沿程阻力系数测定

静压动压沿程阻力系数
静压动压是流体力学中的重要参数，用于描述流体在管道中流动时的压力变化情况。

沿程阻力系数是用来描述流体在管道中流动过程中受到的阻力大小的无量纲参数。

静压指的是在流体静止或低速流动时的压力，通常用P表示。

动压则是指在流体高速流动时由于运动而产生的附加压力，通常用ρv²/2表示，其中ρ表示流体的密度，v表示流体的流速。

沿程阻力系数是一个与管道尺寸、流体性质和流速等有关的无量纲参数，通常用λ表示。

它描述了单位长度的管道中流体受到的摩擦阻力与流体动压之间的关系。

沿程阻力系数越大，表示流体在管道中受到的阻力越大。

沿程阻力系数可以通过实验或经验公式进行计算。

常见的经验公式有Darcy-Weisbach公式和Chézy公式等。

Darcy-Weisbach公式表示为：
ΔP = λ(D/L)(ρv²/2)
其中ΔP表示单位长度的压力损失，D表示管道的直径，L表
示流体在该段管道中的长度。

Chézy公式表示为：
v = C(RhS)^(1/2)
其中C表示Chézy系数，Rh表示湿周半径，S表示流体在管
道中的平均水头斜率。

需要注意的是，沿程阻力系数与管道的摩擦阻力、雷诺数等参数密切相关，不同的流动情况下，沿程阻力系数的取值也会有所不同。

沿程水头损失实验实验人 XXX 合作者 XXX XX 年XX 月XX 日一、实验目的1．加深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lgh f ～-lg v 曲线； 2．掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用压差计的方法；3．将测得的R e -λ关系值与莫迪图对比，分析其合理性，进一步提高实验成果分析能力。

二、实验设备本装置有下水箱、自循环水泵、[供水阀、稳压筒、实验管道、流量调节阀]三组，计量水箱、回水管、压差计等组成。

实验时接通电源水泵启动，全开供水阀，逐次开大流量调节阀，每次调节流量时，均需稳定2-3分钟，流量越小，稳定时间越长；测流量时间不小于8-10秒；测流量的同时，需测记压差计、温度计[自备，应挂在水箱中]读数。

三根实验管道管径不同，应分别作实验。

三、实验原理由达西公式g v d L h r 22⋅⋅=λ 得222422⎪⎭⎫⎝⎛==d Q L gdh Lv gdh f f πλ=K ×h f ／Q 2 另有能量方程对水平等直径圆管可得γ21P P h f -=对于多管式水银压差有下列关系h f =（P 1－P 2）／γw =（γm ／γw －1）(h 2－h 1+h 4－h 3)=12.6△h m Δh m = h 2－h 1+h 4－h 3 h f —mmH 2O四、实验结果与分析实验中，我们测量了三根管的沿程阻力系数，三根管的直径分别为10mm ，14mm ，20mm 。

对每根管进行测量时，我们通过改变水的流速，在相距80cm 的两点处分别测量对应的压强。

得到表1至表3中的实验结果。

相关数据说明：水温29.4℃，对应的动力学粘度系数为20.01/cm s ν=流量通过水从管中流入盛水箱的体积和时间确定。

水箱底面积为22020S cm =⨯，记录水箱液面升高12h cm =（从5cm 到17cm 或者从6cm 到18cm ）的时间t ，从而计算出流量34800(/)()Sh Q cm s t t s ==； 若管道直径为D ，则水流速度为24Qv Dπ=； 对三根管进行测量时，测量的两点之间距离均为80L cm =； 雷诺数Re vDν=；计算沿程阻力系数：层流164Reλ=；紊流0.2520.316R e λ-= 测量沿程阻力系数：2/f Kh Q λ=，其中25K /8gD L π=，29.8/g m s =第一根管表-1（521110,15.113/D mm K cm s ==）第二根管表-2（522214,81.280/D mm K cm s ==）第三根管表-3（523320,483.610/D mm K cm s ==）通过对三根管的相关计算，我们发现实验测出的沿程阻力系数远远比层流情况下的计算值大，将近大一个数量级。

阻力：
妨碍物体运动的作用力，称“阻力”。

在一段平直的铁路上行驶的火车，受到机车的牵引力，同时受到空气和铁轨对它的阻力。

牵引力和阻力的方向相反，牵引力使火车速度增大，而阻力使火车的速度减小。

如果牵引力和阻力彼此平衡，它们对火车的作用就互相抵消，火车就保持匀速直线运动。

物体在液体中运动时，运动物体受到流体的作用力，使其速度减小，这种作用力亦是阻力。

例如划船时船桨与水之间，水阻碍桨向后运动之力就是阻力。

又如，物体在空气中运动，因与空气摩擦而受到阻力。

阻力，又称后曳力、空气阻力或流体阻力，是物体在流体中相对运动所产生与运动方向相反的力。

阻力的方向和其所在流场的流速方向相反。

一般摩擦力不随速度变化而变化，但阻力会随速度而变化。

沿程阻力系数表：
沿程阻力（Frictional Drag）：流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦力而产生的阻力，阻力的大小与路程长度成正比。

简介：
沿程阻力（直管阻力）损失的计算式中λ——摩擦系数，与雷诺数Re和管壁粗糙度ε有关，可实验测定，也可计算得出。

沿程阻力系数的确定方法：
对于层流流动，可以严格地从理论推导出来。

对于紊流流动，工程上通过以下两种途径确定：一种是以紊流的半经验理论为基础，结合实验结果，整理成阻力系数的半经验公式；
另一种是直接根据实验结果，综合成阻力系数的经验公式。

前者具有更为普遍的意义。

舍维列夫公式计算沿程阻力系数
舍维列夫公式是用于计算管道中流体流动的沿程阻力系数的经验公式。

它基于一系列实验数据和观察结果，适用于各种流体在各种管道材料和直径下的流动。

舍维列夫公式的一般形式如下：
λ = C * Re^(-m)
其中：
•λ 是沿程阻力系数
•Re 是雷诺数，表示流体流动的无量纲数，由流体流速、流体密度、流体粘度和管道直径决定
• C 和m 是经验常数，根据实验数据确定，对于不同的流体和管道材料，C 和m 的值可能会有所不同。

要使用舍维列夫公式计算沿程阻力系数，首先需要确定雷诺数。

雷诺数可以通过以下公式计算：
Re = (ρ * V * D) / μ
其中：
•ρ 是流体密度（单位：kg/m^3）
•V 是流体流速（单位：m/s）
• D 是管道直径（单位：m）
•μ 是流体粘度（单位：Pa·s）
有了雷诺数之后，就可以将雷诺数代入舍维列夫公式中计算沿程阻力系数。

需要注意的是，舍维列夫公式是一种经验公式，其准确度取决于实验数据的可靠性和适用性。

因此，在使用舍维列夫公式时，应充分了解其适用范围和限制条件。

沿程阻力系数和粗糙度的关系引言：沿程阻力系数是指在流体流动中，与流体摩擦作用相关的阻力系数。

而粗糙度是指流体流动通道内壁面的不平整程度。

沿程阻力系数和粗糙度之间存在着一定的关系。

本文将探讨沿程阻力系数和粗糙度的关系，并对其影响因素进行分析和解释。

一、沿程阻力系数的定义和计算方法沿程阻力系数是流体力学中用来描述流体流动中阻力大小的一个重要参数。

它的定义是单位长度内流体流动受到的总阻力与流体动能之比。

在工程实践中，常用Darcy-Weisbach公式来计算沿程阻力系数，公式如下：f = (ΔP / L) / (ρ * V^2 / 2)其中，f为沿程阻力系数，ΔP为流体通过管道长度L时产生的压力损失，ρ为流体密度，V为流速。

二、粗糙度对沿程阻力系数的影响粗糙度是指流体流动通道内壁面的不平整程度。

在流体流动过程中，粗糙度会对沿程阻力系数产生影响。

一般来说，粗糙度越大，沿程阻力系数也越大。

这是因为粗糙的壁面会增加流体与壁面之间的摩擦力，从而增加阻力。

此外，粗糙度还会导致流体流动变得不稳定，产生湍流，进一步增加阻力。

三、粗糙度对沿程阻力系数的影响因素粗糙度对沿程阻力系数的影响不仅与粗糙度本身有关，还与其他因素密切相关。

以下是一些主要影响因素的介绍：1. 壁面材料：不同材料的壁面具有不同的粗糙度特性。

例如，金属壁面通常比玻璃壁面更为光滑，因此金属壁面的粗糙度较小，沿程阻力系数也较小。

2. 流体性质：流体的性质也会对沿程阻力系数产生影响。

粘稠度较大的流体会更容易受到壁面粗糙度的影响，从而导致较大的沿程阻力系数。

3. 流速：流速是影响沿程阻力系数的重要因素之一。

一般来说，流速越大，流体对壁面的冲击力也越大，从而增大了摩擦力，导致沿程阻力系数增加。

四、减小沿程阻力系数的方法在工程实践中，为了减小沿程阻力系数，提高流体流动效率，可以采取以下措施：1. 提高流体的流速：增大流速可以增加流体对壁面的冲击力，减小壁面摩擦力，从而降低沿程阻力系数。

实验一 管路沿程阻力测定一、实验目的1、掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法。

2、测定流体流经直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数λ与Re 的关系。

3、测定流体流经管件时的局部阻力，并求出阻力系数ξ。

4、学会压差计和流量计的使用。

二、实验原理流体在管路中流动时，引起的压强损耗包括流体流经直管的沿程阻力以及流体流动方向的改变或因管子大小、形状的改变所引起的局部阻力。

1、沿程阻力液体稳定流动时，阻力损失表现为压强（降低）损耗：12fp p h -=ρ为减少工作量，扩大实验结果的应用范围，采用因次分析法将各个变量综合成准数关系式。

影响阻力损失的因素： a 、流体的性质：密度ρ，粘度μ；b 、管路的几何尺寸：管径d,管长l,管壁粗糙度ε；c 、流动条件：u.经因次分析后，2·2==f P l u h d Δλρ 上式中：λ称为直管摩擦系数，雷诺数Re 在层流时：λ=64/ Re ; 湍流时：λ与Re和ξ/d 有关。

须由实验确定。

2、局部阻力（两种方法） ⑴当量长度法2·2e f l l u h d ⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭+=∑∑λ ⑵阻力系数法流体流经某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数p h 表示：2·2p u h =ζ式中：ζ----局部阻力系数，无因次u----小截面管中的平均流速（m/s ） 2/4su V d =π（m/s ） s V ---平均流量(3m /s) p h 应用伯努利方程由液体压差计读数R 求出三、实验装置与流程1、本实验装置及设备主要参数：被测原件：镀锌水管，管长2.0m，管径（公称直径）0.021m；闸阀D=¾。

⑴测量仪表：U压差计（水银指示液）；LW-15型涡轮流量计（精度0.5级，量程0.4~4.0m3/ h，仪器编号Ⅰ的仪表常数为599.41（次/升），仪器编号为Ⅱ的仪表常数为605.30（次/升），MMD智能流量仪）。

实验一管路沿程阻力测定一实验目的1. 掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法。

2. 测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数3. 测定流体流过管件时的局部阻力，并求出阻力系数4. 学会压差计和流量计的使用。

二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，不可避免地会引起压 强损耗。

这种损耗包括流体流经直管的沿程阻力以及流体流动方向的改变或因管 子大小、形状的改变所引起的局部阻力。

1. 沿程阻力称为直管摩擦系数，滞留时，；湍流时， 与R e 的关系受管壁粗糙度的影响, 需由实验测得。

64 R e根据伯努利方程可知，流体流过的沿程阻力损失，可直接得出所测得的液柱压 差计度数R （m ）算出：p R 指-水g2）阻力系数法h pE -局部阻力系数，无因次；u-在小截面管中流体的平均流速（m/s ）三实验装置与流程1.本实验装置及设备主要参数：被测元件：镀锌水管，管长2.0m ，管径（公称直径）0.021m ；闸阀D=3/4.1）测量仪表：U 型压差计（水银指示液）；LW — 15型涡轮流量计（精度0.5级, 量程0.4~4.0m /h,仪器编号I 的仪表常数为 599.41 （次/升），仪器编号II 的仪表常数为605.30 （次/ 升）, MM 智能流量仪）。

与Re 的关系2.局部阻力 1）当量长度法h fl e d2） 循环水泵。

3） 循环水箱。

4） DZ15-40型自动开关。

X- 2X 流体流动阻力损失实验流程图1) 水箱 6 ）放空阀 11 ）取压孔 2) 控制阀 7 ）排液阀 12 ）U 形压差计 3) 放空阀8 ）数显温度表 13 ）闸阀 4) 5) U 形压差计 平衡阀 9 ）泵10）涡轮流量计14取压孔四实验操作步骤及注意事项1. 水箱充水至80%2. 仪表调整（涡轮流量计、MM 智能流量计仪按说明书调节）3. 打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀。

4. 启动循环水泵（首先检查泵轴是否转动，开全阀 13,全关阀2,后启动）。

紊流的沿程阻力系数
(In-Stream order resistance coefficient K_2)
可以使用静力学理论来计算沿流阻力系数K_2。

静力学理论是一种物理学的分析方法，它以流体的压力分配为基础，用于研究流体的结构以及流体之间的相互作用。

根据静力学原理，沿程阻力系数K_2表示流体在不同压力之间流动时产生的阻力程度，压力加上K_2为流体运动的最终结果。

K_2系数受流体流经的形状、粗糙度和不同材料等多种因素的影响，因此K_2值会随着外力及流体运动速度的变化而不同。

一般来说，K_2值越小，表明沿程抗力越弱，流体流动越容易。

圆管层流运动的沿程阻力系数λ=
圆管层流运动的沿程阻力系数λ是一个无量纲的参数，用来描述液体在圆管中流动时的阻力大小。

这个参数是通过流体力学实验和理论推导得出的。

对于圆管中的层流流动，根据流体力学理论，沿程阻力系数λ可以用以下公式表示：
λ = 64 / Re
其中，Re是雷诺数，定义为体积流率与粘性系数的比值乘以管径：
Re = (ρ * V * D) / μ
其中，ρ是液体密度，V是液体在管道中的速度，D是管道的直径，μ是液体的动力粘性系数。

需要注意的是，上述公式只适用于层流流动情况下的圆管，当流动情况变为湍流时，阻力系数的计算方法会有所不同。

此外，这个公式也是基于一些假设条件的，例如流体是牛顿流体、流动是稳定和定常的等。

总之，圆管层流运动的沿程阻力系数λ可以根据上述公式来计算，通过这个参数可以评估流体在圆管中的阻力大小和流动性质。

沿程阻力损失系数沿程阻力损失系数是指在流体通过管道或管路时，由于管道摩擦和流体作用产生的阻力损失的程度。

阻力损失是流体力学中的一个重要概念，对于流体输送、压力损失和能量消耗有着重要的影响。

沿程阻力损失系数可以通过实验、经验公式或数值计算等方式进行求解。

在实际工程中，为了减小能量损失、提高流体传输效率，需要对沿程阻力损失进行研究和计算。

下面详细介绍一下沿程阻力损失系数的计算方法和影响因素。

计算方法：沿程阻力损失系数的计算方法有很多，常用的包括实验法、经验公式法和数值计算法。

实验法是通过在实验室或实际工程中进行流体流动实验，测量相应的压力差和流量，然后根据实验结果进行分析和计算，得到阻力损失系数。

经验公式法是通过总结大量实验数据，将实验结果归纳总结为简化的公式，以便工程应用。

例如，在圆形管道中流动的液体，可以使用达西公式进行计算：ΔP = λ(ρV^2/2)l/D，其中，ΔP为压力损失，λ为阻力损失系数，ρ为密度，V为平均流速，l为管道长度，D为管道直径。

数值计算法是利用数值计算方法，将流体流动过程划分为无数个小单元，通过迭代计算得到整个流程中的压力分布，进而计算出阻力损失系数。

数值计算方法通常使用计算流体力学（CFD）软件进行模拟。

影响因素：沿程阻力损失系数受到多个因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 流体性质：流体的黏度、密度、流变性质和温度等都会影响阻力损失系数。

黏度越大，阻力损失系数越大；密度和温度增加会增大阻力损失系数。

2. 管道几何形状：管道的直径、长度和壁面粗糙度等几何形状参数对阻力损失系数有重要影响。

直径越小、长度越长、壁面越粗糙，阻力损失系数越大。

3. 流体流速：流速的大小对阻力损失系数有显著影响。

当流速较小时，阻力损失系数较小；而当流速较大时，阻力损失系数增大。

4. 流动条件：流动状态（层流或湍流）、流动方向和流体的入口和出口条件等都会影响阻力损失系数。

层流流动时，阻力损失系数较小；而湍流流动时，阻力损失系数增大。

管道沿程阻力实验思考题一、实验背景管道沿程阻力是指在流体通过管道时，由于摩擦、弯曲、扩散等因素所产生的阻力。

了解管道沿程阻力的大小及其影响因素对于工程设计和实际应用都具有重要意义。

为了准确测量管道沿程阻力，需要进行实验研究。

二、实验目的本次实验的目的是通过测量不同流量下水在直管段中的压降，计算出管道沿程阻力系数，并探究其影响因素。

三、实验原理1. 管道沿程阻力系数当液体在管内流动时，受到壁面摩擦和流体间相互作用力的影响，会产生一定的阻力。

根据伯努利方程可知，在同一截面上，压强与速度成反比关系。

因此，在直管段中，当流速增大时，液体受到的摩擦阻力也会增大。

设液体在直管段中通过长度为L、内径为d、平均速度为v的水平圆形截面时所受到的总阻力为F，则有：F = KρLv²/2d其中K为沿程阻力系数，ρ为液体密度。

根据实验测量得到的压强差ΔP和流量Q，可以计算出平均速度v和沿程阻力系数K。

2. 测量方法实验中使用的是直径为25mm、长度为1m的水平圆形截面直管段。

在管段上下游各安装一个压力传感器，通过测量两端压差来计算出液体在管道中的压降ΔP。

同时，通过流量计测量出不同流量下液体通过管道的实际流量Q。

四、实验步骤1. 实验前准备(1) 将直管段放置于水平台上，并用支架固定。

(2) 将压力传感器和流量计安装好，并与数据采集系统相连通。

(3) 连接水源管道并调节水源阀门使得水流畅顺。

2. 流量调节及测量(1) 打开水源阀门，调节流速控制阀门使得所需流速稳定在一定范围内。

(2) 记录下当前流速控制阀门开度以及对应的流速和实际流量Q。

(3) 重复以上步骤，记录不同开度下的数据，并保证每次测量时流速稳定。

3. 压降测量及数据处理(1) 测量不同流量下管道中的压差ΔP，并记录下来。

(2) 根据实验原理中的公式计算出沿程阻力系数K。

(3) 对实验数据进行处理，绘制出不同流量下的沿程阻力系数与雷诺数的关系曲线，并分析其规律。