紊流的流态及其转换特性； 2．测定临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则。 二、实验装置 本实验的装置如图5.1所示。 图5.1 自循环雷诺实验装置图 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。有色水经有色水水管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色水。 三、实验原理 KQ d Q d === νπνυ4Re ； ν πd K 4 = 四、实验方法与步骤 1． 测记本实验的有关常数。 2． 观察两种流态。 打开开关3使水箱充水至溢流水位，经稳定后，微微开启调节阀9，并注入颜色水于实验管内，使颜色水流成一直线。通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态，然后逐步开大调节阀，通过颜色水直线的变化观察层流转变到紊流的水力特征，待管中出现完全紊流后，再逐步关小调节阀，观察由紊流转变为层流的水力特征。 3．测定下临界雷诺数。 (1).将调节阀打开，使管中呈完全紊流，再逐步关小调节阀使流量减小。当流量调节到使颜色水在全管刚呈现出一稳定直线时，即为下临界状态； (2).待管中出现临界状态时，用体积法或重量法测定流量； (3).根据所测流量计算下临界雷诺数，并与公认值(2320)比较，偏离过大，需重测； (4).重新打开调节阀，使其形成完全紊流，按照上述步骤重复测量不少于三次； (5).同时用水箱中的温度计测记水温，从而求得水的运动粘度。 4．测定上临界雷诺数。 逐渐开启调节阀，使管中水流由层流过渡到紊流，当色水线刚开始散开时，即为上临界状态，测定上临界雷诺数1～2次。 五、注意事项 1. 测定下临界雷诺数时阀门只可逐次关小，切忌时关时开； 2. 每调节阀门一次均需稳定几分钟。阀门开﹑关要均匀缓慢，以免造成水箱中水体紊乱而影响实验，否则将需重新开始。 六﹑实验报告及成果要求 1．计算平均下临界雷诺数 2．记录、计算有关常数： 管径 d= cm ， 水温 t= ℃ 运动粘度 =++= 2 000221.00337.0101775.0t t ν cm 2 /s 计算常数 K= s/cm 3 3．整理、记录计算表 表5.1 注：颜色水形态指：稳定直线、稳定略弯曲、直线摆动、直线抖动、断续、完全散开等。 七、讨论题 1．为何认为上临界雷诺数无实际意义，而采用下临界雷诺数作为层流与紊流的判别依据? 2．雷诺实验得出的圆管流动下临界雷诺数为2320，而目前有些教科书中介绍采用的下临界雷诺数是2000，原因何在? 3．实验结果分析。 （六）、文丘里流量计实验 一、实验目的 1．通过测定流量系数，掌握文丘里流量计量测管道流量的方法； 2．掌握应用气-水多管压差计量测压差的方法； 二、实验装置 本实验的装置如图6.1所示。 图6.1 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.溢流板； 5.恒压水箱； 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 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，详参P20）。 三、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 ?=??? ??????? ??+-???? ? ?+-??? ? ??= γγπ 22114 212 1'214 ()1/ 24 4 2121-= d d g d K π ??? ? ??+-???? ??+=?γγ2211p Z p Z h 式中：△h 为两断面测压管水头差。 由于阻力的存在，实际通过的流量Q 恒小于Q ’。今引入一无量纲系数' /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 ?==μμ' 另，由水静力学基本方程可得气一水多管压差计的△h 为 4321h h h h h -+-=? 四、实验方法与步骤 1. 测记各有关常数。 2. 打开电源开关，全关阀12，检查测管液面读数4321h h h h -+-是否为0，不为0时，需查出原因并予以排除。 3. 全开流量调节阀12，待水流稳定后，读取各测压管的液面读数1h 、2h 、3h 、4h ，并用体积法或重量法测定流量。 4. 逐次关小流量调节阀，改变流量5-7次，重复步骤3，注意调节阀门应缓慢。 5. 把测量值记录在实验表格内，并进行有关计算。 6. 如测管内液面波动时，应取时均值。 7. 实验结束，需按步骤2校核压差计是否回零。 五、注意事项 1．每次改变流量时均需稳定一定的时间，观察测压管液面无变化以后方可测量数据，如测压管液面有波动，应取时均值。 2．用体积法或重量法测流量时，在有效量程范围内应尽量延长测量时间，以减少测量误差。 3. 计算K 值时切记统一单位。 六﹑实验报告及成果要求 1． 整理记录实验数据； 2．解答讨论题 3．记录、计算有关常数。 d 1= cm ， d 2= cm ， 水温 t= ℃，ν= cm 2/s ， 水箱液面标尺值0?= 31.5 cm ，管轴线高程标尺值?= 3.5 cm 。 4．整理记录计算表 七、讨论题 1． 本实验中，影响文丘里管流量系数大小的因素有哪些？哪个因素最敏感？ 2． 为什么计算流量Q ’与实际流量Q 不相等? 3．实验结果分析。 6.1 记录表 表6.2 计算表K= cm2.5/s （七）、沿程水头损失实验 一、实验目的 1．了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律，绘制f h lg ～v lg 曲线； 2．掌握管道沿程阻力系数的量测方法和应用气一水压差计及电测仪测量压差的方法。 二、实验装置 本实验的装置如图7．1所示 图7．1 自循环沿程水头损失实验装置图 1.自循环高压恒定全自动供水器； 2．实验台； 3．回水管； 4．水压差计； 5．测压计； 6．实验管道；； 8．滑动测量尺； 9．测压点； 10．实验流量调节阀； 11．供水管与供水阀； 12．旁通管与旁通阀； 13．稳压筒。 根据压差测法不同，有两种型式： 低压差用水压差计量测；而高压差用电子量测仪(简称电测仪)量测。 本实验装置配备有： 1．自动水泵与稳压器 自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气一水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机，过低时能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响，离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐．经稳压后再送向实验管道。 2．旁通管与旁通阀 由于本实验装置所采用水泵的特性，在供小流量时有可能时开时停，从而造成供水压力的较大波动。为了避免这种情况出现，供水器设有与蓄水箱直通的旁通管(图中未标出)，通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至蓄水箱的阀门，即旁通阀，实验流量随旁通阀开度减小(分流量减小)而增大。实际上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。 3．稳压筒 为了简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接由2只充水(不满顶)之密封立筒构成。 4．电测仪 由压力传感器和主机两部分组成。经由连通管将其接入测点(图7．2)。压差读数(以厘米水柱为单位)通过主机显示。 目录 实验一静水压强实验???????????????????????????????????????????1实验二伯努利方程式的验证?????????????????????????????????????3实验三雷诺实验??????????????????????????????????????????????6实验四管道沿程阻力实验??????????????????????????????????????9实验五管道局部阻力系数的测定????????????????????????????????12 实验一静水压强实验 （一）实验目的 1、测定静止液体中某点的静水压强，加深对静压公式p=p0+γh的理解； 2、测定有色液体的重度，并通过实验加深理解位置水头，压强水头及测压管水 头的基本概念，观察静水中任意两点测压管水头Z+p/γ=常数。 p=p0+γh 式中：P——被测点的静水压强； P0——水箱中水面的表面压强； γ——液体重度； h——被测点在表面以下的竖直深度。 可知在静止的液体内部某一点的静水压强等于表面压强加上液体重度乘以该点在液面下的竖直深度。 （四）实验步骤 1、打开密封水箱E顶上空气阀门a，此时水箱内水面上的压强p0=p a。观察各测压连通管内液面是否平齐，如果不齐则检查各管内是否阻塞并加以勾通。 2、读取A点、B点的位置高度Z A、Z B。 3、关闭空气阀门a，转动手柄，抬高长方形小水箱F至一定高度，此时表面压力P0＞P a，待水面稳定后读各测压管中水位标高▽=▽I（I=1、2、3、 4、5），并记入表中。 4、在保持P0＞P a的条件下，改变长方形小水箱F高度，重复进行2-3次。 5、打开空气阀门a，使水箱内的水面上升，然后关闭空气阀门a，下降长方形小水箱。 6、在P0＜P a的条件下，改变水箱水位重复进行2-3次。 （五）对表中数据进行分析 单位：mm 姓名：_周霖_______________ 报名编号：_151288214475_ 学习中心：____ 大连理工大学______ 层次: _________ 高起专__________ （高起专或专升本） 专业：_建筑工程技术_____________ 实验目的：「、学习水泥性质检验方法；_2、熟悉水泥的主要技术性质；_3、检验水泥是否合格。 、实验内容: 第1部分：水泥标准稠度用水量、凝结时间测定 实验仪器、设备：水泥净浆搅拌机（符合GB3350.8要求）；维卡仪；净浆标准 稠度测定仪（代用法）；凝结时间测定仪；圆台试模；初凝时间试针；终凝时间试 针；水泥湿气养护箱；天平，量筒；其他工具；小刀、小铲、秒表等。 1、水泥标准稠度用水量 （1）实验原水泥标准稠度净浆对标准试杆（或试锥）的沉入具有一定阻力。 通过实验不同含水量水泥净浆的穿透性，—以确定水泥标准稠度净浆中所需加入的 水量。 本实验采用代用法测定水泥标准稠度用水量，—并采用不变用水量法，量取拌用水 2、水泥凝结时间测定 （1）实验原凝结时间以试针沉入水泥标准稠度净浆至一定深度所需的时间 表示。 （2）实验数据及结果 第2部分：水泥胶砂强度检验 1、实验依据：GB17671 —1999水泥胶砂强度检验方法（ISO法）。 2、实验仪器、设备：—行量试胶砂搅拌机；振实台；水泥抗折强度试验机；水泥_ 抗压强度试验机；专用夹具；试模；大小括料器，金属括平尺；养护箱、养护池；天平，量筒。 3、实验数据及结果 水泥检验项目合格性评定： （1）水泥的凝结时间是否符合要求，是如何判定的？ —答:水泥的凝结时间符合要求。依据GB157-2007《通用硅酸盐水泥》对P.042.5 水泥的技术要求：凝结时间：初凝时间不早于45分钟，该实验初凝时间为140.2 分钟，终凝时间不迟于600分钟，该试验终凝时间为203.22分钟，所以符合要 求。 （2）水泥胶砂强度是否符合要求，是如何判定的？ 《流体力学》实验指导书 杨英俊 2018. 目录 实验一平面上静水总压力测量实验 (4) 实验二恒定总流动量方程验证实验 (7) 实验三流态演示与临界雷诺数量测实验 (10) 实验四沿程水头损失测量实验 (13) 实验五文透里流量计率定实验 (16) 实验六局部水头损失测量实验 (19) 实验七恒定总流能量方程演示实验 (22) 前言 流体力学是一门重要的技术基础课，它的主要研究内容为流体运动的规律以及流体与边界的相互作用，它涉及到建筑、土木、环境、水利造船、电力、冶金、机械、核工程、航天航空等许多学科。在自然界中，与流体运动关联的力学问题是很普遍的，所以流体力学在许多工程领域有着广泛的应用。例如水利工程、机械工程、环境工程、热能工程、化学工程、港口、船舶与海洋工程等，因此流体力学是高等学校众多理工科专业的必修课。 流体力学课程的理论性强，同时又有明确的工程应用背景。它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。因此，掌握流体力学的基本概念、基本理论和解决流体力学问题的基本方法，具备一定的实验技能，为后续课程的学习打好基础，培养分析和解决工程实际中有关水力学问题的能力。 流体力学和其它学科一样，大致有三种研究方法。一是理论方法，分析问题的主次因素，提出适当的假定，抽象出理论模型（如连续介质、理想流体、不可压缩流体等），运用数学工具寻求流体运动的普遍解。二是实验方法，将实际流动问题概括为相似的实验模型，在实验中观察现象、测定数据，并进而按照一定方法推测实际结果。第三种方法是数值计算，根据理论分析与实验观测拟订计算方案，通过编制程序输入数据，用计算机算出数值解。三种方法各有千秋，既是互相补充和验证，但又不能互相取代。实验方法仍是检验与深化研究成果的重要手段，现代实验技术的突飞猛进也促进了流体力学的蓬勃发展。因此，流体力学实验在流体力学学科及教学中占有重要位置，也是在学习流体力学课程中一个不可缺少的重要教学环节。目前，针对我院各专业本科生，流体力学实验包括以下7个实验： 1)平面上静水总压力测量实验 2)恒定总流动量方程验证实验 3)流态演示与临界雷诺数量测实验 4)沿程水头损失测量实验 5)文透里流量计率定实验 1.结构试验按实验目的、对象、荷载性质、实验场所、以及实验持续时间可将结构试验分为哪几类？ 答:结构试验按试验的目的、对象，荷载性质、试验场所以及试验持续时间可将结构分为生产检验性试验和科学研究性试验，真型试验与模型试验;静力试验与动力试验;短期荷载试验与长期荷载试验。 简述结构试验设计的基本原则。 答：1）真实模拟结构所处的环境和结构所受的荷载2）消除次要因素的影响，3）把结构反应视为随机变量4）合理选择试验参数5）统一测试方法与评价标准6）降低试验成本提高实验效率 3.为了满足加载和测量要求，试件设计和制作应进行哪些构造处理？ 1.对于钢筋混凝土和预应力混凝土试件，在集中荷载作用点和支座部位预埋钢板，防止局部破坏 2.对于砌体受压试件，上下表面的平整度都不能满足直接承压要求，一般将砌体砌筑在预制的钢筋混凝土垫块上，上表面采用坐浆的方法安装承受荷载作用的垫块，使作用力均匀的传到砌体上。 3.钢结构试件由热轧型钢、焊接型钢或其他薄壁杆件组成。一般在杆件的端部应焊接钢板以便传力，在钢结构节点试验中，还应在杆件端部焊接铰链。 4.为测量混凝土内部应变、钢筋应变或温度，需要在浇灌混凝土之前预埋应变传感器或温度传感器，这些传感器应有可靠的防护措施，避免浇灌混凝土时被破坏。 4.电阻应变片对粘贴工艺有哪些要求?如何检测电阻应变片的粘贴质量? 答:(1) 1_侧点基底平整、清洁、干燥，2_粘结剂的电绝缘性、化学稳定性和工作性都良好，以及蠕变小，粘贴强度高，温度影响小;3_同一组应变计规格型号应相同;4_粗贴牢固、方位准确、不含气泡;5_应变计粘贴完成后，用万用表再次检侧应变计的阻值; (2) 1_粘贴完毕后，用万用表再次检测应变计的阻值.2.用摇表检测应变计与被测结构间的绝缘电阻。该电阻应大于20M欧姆以上。 5.简述结构试验中活动和固定铰支座的特性和实现方案（要求画出铰支座的形式和构造示意图）。 可动铰支座：垂直方向不能移动，可以转动，可以沿水平方向移动。 固定铰支座：可以转动，水平、垂直方向不能移动。 6.简述超声回弹法的基本原理和优点。 超声回弹法是以超声波在建筑结构和构件混凝土内部传播的速度和混凝土表面的回弹值两项测试指标，综合推定结构和构件混凝土抗压强度的一种无损检测方法。超声回弹法的优点是:它的测试结果既反映结构和构件混凝土内部的强度，又反映结构和构件混凝土表面的强度。而且超声法和回弹法检测结构和构件混凝土强度的测量值又可以互相补偿，消除某些因素的影响。 7.结构抗震实验有什么特点？根据《结构抗震实验方法规程》的规定，结构抗震实验加载制度应遵循哪些基本原则？ 答：结构抗震实验的特点：荷载作用反复，结构变形很大。基本原则：1、试验结果应能够反映被试验结构的主要特征状态，得到特征点的试验数据。2、试验过程中，应保持反复加载的连续性和均匀性，加载速度、卸载速度和反向加载速度应一致。3、试验应采用荷载-变形控制的加载制度。4.施加反复荷载的次数可根据试验目的确定。 8.影响混凝土强度和超声波传播速度间的定量关系的因素有哪些？ 答：影响因素有：骨料的品种；粒径的大小；水泥的品种；用水量和水灰比；混凝土的龄期； 流体力学 实验指导书与报告 （第二集） 动量定律实验 毕托管测速实验 文丘里流量计实验 局部阻力实验 孔口与管嘴实验 静压传递自动扬水演示实验 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 姓名：肖龙 报名编号：T0759202101411509000002 学习中心：福建省厦门电子职业中专学校奥鹏学习中心[25] 层次：高起专 专业：建筑工程技术 实验一：水泥实验 一、实验目的： 1、学习水泥性质检验方法； 2、熟悉水泥的主要技术性质； 3、检验水泥是否合格。 二、实验内容： 第1部分：水泥标准稠度用水量、凝结时间测定 实验仪器、设备：水泥净浆搅拌机（符合GB3350.8要求）；维卡仪；净浆标准稠度测定仪；凝结时间测定仪；圆台试模；初凝时间试针；终凝时间试针；水泥湿气养护箱；天平，量筒；其他工具：小刀、小铲。 1、水泥标准稠度用水量 （1）实验原理：水泥标准稠度净浆对标准试杆（或试锥）的沉入具有一定阻力。通过试验不同含水量水泥净浆的穿透性，以确定水泥标准稠度净浆中所需加入的水量。 本实验采用代用法测定水泥标准稠度用水量，并采用不变用水量法，量取拌用水142.5ml，根据实验结果换算得出最终标准稠度用水量。 （2）实验数据及结果 2、水泥凝结时间测定 （1）实验原理：凝结时间以试针沉入水泥标准稠度净浆至一定深度所需的时间表示。 （2）实验数据及结果 第2部分：水泥胶砂强度检验 1、实验依据： GB17671—1999水泥胶砂强度检验方法（ISO法）。 2、实验仪器、设备：行量式胶砂搅拌机；振实台；水泥抗折强度试验机；水泥抗压强度试验机；专用夹具；试模；大小括料器，金属刮平尺；养护箱、养护池；天平，量筒。 3、实验数据及结果 水泥检验项目合格性评定： （1）水泥的凝结时间是否符合要求，是如何判定的？ 答：水泥的凝结时间符合要求。依据GB175-2007《通用硅酸盐水泥》对P.042.5水泥的技术要求：凝结时间：初凝时间不早于45分钟，该试验初凝时间为140.2分钟，终凝时间不迟于600分钟，该试验终凝时间为203.22分钟,所以符合要求。 （2）水泥胶砂强度是否符合要求，是如何判定的？ 答：符合要求。依据胶砂强度：28天抗折强度9.28≥6.5、抗压强度51.15≥42.5（实验数据结果不小于以下表中数据）。 实验二：土的压缩试验 一、实验目的：通过土的压缩实验得到试样在侧限与轴向排水条件下的孔隙比与压力的关系，即压缩曲线——e~p曲线，并以此计算土的压缩系数a1-2，判断土的压缩性，为土的沉降变形计算提供依据。 二、实验原理： 1、计算公式 （1 + W0）Gs Pw （1）试样初始孔隙比：e0﹦____________________________________ ___ 1 P0 （2）各级压力下试样固结变形稳定后的孔隙比： (1 + e0) e i = e0－_____________________________ △ hi h0 e1 –e2 △ e （3）土的压缩系数：a1-2 = ___________________ ＝ - __________________________ P2–p1 △ p 《流体力学》实验指导书 郭广思王连琪 沈阳理工大学 2006年10月 一伯努利方程综合性实验 （一）实验目的 伯努利方程是水力学三大基本方程之一，反映了水流在流动时，位能、压能、动能之间的关系。 1．了解总水头线和测压管水头线在局部阻力和沿程阻力处的变化规律； 2．了解总水头线在不同管径段的下降坡度，即水力坡度J的变化规律； 3．了解总水头线沿程下降和测压管水头线升降都有可能的原理； 4．用实例流量计算流速水头去核对测压板上两线的正确性； 不同管径流速水头的变化规律 （二）设备简图 本实验台由高位水箱、供水箱、水泵、测压板、有机玻璃管道、铁架、量筒等部件组成，可直观地演示水流在不同管径、不同高程的管路中流动时，上述三种能量之间的复杂变化关系。 （三）实验原理 过水断面的能量由位能、压能、动能三部分组成。水流在不同管径、不同高程的管路中流动时，三种能量不断地相互转化，在实验管道各断面设置测压管及测速管，即可演示出三种能量沿程变化的实际情况。 测压管中水位显示的是位能和压能之和，即伯努利方程中之前两项：g p Z ρ+，测速管 中水位显示的是位能、压能和动能之和。即伯努利方程中三项之和：g v g p Z 22 ++ρ。 将测压管中的水位连成一线，称为测压管水头线，反映势能沿程的变化；将测速管中的水位连成一线，称为总水头线，反映总能量沿程的变化，两线的距离即为流速水头g v 2/2。 本实验台在有机玻璃实验管道的关键部位处，设置测压管及测速管，适当的调节流量就可把总水头线和测压管水头线绘制于测压板上。 注：计算所的流速水头值是采用断面平均流速求得，而实测流速水头值是根据断面最大速度得出，显然实测值大于计算值，两者相差约为1.3倍。 （四）实验步骤 1．开动水泵，将供水箱内之水箱至高位水箱； 2．高位水箱开始溢流后，调节实验管道阀门，使测压管，测速管中水位和测压板上红、黄两线一致； 3．实验过程中，始终保持微小溢流； 4．如水位和红黄两线不符，有两种可能：一是连接橡皮管中有气泡，可不断用手挤捏橡皮管，使气泡排出；二是测速管测头上挂有杂物，可转动测头使水流将杂物冲掉。 （五）报告要求 实验报告是实验后要完成的一份书面材料。实验报告的内容一般包括实验名称、班级、实验人姓名、实验时间、实验目的、实验步骤、实验数据记录及处理、结论与讨论等多项内容。实验报告一律用流体力学实验报告用纸书写。 （六）讨论题 1. 什么是速度水头，位置水头，压力水头？速度水头、测压管水头和总水头什么关系？ 2. 总水头线和测压管水头线在局部阻力和沿程阻力处有怎样的变化？为什么？ 《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) 实验要求 一、实验目的 《建筑材料》是一门理论联系实际的专业基础课程。除应对课堂讲授的理论知识理解和掌握外，还需通过实验这一实践性教学环节，让学生到实验室进行现场操作，做到理论和实践相结合，增强感性认识，提高动手能力，培养学生进行质量检测和控制的能力。 二、实验要求： 1．实施试验的能力 （1）以严肃的态度、严格的作风、严谨的方法进行试验。 （2）明确各项试验的目的和实验的原理，选择正确的试验方法。 （3）按试验规程的要求进行试验操作。 （4）在试验课前应进行预习,准备好记录表格，试验数据的记录。 （5）试验数据的处理，试验结果的分析和评定； （6）试验报告的编写； 2．实验时要集中思想，认真地听指导教师讲解，仔细观察，如实地记录各种实验数据，积极思考分析，不得马虎从事。不得抄袭他人的实验记录。努力培养独立进行科学实验的能力。 3．爱护仪器、工具，节约水、电、实验材料，凡损坏仪器工具等，并视具体情节，按章进行处理。 4．实验室内必须保持安静，不准吵闹、打逗，不准高声谈笑，不准吸烟，不准随地吐痰，不准乱抛纸屑杂物，不准随意摆弄和本次实验无关的仪器设备。5．实验结束后，学生应整理好实验室仪器设备，做好清洁工作，经指导教师或实验人员检查后，方可离开实验室。 建筑材料试验 建筑材料试验是建筑材料课程的重要组成部分，它是由感性认识到理性认识的重要过程。通过试验预期达到三个目的：一是熟悉、验证、巩固所学的理论知识；二是了解所使用的仪器设备，掌握所学建筑材料的试验方法；三是可让学生更深刻地掌握各种材料的技术性能，对常用的材料具有独立进行质量检验的能力。 试验内容包括材料的基本性质、水泥、混凝土用集料、混凝土、建筑钢材、建筑砂浆、砌墙砖、石油沥青等主要试验。 一、水泥的基本性质试验 1.1 水泥标准稠度用水量试验 1．试验目的通过试验测定水泥净浆达到水泥标准稠度（统一规定的浆体可塑性）时的用水量，作为水泥凝结时间、安定性试验用水量之一；掌握GB1346—89及GB1346—2001《水泥标准稠度用水量》的测试方法，正确使用仪器设备，并熟悉其性能。 2．主要仪器设备 （1）水泥净浆搅拌机 （2）标准法维卡仪 （3）天平 （4）量筒 3．试验方法及步骤 （1）标准法 1）试验前检查仪器金属棒应能自由滑动，搅拌机运转正常等。 工程流体力学 实 验 指 导 书 河北理工大学给排水实验室 编者：杨永 2014 . 5 . 12 适用专业：给排水工程专业、建筑环境与设备工程专业 实验目录： 实验一：雷诺实验 实验二：伯努利方程实验 实验三：阻力及阻力系数测定实验 实验四：孔口管嘴实验 实验操作及实验报告书写要求： 一、实验课前认真预习实验要求有预习报告。 二、做实验以前把与本次实验相关的课本理论内容复习一下。 三、实验要求原始数据必须记录在原始数据实验纸上。 四、实验报告一律用标准实验报告纸。 五、实验报告内容包括： 1. 实验目的； 2. 实验仪器； 3. 实验原理； 4. 实验过程； 5. 实验数据的整理与处理。 六、实验指导书只是学生的指导性教材，学生在写实验报告时指导书制作 为参考，具体写作内容由学生根据实际操作去写。 七、根据专业不同以及实验学时，由任课教师以及实验老师选定实验内容。 建筑工程学院给排水实验室 编者：杨永 2014.5 实验一 雷诺实验指导书 一、实验目的： （一）观察实验中实验线的现象。 （二）掌握体积法测流量的方法。 （三）观察层流、临界流、紊流的现象。 （四）掌握临界雷诺数测量的方法。 二、实验仪器： 实验中用到的主要仪器有：雷诺实验仪、1000mL 量筒、秒表、10L 水桶等 三、实验原理： 有压管路流体在流动过程中，由于条件的改变（例如，管径改变、温度的改变、管壁的粗糙度改变、流速的改变）会造成流体流态的变化，会出现层流、临界流、紊流等现象。英国科学家雷诺（Reynolds ）在1883年通过系统的实验研究，首先证实了流体的流动结构有层流和紊流两种形态。层流的特点是流体的质点在流动过程中互不掺混呈线状运动，运动要素不呈现脉动现象。在紊流中流体的质点互相掺混，其运动轨迹是曲折混乱的，运动要素发生脉动现象。 雷诺等人经过大量的实验发现临界流速与过流断面的特征几何尺寸管径d 、流体的动力粘度μ和密度ρ有关，即()ρμ、、d f u k =。由以上四个量组成一个无量纲数，称为雷诺数e R ,即ν μρ ud ud R e == 姓名： 报名编号： 学习中心：辽宁盖州市委员会党校奥鹏学习中心[23] 层次：高起专 专业：建筑工程技术 实验一：水泥实验 一、实验目的：（1）学习水泥性质检验方法；（2）熟悉水泥的主要技术性质；（3）检验水泥是否合格。 二、实验内容： 第1部分：水泥标准稠度用水量、凝结时间测定 实验仪器、设备：（1）水泥净浆搅拌机：符合GB3350.8的要求。（2）维卡仪、净浆标准稠度测定仪（代用法）（3）凝结时间测定仪：符合GB3350.6的要求（4）圆台试模；（5）初凝时间试针和终凝时间试针；（6）湿汽养护箱：应能使温度控制在20±1℃，湿度大于90%。（7）天平：能准确称量至1g。（8）量水器（量筒）：最小刻度为0.1m1，精度1%。（9）小刀、小铲、秒表等。 1、水泥标准稠度用水量 （1）实验原理：水泥标准稠度净浆对标准试杆（或试锥）的沉入具有一定阻力。通过试验不同含水量水泥净浆的穿透性，以确定水泥标准稠度净浆中所需加入的水量。 （2）实验数据及结果 2、水泥凝结时间测定 （1）实验原理：凝结时间以试针沉入水泥标准稠度净浆至一定深度所需的时间表示。 （2）实验数据及结果 第2部分：水泥胶砂强度检验 1、实验依据：GB17671-1999 水泥胶砂强度检验方法（ISO法） 2、实验仪器、设备：（1）行星式胶砂搅拌机；（2）振实台；（3）水泥抗折强度试验机；（4）水泥抗压试验机；（5）专用夹具；（6）水泥胶砂标准试模；（7）大小播料器、金属刮平直尺；（8）养护箱、养护池；（9）天平（精度1g、量筒(精度1ml) 。 3、实验数据及结果 水泥检验项目合格性评定： （1）水泥的凝结时间是否符合要求，是如何判定的？ 答：试件在湿汽养护箱中养护至加水后30min时进行第一次测定。测定时，从湿汽养护箱中取出圆模放到试针下，使试针与净浆面接触，拧紧螺丝1~2s后突然放松，试针垂直自由沉入净浆，观察试针停止下沉时指针读数。当试针沉至距底板2~3mm时，即为水泥达到初凝状态;当下沉不超过1~0.5mm时为水泥达到终凝状态。由开始加水至初凝、终凝状态的时间分别为该水泥的初凝时间和终凝时间，用小时(h)和分(min)来表示。测定时应注意，在最初测定的操作时应轻轻扶持金属棒，使其徐徐下降以防试针撞弯，但结果以自由下落为准;在整个测试过程中试针贯入的位置至少要距圆模内壁l0mm。临近初凝时，每隔5min测定一次，临近终凝时每隔l5min测定一次，到达初凝或终凝状态时应立即重复测一次， 实验（一）流体静力学综合性实验 一、实验目的和要求 掌握用测压管测量流体静压强的技能；通过测量静止液体点的静水压强，加深理解位臵水头、压强水头、及测管水头的基本概念；观察真空现象，加深对真空度的理解；验证不可压缩流体静力学基本方程；测量油的重度。 二、实验装臵 本实验装臵如图1.1所示 图1.1流体静力学综合性实验装臵图 1.测压管 2.带标尺测压管 3.连通管 4.真空测压管 5.U 型测压管 6.通气阀 7.加压打气球 8.截止阀 9.油柱 10.水柱 11.减压放水阀 说明： 1.所有测压管液面标高均以标尺(测压管2)零度数为基准； 2.仪器铭牌所注▽B 、▽C 、▽D 系测点B 、C 、D 标高；若同时取标尺零点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。 4.测压管读数据时，视线与液面保持水平，读凹液面最低点对应的数据。 三、实验原理 1在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 const γ p z =+ 或h p p γ+=0 式中：z —被测点在基准面以上的位臵高度； p —被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； 0p —水箱中液面的表面压强 γ—液体容重； h —被测点的液体深度。 上式表明，在连通的同种静止液体中各点对于同一基准面的测压管水头相等。 利用液体的平衡规律，可测量和计算出连通的静止液体中任意一点的压强，这就是测压管测量静水压强的原理。 压强水头 γ p 和位臵水头z 之间的互相转换，决定了夜柱高和压差的对应关系：h γp ?=? 对装有水油（图1.2及图1.3）U 型侧管,在压差相同的情况下，利用互相连通的同种液体的等压面原理可得油的比重So 有下列关系： 2 1100h h h γγS w += = 图1.2 图1.3 据此可用仪器（不用另外尺）直接测得So 。 四、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。 一、单项选择题 1．土木工程结构试验中，常用生产鉴定性试验解决的问题是（）。 A.验证结构设计理论的假定 B.提供设计依据 C.处理工程事故，提供技术依据 D.提供实践经验 2．工程结构试验的四个阶段中，哪一个阶段是整个试验工作的中心环节？（） A.试验规划阶段 B.试验准备阶段 C.试验加载测试阶段 D.试验资料整理和分析阶段 3．在结构试验中应优先选择的结构就位形式是（）。 A.正位试验 B.卧位试验 C.反位试验 D.原位试验 4．结构试验中，钢结构的荷载持续时间一般不少于（）。 A.5min B.10min C.15min D.30min 5．对于量测振动频率、加速度等参数的动测仪表，要求仪表的频率、加速度范围（）被测动态参数的上限。 A.大于 B.等于 C.小于 D.大于等于 6．工程结构的模型试验与实际尺寸的足尺结构相比，不具备的特点是（ D ）。 A.经济性强 B.数据准确 C.针对性强 D.适应性强 7．集中荷载相似常数与长度相似常数的（ B ）次方成正比。 A.1 B.2 C.3 D.4 8．弯矩或扭矩相似常数与长度相似常数的（ C ）次方成正比。 A.1 B.2 C.3 D.4 9．弹性模型材料中，哪一种材料的缺点是徐变较大，弹性模量受温度变化的影响较大？（ D ） A.金属材料 B.石膏 C.水泥砂浆 D.塑料 10．哪一种模型的制作关键是“材料的选取和节点的连接”？（ C ） A.混凝土结构模型 B.砌体结构模型 C.金属结构模型 D.有机玻璃模型 11．强度模型材料中，哪一种材料需要经过退火处理？（ A ） A.模型钢筋 B.微粒混凝土 C.模型砌块 D.水泥砂浆 12．下列哪一种加载设备属于机械力加载设备？（ B ） A.杠杆 B.弹簧 C.手动液压千斤顶 D.水 13．机械力加载设备中下列哪一种加载设备常用于结构的持久荷载试验？（ D ） A.卷扬机 B.吊链 C.螺旋千斤顶 D.弹簧 14．支座的型式和构造与试件的类型和下列何种条件的要求等因素有关。（ A ） A.实际受力和边界条件 B.位移的边界条件 C.边界条件 D.平衡条件 15．结构试验时，试件的就位型式最符合实际受力状态而应优先采用的是（ A ）。 A.正位试验 B.反位试验 C.卧位试验 D.异位试验 16．结构静力试验的试验加载制度是（ B ）。 A.采用控制荷载或变形的低周反复加载 B.采用包括预加载、设计试验荷载和破坏荷载的一次单调加裁 C.采用正弦激振加载 D.采用模拟地面运动加速度地震波的激振加载 17．超声回弹综合法检测混凝土强度时可以（ D ）。 A.既能反映混凝土的弹塑性，又能反映混凝土的内外层状态 B.测量精度稍逊于超声法或回弹法 C.先进行超声测试，再进行回弹测试 D.依据固定的关系曲线推定混凝土强度 18．当用一个液压加载器施加两点或两点以上的同步荷载时，可以通过（ C ）实现。 A.杠杆 B.卧梁 C.分配梁 D.反力架 流体力学实验指导书 上海海洋大学工程学院 二零零七年一月 实验须知 进行一个流体力学实验，必须经过实验预习、实验操作、实验总结等几个主要环节。 一、实验前的准备 （1）在实验课开始之前，应分好实验小组。 （2）每次实验课前，要求学生阅读实验指导书，明确本次实验的目的、实验原理、实验步骤以及注意事项；复习教材中有关内容，搞清楚实验原理和有关理论知识；对某些实验，还应该进行必要的设计、计算，同时回答书中提出的思考题。 二、实验操作 （1）实验课开始应认真听取指导教师对实验的介绍。 （2）分组后先检查仪器设备是否齐全和是否完好，如发现问题应及时报告指导教师。 （3）实验过程中，必须爱护仪器设备，遵守操作规程，严禁乱动、乱拆。如有损坏丢失，必须立即报告指导教师，由实验室酌情处理。因违反规章制度、不遵守操作规程而造成仪器损坏者，需按规定进行赔偿。 （4）实验室内严禁吸烟、吐痰、吃东西和乱扔纸屑。除实验必须的讲义、记录纸及文具以外，个人的书包及衣物等一概不要放在实验台上。实验室不得大声喧哗，注意保持肃静。 （5）实验做完后，需先经指导教师审查数据并签字，然后在将仪器设备按原样整理完毕，搞好实验室卫生，经教师允许后方可离去。 三、实验总结 学生必须在实验的基础上，对实验现象及数据进行整理计算和总结分析，然后认真写好实验报告。编写报告的过程是一个从感性认识到理论认识的提高过程，也是一个加深理解和巩固理论知识的过程。因此必须重视并写好实验总结报告，在规定的时间内交给教师批阅。批阅后的实验报告由学生妥善保管，以备考核。 实验一雷诺实验指导书 一、实验目的 （1）观察流体在管道中的两种流动状态； （2）测定几种流速状态下的雷诺数，并学会用质量测流量Q方法； （3）了解流态与雷诺数的关系，并验证下临界雷诺数Re c=2000。 二、实验设备 如图所示，在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺实验管、阀门、颜料水（红墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀、水泵和计量水箱等，此外，还有秒表、水杯、电子称及温度计。 图1-1 三、实验原理 层流和紊流的根本区别在于层流各流层间互不掺混，只存在粘性引起的各流层间的滑动摩擦力；紊流时则有大小不等的涡体动荡于各流层间。当流速较小时，会出现分层有规则的流动状态即层流。当流速增大到一定程度时，液体质点的运动轨迹是极不规则的，各部分流体互相剧烈掺混，就是紊流。 反之，实验时的流速由大变小，则上述观察到的流动现象以相反程序重演，但由紊流转变为层流的临界流速νc小于由层流转变为紊流的临界流速νc′。称νc′为上临界流速，νc为下临界流速。雷诺用实验说明流动状态不仅和流速ν有关，还和管径d、流体的动力粘滞系数μ、和密度ρ有关。以上四个参数可组合成一个无因次数，叫做雷诺数，用Re表示。 Re ＝ρνd/μ＝νd／υ (1-1) 对应于临界流速的雷诺数称临界雷诺数，用Re c表示。 Re c＝ρνc d/μ＝2000 (1-2) 工程上，假设流速时，流动处于紊流状态，这样，流态的判别条件是 教学实验2012-10 流体力学 实验指导书 目录 实验一能量方程实验 实验二雷诺数实验 实验三沿程阻力实验 实验四局部阻力实验 实验五文丘里流量计实验实验六孔板流量计实验实验七皮托管测速实验实验八离心泵综合实验 实验一能量方程实验 1、实验目的 观察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况，并对实验中出现的现象进行分析，从而加深对能量方程的理解。 2、实验装置 图1 能量方程实验装置示意图 1.储水箱 2.上水调节阀 3.溢流回水管 4.实验管段 5.背后恒压水箱 6.测压管组 7. 测压管固定板 8.静压及全压测点接头 9.流量调节、切断阀10.计量水箱11.接水杯12.量筒 3、实验前准备工作 开启水泵，全开上水阀门使水箱注满水；打开调节阀门，排除管内气体；关闭调节阀门，再调节上水阀门，使水箱水位始终保持不变，并有少量溢出。检查各个测压管液面高度是否相同，如不同，首先排除测压管及连接的胶皮管中空气，确保测压管中无空气泡时，检查各个测压管液面高度是否相同，如还不同，则应调整标尺，使各个测压管液面高度相同。检查实验过程调节流速的调节阀门9，其应该调节灵活。 4、实验方法 （1）、能量方程实验 调节出水阀门至一定开度，使测压管组各液柱在测压板适当位置，测定能量方程实验管的六个断面六组测压管的液柱高度，并用体积法测定流量。 改变阀门的开度，重复上面方法进行测试。 根据测试数据的计算结果，绘出某一流量下各种水头线（如图2-2），并运用能量方程进行分析，解释各测点各种能头的变化规律。 图2-2水头线 可以看出，能量损失沿着流体流动方向增大的；C1与C6比 较，两点管径相同，所以动能头基本相同，但C6点的压力能头比C1增大了，这是由于位置能转化而得来的；C1与C4比较，其位置能头相同，但C4点比C1点的压力能头大，这是由于管径变粗；速度减慢，动能头转化为压力能头；C5与C4比较，位置能头相同，但压力能头小了，可明显看出，是压力能头转化为速度能头了。 实验结果还清楚的说明了连续方程，对于不可压缩的流体稳定流动，当流量一定时，管径粗的地方流速小，细的地方流速大。 2）测速 能量方程实验管上的六组测压管的任一组都相当于一个皮托管，可测得管内的流体速度。由于本实验台将总测压管置与能量方程实验管的轴线，所以测得的动压水头代表了轴心处的最大速度。 皮托管求点速度的公式为：h k h g c u ?=?=2 g c k 2= 式中 u---毕托管测点处的点速度； c---毕托管的教正系数； ?h---毕托管全压水头与静水压水头差。 管内的平均流速 F Q V = 在进行能量方程实验的同时，就可以测定出各点的轴心速度和平均速度（F Q V = - ）。测试结果记入表二中，如果用皮托管求出所在截面的理论平均速度，可根据该截面中心处的最大流速计算， 并可求出其流量系数。 也可以测定时，用量杯接实验时间段容积水，用秒表记录下实验时间段容积水的接水时间，从而计算实验过程中的流量并把其作为标准流量，计算管道某个工况流速，并与其用比托管所测流速进行比较求出流量系数。 （3）结束实验 关闭电源，把管道内的水放掉，然后关闭各阀门。 土木工程结构试验学习心得 土木工程结构试验是研究和发展结构计算理论的重要实践，从材料的力学性能到验证由各种材料构成不同类型结构和构件的基本计算方法，以及近年来发展的大量大跨、超高、复杂结构的计算理论，都离不开试验研究。因此，土木工程结构试验在土木工程结构科学研究和技术革新方面起着重要的作用，与结构设计、施工及推动土木工程学科的发展有着密切的关系。土木工程结构试验是土木工程专业的一门专业技术课程，与材料力学、结构力学、混凝土结构、砌体结构、钢结构、地基基础和桥梁结构等课程直接有关，并涉及物理学、机械与电子测量技术、数理统计分析等内容。通过本课程的学习，使我获得土木工程结构试验方面的基础知识和基本技能，掌握一般工程结构试验规划设计、结构试验、工程检测和鉴定的方法，以及根据试验结果作出正确的分析和结论的能力，为今后的学习和工作打下良好的基础。《土木工程结构试验》是土木工程专业的一门专业课程，也是唯一的一门独立的试验课程。它的任务是在结构或实验对象上，以仪器设备为工具，利用各种实验技术为手段，在荷载或其他因素作用下，通过测试与结构工作性能有关的各种参数（变形、挠度、位移、应变、振幅、频率）后进行分析，从而对结构的工作性能作出评价，对结构的承载能力作出正确的估计，并为验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据。通过本门课程的学习，在理论上我学到许多关于结构试验的知识，工程结构试验的量方法、程结构试验过程、可靠性鉴定等。工程结构试验的量方法土木工程结构试验中的试验荷载要与结构在实际中的受力情况相一致，试验时的荷载应使结构处于某一种实际可能的最不利的工作情况。当采用等效荷载时，试验荷载的大小要根据相应的等效条件换算得到，同时要注意荷载图式的改变对结构的各种影响。结构试验的加载制度要根据不同的结构按照相应的规范或标准的规定进行设计。测量方法：机测法。利用机械仪表测量所需的数据或参数，机测法适应性强、简便、可靠、经济，是结构试验中最常用的测量手段。②电测法。通过传感元件把试验需要测量的数据或参数，转换为电阻、电容、电感、电压或电流等电量参数，经放大器放大，然后进行测量，由指示记录设备记录和显示，这种转换和测量技术称为非电量电测技术，具有准确、快速测量、自动控制、连续记录和远距离操纵等优点。与计算机联机，还可根据测量结果自行判断和运算。③光测法。利用光的准直性对测量参数放大、转换、实现连续记录，阻尼小、响应快（如光线示波记录仪）。也可利用光敏材料的物理化学原理和力学特性在偏振光作用下产生的光学效应，测定应力场（如光弹仪），简便、可靠、直观性好；及激光测量位移和激光全息的应用。④其他方法：用光、电、磁、 工程流体力学实验指导书与报告 华中科技大学交通学院 性能实验室 2 00 6．9 (一) 不可压缩流体恒定流能量方程 (伯诺里方程)实验 一、实验目的要求 1．验证流体恒定总流的能量方程； 2．通过对动水力学诸多水力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 本实验的装置如图2．1所示。 说明 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 )2(2g u p Z H ++='γ，须注意一般下H ’与断面总水头)2(2 g v p Z H ++=γ不同(因一般 v u ≠)，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(以下实验类同)。 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 i i i i hw g v a p Z g v a p Z ,122 111 122+++=++γγ 取121====n a a a ，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出γ p Z + 值，测出 通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v 及g av 22 ，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。如不平则需查明故障原因(例连通管受阻、漏气或夹气泡等)并加以排除，直至调平。 3．打开阀13，观察思考 1)测压管水头线和总水头线的变化趋势；2)位置水头、压强水头之间的相互关系；3)测点(2)、(3)测管水头同否为什么 4)测点(12)、(13)测管水头是否不同为什么 5)当流量增加或减少时测管水头如何变化流体力学实验指导书( 建环专业)
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