流体力学 实验一 阻力系数的测定实验

流体流动阻力的测定一、引言流体力学是物理学的一个分支，主要研究流体的运动规律和性质。

在工程领域中，流体力学是非常重要的一门学科，涉及到许多领域，如航空、船舶、汽车、建筑等。

在这些领域中，流体的运动特性对于设备的设计和性能有着重要影响。

而测定流体流动阻力是了解这些运动特性的基础。

二、实验原理1. 流体阻力公式当一个物体在流体中运动时，会受到来自流体的阻力。

根据牛顿第二定律，物体所受合外力等于其质量乘以加速度。

因此，在水平方向上运动的物体所受合外力为：F = ma其中F为合外力，m为物体质量，a为加速度。

当物体在水平方向上运动时，在没有其他外力作用下，其所受合外力即为来自水对其作用的阻力Ff。

因此：Ff = ma将牛顿第二定律代入上式可得：Ff = 1/2 * ρ * v^2 * S * Cd其中ρ为流体密度，v为物体相对于流体的速度（即物体速度减去流体速度），S为物体所受阻力的面积，Cd为阻力系数。

2. 流体阻力的测定在实验中，我们可以通过测量物体在流体中运动时所受到的阻力来计算出阻力系数Cd。

一般来说，测量流体阻力有两种方法：直接法和间接法。

直接法是指将物体放置在流体中，然后通过测量所需施加的力来计算出流体阻力。

这种方法通常需要使用特殊设备，如浮子式流量计、翼型试验台等。

间接法是指通过测量物体在流体中运动时所需施加的外部力来计算出流体阻力。

这种方法通常需要使用天平或重量计等设备来测量物体的重量，并结合运动学公式来计算物体所受的加速度和速度等参数。

三、实验步骤1. 实验器材准备准备好天平或重量计、滑轮、绳子、小球等实验器材，并将它们固定在实验台上。

2. 实验样本制备制作一个小球样本，并将其质量称重记录下来。

3. 流动介质准备将水注入实验槽中，并将水温调节到室温。

4. 实验数据测量将小球样本用绳子系在滑轮上，并将滑轮固定在实验台上。

然后，拉动小球样本，使其开始运动，并记录下所需施加的力和小球样本的运动时间。

流体流动阻力的测定实验报告摘要：通过测算不同流速和管道直径下流体的流量和压降，确定了流体流动阻力与流速和管道直径的关系，并确立了相应的流体流动阻力公式。

实验的结果表明，流体流动阻力与流速和管道直径的平方成正比，结果与理论计算值基本吻合。

一、实验原理在流体力学中，我们研究流体在管道中的运动和分布。

不同形状、不同截面的管道中，流体的流动速度和压强是不同的，流体的动能和势能也会随着时间和位置的变化而发生变化。

在流体流动中，管道内壁与流体的相互作用形成一定的阻力，这种阻力称为流体流动阻力。

实验中，我们设计了一套管道流体流动测量装置，通过测算流体在不同流速和管道直径下流量和压降，确定了流体流动阻力与流速和管道直径的关系，并确立了相应的流体流动阻力公式。

二、实验步骤1. 准备工作：将实验装置安装好，并连接好各个部件。

2. 流量测定：打开水泵，将水流导向流量计中，通过观察流量计中的示数，测定流体的流量。

3. 压降测定：利用几何水平仪测定与水平面夹角，计算出流体在管道中的压降。

4. 流速测定：通过测算流量和管道截面积，计算出流体的平均流速。

5. 重复实验：重复以上测定步骤，测定不同流速和管道直径下的流量和压降数据，以确定流体流动阻力与流速和管道直径的关系。

6. 数据处理：根据实验数据计算出流体流动阻力公式，并与理论计算值对比。

三、实验结果与分析1. 流量与管道直径的关系通过实验测定，流量与管道直径的平方成正比。

实验数据如下：流量 Q (m3/h) 1 2 3 4 5直径 D (cm) 1 1.5 2 2.5 32. 压降与流速的关系通过实验测定，压降与流速的平方成正比。

实验数据如下：流速 v (m/s) 0.67 1.13 1.33 1.51压降 h (m) 0.05 0.09 0.12 0.163. 流体流动阻力与流速和管道直径的关系根据实验得到的数据，流体流动阻力与流速和管道直径的平方成正比。

流体流动阻力公式为：f = αρv2 D2/4其中，f 为阻力系数，ρ 为流体密度，v 为平均流速，D 为管道直径，α 为系数。

化工原理实验报告—流体流动阻力测定实验班级： 031112班小组：第六组指导老师：刘慧仙组长：陈名组员：魏建武曹然实验时间： 2013年10月18日目录一、实验内容 (1)二、实验目的 (1)三、实验基本原理 (1)1.直管阻力 (1)2.局部阻力 (3)四、实验设计 (3)1.实验方案 (3)2.测试点及测试方法 (3)原始数据 (3)测试点 (4)测试方法 (4)3.控制点及调节方法 (4)4.实验装置和流程设计 (4)主要设备和部件 (4)实验装置流程图 (4)五、实验操作要点 (5)六、实验数据处理和结果讨论分析 (6)实验数据处理 (6)1.实验数据记录表 (6)2.流体直管阻力测定实验数据整理表 (7)3.流体局部阻力测定实验数据整理表 (8)4.计算示例。

(9)结果讨论分析 (10)七、思考题 (11)实验一流体流动阻力的测定实验一、实验内容1.测定流体在特定材质和的直管中流动时的阻力摩擦系数，并确定和之间的关系。

2.测定流体通过阀门时的局部阻力系数。

二、实验目的1.了解测定流体流动阻力摩擦系数的工程定义，掌握测定流体阻力的实验方法。

2.测定流体流径直管的摩擦阻力和流经管件或局部阻力，确定直管阻力摩擦系数与雷诺数之间的关系。

3.熟悉压差计和流量计的使用方法。

4.认识组成管路系统的各部件、阀门并了解其作用。

三、实验基本原理流体管路是由直管、管件（如三通、肘管、弯头）、阀门等部件组成。

流体在管路中流动时，由于黏性剪应力和涡流的作用，不可避免地要消耗一定的机械能，流体在直管中流动的机械能损失为直管阻力；而流体通过阀门、管件等部件时，因流动方向或流动截面的突然改变导致的机械能损失称为局部阻力。

在化工过程设计中，流体流动阻力的测定或计算，对于确定流体输送所需推动力的大小，例如泵的功率、液位或压差，选择适当的输送条件都有不可或缺的作用。

1.直管阻力流体在水平的均匀管道中稳定流动时，由截面1流动至截面2的阻力损失表现为压力的降低，即①由于流体分子在流动过程中的运动机理十分复杂，影响阻力损失的因素众多，目前尚不能完全用理论方法来解决流体阻力的计算问题，必须通过实验研究掌握其规律。

第二章 实验部分实验一 流体流动阻力的测定一、实验目的（1）了解流体流动阻力的测定方法。

（2）测定流体流过直管时的磨擦阻力，并确定磨擦系数λ与雷诺数Re 的关系。

（3）测定流体流过管件（本实验为闸阀）时的局部阻力，并求出阻力系数ξ。

（4）了解与本实验有关的各种流量测量仪表、压差测量仪表的结构特点和安装方式，掌握其测量原理、学会正确使用。

二、基本原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压强损耗。

这种损耗包括流体经过直管的沿程阻力以及因流体运动方向改变或因管子大小形状改变所引起的局部阻力。

1．沿程阻力流体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1到截面2，阻力损失表现在压强的降低；h f =gp p ρ21-影响阻力损失的因素十分复杂，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过实验研究其规律。

为了减少实验工作量，扩大实验结果的应用范围，可采用因次分析法将各变量综合成准数关系式。

影响阻力损失的诸因素有：（1）流体性质：密度ρ，粘度μ；（2）管路的几何尺寸：管径d ，管长l ，管壁粗糙度e ； （3）流动条件：流速u 。

可表示为：△P=f(d,l ,μ,ρ,u,e)。

组合成如下的无因次式：,,,2⎪⎭⎫⎝⎛=∆d e d l du u Pμρφρ22Re u d e dl p∙∙∙=∆⎪⎭⎫ ⎝⎛ϕρ引入⎪⎭⎫ ⎝⎛∙=d eRe ϕλ，则上式变为：gu dl pfh22∙=∆=λρ式中，λ称为直管摩擦系数，滞流时λ=64/Re ；湍流时λ与Re 的关系受管壁粗糙度的影响，需由实验求得。

根据伯努利方程可知，流体通过直管的沿程阻力损失，可直接由所测得的液柱压差计读数ΔR 算出：△p=ΔR(ρ指－ρ水)g其中：ρ指——压差计中指示液密度，kg/m 3。

本实验中用水银作指示液，被测流体为水。

ΔR ——U 型管中水银位差，m 。

g ——重力加速度，g=9.81m/s 2。

2．局部阻力局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。

实验一 流体阻力测定实验（1）流体阻力测定一. 实验目的1、 学习直管摩擦阻力以及局部阻力的测定方法2、 测定直管摩擦阻力系数λ和局部阻力系数ξ3、 掌握直管摩擦阻力系数λ与雷诺数Re 和管子的相对粗糙度之间的关系及其变化规律 二、实验内容:1、 测定直管摩擦阻力以及直管摩擦阻力系数λ2、 测定阀门的局部阻力以及局部阻力系数ξ 三、实验原理（1）λ─Re 的计算在被测直管段的两取压口之间列柏努利方程式,可得:△P f ＝△P ( 1 )△P f L u 2h f ＝───＝λ── ── ( 2 ) ρ d 22d △P f λ＝── ── ( 3 ) L ρ u 2du ρ Re ＝─── ( 4 ) μ 符号意义:d ─管径 (m) L ─管长 (m) u ─流体流速 (m ／s) △P f ─直管阻力引起的压降 (N ／m 2)ρ─流体密度 (Kg ／m 3) μ─流体粘度 (Pa.s) λ─摩擦阻力系数 Re ─雷诺准数测得一系列流量下的△P f 之后,根据实验数据和式(1),(3)计算出不同流速下的λ值。

用式(4)计算出Re 值,从而整理出λ─Re 之间的关系, 在双对数坐标纸上绘出λ─Re 曲线。

（2）.局部阻力的计算：H f 局=ΔP 局/ρ=（2ΔP 近-ΔP 远）/ρ=ξ×（u 2/2）22up⨯∆=ρξ 四、实验装置及流程:1.实验设备流程图:水泵8将储水槽9中的水抽出,送入实验系统,首先经玻璃转子流量计2测量流量,然后送入被测直管段5或6测量流体流动的光滑管或粗糙管的阻力,或经7测量局部阻力后回到储水槽, 水循环使用。

被测直管段流体流动阻力△p可根据其数值大小分别采用变送器18或空气—水倒置∪型管10来测量。

1.实验系统流程示意图见图一所示2.压力传感器与直流数字电压表连接方法见图二五、实验方法及步骤:1.向储水槽内注水,直到水满为止。

(有条件最好用蒸馏水,以保持流体清洁)2.直流数字表的使用方法请详细阅读使用说明书。

实验一 流体流动阻力的测定一、 实验目的和任务1.了解流体流过管路系统的阻力损失的测定方法；2.测定流体流过圆形直管的阻力，确定摩擦系数λ与流体Re 的关系；3.测定流体流过管件的阻力，局部阻力系数ξ；4.学会压差计和流量计的使用方法；5.识别管路中各个管件、阀门，并了解其作用；二、实验原理流体的流动性，即流体内部质点之间产生相对位移。

真实流体质点的相对运动表现出剪切力，又称内摩擦力，流体的粘性是流动产生阻力的内在原因。

流体与管壁面的摩擦亦产生摩擦阻力，统称为沿程阻力。

此外，流体在管内流动时，还要受到管件、阀门等局部阻碍而增加的流动阻力，称为局部阻力。

因此，研究流体流动阻力的大小是十分重要的。

2.1 直管摩擦系数λ测定 流体在管道内流动时，由于流体粘性作用和涡流的影响产生阻力。

阻力表现为流体的能量损失，其大小与管长、管径、流体流速等有关。

流体流过直管的阻力计算公式，常用以下各种形式表示：)2( 2gu d L H 2f λ＝或 )3( 2L P P P 221f u d ρλ＝－＝－∆ 式中h f ——以能量损失表示的阻力，J ／kg ； H f ——以压头损失表示的阻力，m 液柱；△P f ——以压降表示的阻力，N ／m 2L ——管道长，md ——管道内径，m ； u ——流体平均流速，m/s ；P ——流体密度，kg ／m 3； λ——摩擦系数，无因次；g ——重力加速度，g 一9.81m/s 2。

．λ为直管摩擦系数，由于流体流动类型不同，产生阻力的原因也不同。

层流时流体流动主要克服流体粘性作用的内摩擦力。

湍流时除流体的粘性作用外，还包括涡流及管壁粗糙度的影响，因此λ的计算式形式各不相同。

层流时，利用计算直管压降的哈根－泊谡叶公式： )4( duL 32P P P 221f μ＝－＝－∆ 和直管阻力计算公式(3)，比较整理得到λ的理论计算式为 )5( Re64du 232＝＝ρμλ⨯ 由此式可见，λ与管壁粗糙度ε无关，仅为雷诺数的函数。

4.1 流体流动阻力测定实验一、实验目的⒈学习直管摩擦阻力△P f 、直管摩擦系数λ的测定方法。

⒉掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。

⒊掌握局部阻力的测量方法。

⒋学习压强差的几种测量方法和技巧。

⒌掌握双对数坐标系的使用方法。

二、实验内容⒈测定实验管路（光滑管和粗糙管）内流体流动的阻力和直管摩擦系数λ。

⒉测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度之间的关系曲线。

⒊在本实验压差测量范围内，测量阀门的局部阻力系数。

三、实验原理⒈直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的测定流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。

流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系：h f = ρfP ∆=22u d l λ （4-1）λ=22uP l d f∆⋅⋅ρ （4-2） Re =μρ⋅⋅u d （4-3）式中：-d 管径，m ；-∆f P 直管阻力引起的压强降，Pa ； -l 管长，m ；-u 流速，m / s ；-ρ流体的密度，kg / m 3；-μ流体的粘度，N ·s / m 2。

直管摩擦系数λ与雷诺数Re 之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。

在实验装置中，直管段管长l 和管径d 都已固定。

若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。

所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降△P f 与流速u （流量V ）之间的关系。

根据实验数据和式（1-2）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，用式（1-3）计算对应的Re ，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re 的关系曲线。

⒉局部阻力系数ζ的测定22'u P h ff ζρ=∆=' （4-4）2'2u P f∆⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ρζ（4-5）式中：-ζ局部阻力系数，无因次； -∆'f P 局部阻力引起的压强降，Pa ；-'f h 局部阻力引起的能量损失，J ／kg 。

实验一 流体流动阻力的测定摘要: 通过实验测定流体在光滑管、粗糙管、层流管中流动时, 借助于伯努利方程计算摩擦阻力系数和雷诺数之间的关系, 并与理论值相比较。

同时以实验手段计算突然扩大处的局部阻力, 并对以上数据加以分析, 得出结论。

一、目的及任务1.掌握测定流体流动阻力的实验的一般实验方法。

2.测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。

3.测定层流管的摩擦阻力。

4.验证湍流区内摩擦阻力系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度的函数。

5.将所得的光滑管的λ-Re 方程与Blasius 方程相比较。

二、基本原理1.直管摩擦阻力 不可压缩流体（如水）, 在圆形直管中做稳定流动时, 由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在突然扩大、弯头等管件时, 由于流体运动速度和方向的突然变化, 产生局部阻力。

影响流体阻力的因素较多, 在工程上采用量纲分析方法简化实验, 得到在一定条件下具有普遍意义的结果, 其方法如下。

流体流动阻力与流体的性质, 流体流经处几何尺寸以及流动状态有光, 可表示为 p=f （d, l, u, , , ） 引入下列无量纲数群雷诺数Re=μρdu相对粗糙度d ε 管子的长径比dl从而得到),,du (p 2d ld u εμρρψ=∆令 = （Re, ）2)(Re,2u d d l pερΦ=∆ 可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系, 这种关系可用实验方法直接测定。

22u d l ph f ⨯=∆=λρ式中 ——直管阻力, J/Kg ； l ——被测管长, m ； d ——被测管内径, m ； u ——平均流速, m/s ； λ——摩擦阻力系数。

当流体在一管径为d 的圆形管中流动时, 选取两个截面, 用U 形压差计测出这两个截面间的静压强差, 即为流体流过两截面间的流动阻力。

根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式, 即可求出摩擦阻力系数。

改变流速可测出不同Re 下的摩擦阻力系数, 这样就可得出某一相对粗糙度下管子的 -Re 关系。

实验一 阻力系数的测定实验
实验名称：沿程阻力系数的测定
实验目的：（1）测定不同雷诺数Re 时的沿程阻力系数λ；
（2）掌握沿程阻力系数的测定方法。

实验原理：对I 、Ⅱ两断面列能量方程式，可求得L 长度上的沿程水头损失
h P P h f ∆=-
=
γ
γ
2
1
根据达西公式
g
v d L h f 22
⋅⋅=λ
先根据单位时间流过体积计算流量，并算出断面平均流速v ，即可求得沿程阻力系数λ。

2
2
22v h
L gd Lv gdh f ∆⋅=
=
λ 令
2;2v
h
k k L gd ∆⋅==λ则 实验设备：多功能水力学实验台，秒表。

（右图仅供参考） 实验步骤：
1、准备工作
⑴记录仪器常数d 、L ，并算出k 值。

⑵检查测压计管3、4测面是否水平（此时Q=0），如果不在同一水平面上，必须将橡皮管内空气排尽，使两测压管的测面处于水平状态。

⑶关闭无关测点的小阀门 ⑷打开设计流管相关阀门 ⑸关小总阀门 2、进行实验
⑴开泵，打开秒表，此时相关测压管中应出现较小高差。

⑵缓慢调节总阀门，记录相关压强高度、高度差、时间、体积等。

实验数据处理(下表仅参考)：
注意事项：
1 若测压管中液位较高，可调节压强控制球，使液位降至中部，以增大量测范围。

2 如出现测压管冒泡现象，不必惊慌，可调节流量或停泵重做。

思考题：
1 本实验的理论依据是什么？
2 本实验已知量（可测量）和未知量都有哪些，数量关系如何？。

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和e R 关系曲线及局部阻力系数ζ 3. 了解离心泵的构造，熟悉其操作和调节方法 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和局部阻力两种。

直管阻力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：gu d l g p H f 22⋅⋅=∆-=λρ (3-1) 局部阻力主要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：gu g p H f22''⋅=∆-=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22ludP 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和Re ，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：gu u h H H H 221220-++-=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，使泵的实际压头和流量较理论值为低，而输入泵的功率又较理论值为高，所以泵的效率%100⨯=NN eη (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。

浙江大学化学实验报告课程名称：过程工程原理实验甲实验名称：流体力学综合实验指导教师：专业班级：姓名：学号：同组学生：实验日期：实验地点：Ⅰ流体流动阻力的测定一、实验目的1）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。

2）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。

3）测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。

4）识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。

二、试验流程与装置图 1 流体力学综合实验流程示意图三、基本原理1.流量计校核通过计时称重对涡轮流量计读数进行校核。

2.雷诺数求解Re=ρudμ (1)u=V900πd2 (2)式中：V----流体流量，m3ℎ⁄3.直管阻力摩擦系数λ的测定流体水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：ℎf=Δp fρ=λldu22 (3)即λ=2dΔp fρlu2 (4)式中：Δp f----直管长度为l的压降，Pa4.局部阻力系数ξ的测定阻力系数法：流体通过某一管件（阀门）时的机械能损失可表示为流体在管径内流动时平均动能的某一倍数，即：ℎf′=Δp f′ρg=ξu22g (5)即ξ=2Δp f′ρu2 (6)式中：Δp f′----局部阻力压力降，Pa局部阻力压力降的测量方法：测量管件及管件两端直管（总长度为l′）总的压降为∑Δp，减去其直管段的压降，该直管段的压降可由直管阻力Δp f（长度为l）实验结果求取，即Δp f′=∑Δp−l′lΔp f (7)四、实验步骤1）离心泵灌水，关闭出口阀（23），打开电源，启动水泵电机，待电机转动平稳后，把泵的出口阀（23）缓缓开到最大；2）对压差传感器进行排气，完成后关闭排气口阀，使压差传感器处于测量状态；3）开启旁路阀（24），选定自最小到最大若干流量，对流量计做流量校核试验；4）开启流量调节阀（21），先调至最大流量，然后在最小流量1m3ℎ⁄之间再连续取8组等比数据，每次改变流量，待流量稳定后，，记录压差、流量、温度等数据；5）实验结束，关闭出口阀（23），停止水泵电机，清理装置。

《工程流体力学》沿程阻力系数的测定实验【实验目的】测定沿程阻力系数λ。

【实验装置】在流体力学综合实验台中，本实验涉及的部分有沿程水头损失实验管、阀门、上水阀、出水阀，水泵和计量水箱等，时间及温度可由显示面板直接读出。

【实验原理】对沿程阻力两点的端面列伯努利方程得gp pg P pg P h f ρ∆=-=//21 由达西公式： gv d L h f 22⋅⋅=λ 测得流量， 并计算出断面平均流速，即可求得沿程阻力系数22Lv gdh f =λ【实验内容】（1）测定2组沿程阻力损失数据及其对应平均流速；（2）计算沿程阻力损失系数；（3）对比两次实验所得沿程阻力损失系数，并分析。

【实验步骤】（1）测量各有关常数，并接通电源。

（2）打开开关。

（3）调整各阀门至合适位置。

（4）调整显示面板至“沿程阻力”实验。

（5）显示面板数据归零。

（6）开启水泵。

（7）开启进水阀门，使压差达到最大高度，作为第一个实验点，读取进出口压强。

（8）测读计量水箱在时间间隔t∆的自由液面高度差。

（9）减小流量，作为第二个实验点，读取进出口压强。

（10）测读计量水箱在时间间隔t∆的自由液面高度差。

（11）实验结束，清理实验设备及环境。

注意：读取显示面板压强遵照实际情况，不同台号的设备基础参数设置不同。

【实验数据记录】1、记录有关常数管道外径d=______________管道壁厚δ=______________测点间距L=______________水温t=__________________计量水箱底面长宽_________2、实验数据沿程阻力系数实验数据记录。

流体流动阻力实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过测量不同流速下流体通过不同形状截面管道时的流动阻力，探究流体流动阻力与流速、管道形状的关系，从而加深对流体力学的理解。

二、实验原理。

1. 流体流动阻力。

当流体通过管道流动时，由于管壁的摩擦力和管道内部的涡流等原因，会产生一定的阻力，称为流体流动阻力。

2. 流体流动阻力系数。

流体流动阻力系数与流速、管道形状等因素有关，通常用Reynolds数来表征，即Re=ρVD/μ，其中ρ为流体密度，V为流速，D为管道直径，μ为流体粘度。

不同形状的管道在不同流速下，其流动阻力系数也会有所不同。

三、实验装置。

1. 实验装置包括流速测量装置、管道系统、压力传感器、数据采集系统等。

2. 流速测量装置采用激光多普勒测速仪，能够准确测量流体通过管道的流速。

3. 管道系统包括不同形状截面的管道，用于测量不同形状管道的流动阻力。

四、实验步骤。

1. 将不同形状截面的管道依次连接到流速测量装置上，并通过数据采集系统记录流体通过管道的流速。

2. 调节流速测量装置，分别测量不同流速下流体通过不同形状管道的流速和压力。

3. 根据测得的数据，计算流体流动阻力系数，并绘制流速与流动阻力的关系曲线。

五、实验结果与分析。

1. 通过实验测得不同形状管道在不同流速下的流动阻力系数，发现在相同流速下，不同形状管道的流动阻力系数存在明显差异。

2. 经过分析发现，流体流动阻力系数与管道形状、流速等因素密切相关，其中流速对流动阻力系数的影响较大。

3. 实验结果与理论分析基本吻合，验证了流体流动阻力与流速、管道形状的关系。

六、实验结论。

1. 流体流动阻力与流速、管道形状密切相关，流速越大、管道形状越复杂，流动阻力越大。

2. 实验结果可为工程实践提供参考，对流体在管道内的流动阻力有一定的指导意义。

七、实验总结。

本实验通过测量不同形状管道在不同流速下的流动阻力系数，探究了流体流动阻力与流速、管道形状的关系，加深了对流体力学的理解。

实验一流体流动阻力的测定一、实验目的⒈了解测定流体直管或管件时的阻力损失方法，确定摩擦系数λ与流体Re的关系、局部阻力系数ξ。

⒉学会压差计和流量计的使用方法。

⒊识别管路中各个管件、阀门，并了解其作用。

二、实验内容1．测定流体流过直管的阻力，确定摩擦系数λ与雷诺数Re的关系；2．测定阀门、管件的局部阻力系数ζ。

三、实验原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地要消耗一定的机械能。

管路是由直管和管件（如三通、肘管及大小弯头等）、阀件等组成。

流体在直管中流动造成的机械能损失称直管阻力。

而在通过管件、阀件等局部障碍时因流动方向和流动截面的突然改变所造成的机械能损失称局部阻力。

流体在水平管道中作定常流动时，由截面1流动到截面2的阻力损失表现在静压的降低，即所以流体流过直管时的能量损失[J/kg]λ=2dΔP1/ρlu2流体流过阀门或管件因局部阻力引起的能量损失[J/kg]ζ=2ΔP2/ρu2式中λ——摩擦系数； l ——管长，m； d ——管内径，m； u ——管内流速，m/s；ζ——阻力系数；ρ——流体密度，kg/m3; Δp1,Δp2——可由U形管压差计中的读数R值求得；Δp=(ρ指-ρ)gR ρ指——指示液的密度，kg/m3； g ——重力加速度，9.81m/s2四、实验装置流体流动测定示意图1—真空表 2—压力表 3—测压阀 4—控制阀5—涡轮流量计 6—平衡阀 7—放气阀 8—U形管压差计五、操作方法⒈选择进行实验的管路，打开其两端的阀门，同时关闭其余管路两端的阀门。

⒉打开各U形管压差计上的平衡阀及相应的测压阀。

⒊开启流量指示积算仪。

⒋转动泵轴，看其松紧是否正常。

⒌打开管路未端出口阀，关闭泵出口阀。

⒍引水灌泵。

7．开启泵的电源开关，若真空表和压力表上有读数，说明泵的转动正常，此时就可以送液。

（注意在泵出口阀关阀的情况下，泵转动不可过久，以防其发热损坏）。

8．逐渐打开出口阀，至流量指示积算仪上的指针达到满量程为止，然后关闭管路末端出口阀。

实验一、流体流动阻力的测定一、 实验目的1. 学习直管摩擦阻力△p f 、直管摩擦系数λ的测定方法；2. 掌握直管摩擦系数与雷诺数Re 和相对粗糙度之间的关系和测定方法及其变化规律；3. 学习压强差的几种测量方法和提高其测量精确度的技巧；4. 掌握坐标系的选用方法和双对数及半对数坐标系的使用方法；5. 学习对实验数据进行误差估算的方法。

二、 基本原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，会产生能量损失。

流体在直管中流动引起的能量损失称为直管阻力损失；而流体通过阀门、管件或突然扩大、突然缩小等处时，产生涡流形成阻力，习惯称为局部阻力损失。

1. 直管阻力及直管阻力系数λ测定流体流过水平直管的阻力计算公式，常用以下各种形式表示：22u d l Ph f λρ=∆= (1-1a)gu d l g P H f 22λρ=∆= (1-1b)或 2221u d l p p p ρλ=-=∆- (1-2)式中 h f ——以能量损失表示的阻力，J/kg ；H f ——以压头损失表示的阻力，m 液柱； l ——两测压点之间的管道长度，m ； d ——直管内径，m ；u ——直管内流体的平均流速，m/s ； ρ——流体的密度，kg / m 3；λ——直管阻力摩擦系数，无因次； g ——重力加速度，g =9.81m / s 2。

λ为直管摩擦系数，由于流体流动类型不同，产生阻力的原因也不同。

层流时流体流动主要克服流体粘性作用的内摩擦力。

湍流时除流体的粘性作用外，还包括涡流信管壁粗糙度的影响，因此λ的计算式形式各不相同。

计算层流直管压降可用哈根-泊谡叶公式22132d ul p p p ⋅⋅=-=∆-μ (1-3)和式(1-2)比较可得： Re64=λ (1-4)由此可知：层流时，λ与管壁粗糙度无关，仅是雷诺数的函数。

而湍流时，由于流体流动的复杂性，其λ不仅与雷诺数有关，还与管壁粗糙度有关。

通过因次分析并进行相关整理得到：()d f ελRe,= (1-5)经大量实验并拟合式(1-5)计算整理得到了一些计算λ的具体的半经验关系式，如：25.0Re 3164.0=λ (1-6)此式适用于光滑管，Re 在2500～105范围内。

实验一流体流动阻力的测定一、实验目的1. 学习液压计及流量计的使用方法；2.识别管路中的各个管件、阀门并了解其作用；3.测定流体流经直管时的摩擦系数与雷诺数的关系；4.测定90。

标准弯头的局部阻力系数。

二、实验原理1. 摩擦系数的测定方法直管的摩擦系数是雷诺数和管的相对粗糙度（ε/d）的函数，即λ=Ф(Re, ε/d),因此，在相对粗糙度一定的情况下，λ与Re存在一定的关系。

根据流体力学的基本理论，摩擦系数与阻力损失之间存在以下关系：(1-1)式中：h f ¯¯¯¯阻力损失，J/N;L—管段长度，m;d—管径，m;u—流速，m/s;λ—摩擦系数;g—重力加速度，m/s2。

流体在水平均匀直管中作稳态流动时，由截面1流动到截面2时的阻力损失体现在压强的降低，即(1-2)两截面之间管段的压强差(P1-P2)可以用U形压差计测量，故可以计算出h f 。

用涡轮流量计测定流体通过已知管段的流量，在已知管径的情况下流速可以通过体积流量来计算，由流体的密度ρ、粘度μ，因此，对于每一组测得的数据可以分别计算出对应的λ和Re。

2. 局部阻力系数的测定根据局部阻力系数的定义：(1-3)式中：ζ—局部阻力系数。

实验时测定流体经过管件时的阻力损失h f及流体通过管路的流速u，其中阻力损失h f可以应用机械能衡算方程由压差计读数求出，再由式(1-3)即可计算出局部阻力系数。

在测定阻力损失时，测压孔不能紧靠管件处，因为在紧靠管件处压强差难以测准。

通常测压孔都开设在距管件一定距离的管子上，这样测出的阻力损失包括了管件和直管两部分，因此计算管件阻力损失时应扣除直管部分的阻力损失。

三、实验装置与流程1. 实验装置实验装置主要由离心泵、流量计、各种阀门、不同管径、材质的管子以及突然扩大和突然缩小组合而成。

水由离心泵从水槽中抽出后，经过流量计被送至几根并联的管道，水流经管道和管件后返回水槽。

直管阻力损失用U形压差计测定其压差。

实验一流体流动阻力的测定一、实验目的1.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。

2.测定直管摩擦系数与雷诺准数Re的关系, 验证在一般湍流区内与Re的关系曲线。

3.测定流体流经管件(阀门)时的局部阻力系数 。

4.识辨组成管路的各种管件、阀门, 并了解其作用。

二、实验装置与流程1.实验装置实验对象部分由贮水箱, 离心泵, 不同管径、材质的水管, 各种阀门、管件, 涡轮流量计和倒U型差压计等所组成。

管路部分有三段并联长直管, 自上而下分别为用于测定直管层流阻力、粗糙管直管阻力系数、光滑管直管阻力系数。

同时在粗糙管直管和光滑管直管上分别装有闸阀和截止阀, 用于测定不同种类阀门的局部阻力系数。

水的流量使用转子流量计或涡轮流量计测量, 管路直管阻力和阀门的局部阻力采用相应的倒U型差压计或差压传感器测量。

2.实验流程实验装置流程如图1-1中箭头所示:3.装置参数装置参数如表1-1所示。

1—水箱 2—离心泵 3.10、11.12.13.14—压差传感器 4—温度计 5—涡轮流量计 6—孔板(或文丘里)流量计 7、8、9—转子流量计 15—层流管实验段16—粗糙管实验段 17—光滑管实验段 18—闸阀 19—截止阀 20—引水漏斗图1-1 流体力学综合实验装置流程示意图三、基本原理流体通过由直管、管件(如扩大管、三通和弯头等)和阀门等组成的管路系统时, 由于粘性剪应力和涡流应力的存在, 要损失一定的机械能。

流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。

流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。

1.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:2122ff p p p l u h d λρρ∆-===（1）即,式中: ——直管阻力摩擦系数, 无因次； d ——直管内径, m ；——流体流经l 米直管的压力降, Pa;——单位质量流体流经l 米直管的机械能损失, J/kg ； ——流体密度, ； ——直管长度, m ；——流体在管内流动的平均流速, m/s ； 滞流(层流)时,64Reλ=（3）Re du ρμ=（4）式中: Re ——雷诺准数, 无因次； ——流体粘度, ；湍流时是雷诺准数Re 和相对粗糙度的函数, 须由实验确定。