流体力学实验沿程水头损失实验

《工程流体力学》实验指导书适用专业：机械电子工程上海电机学院2014年9月目录实验一雷诺实验 (1)实验二局部水头损失实验 (5)实验三沿程水头损失实验 (10)实验一雷诺实验一、实验目的和要求1. 观察层流、湍流的流态及其转换过程；2. 测定临界雷诺数，掌握园管流态判别准则；3. 学习应用量纲分析法进行实验研究的方法，确定非圆管流的流态判别准数。

二、实验装置1．实验装置简图实验装置及各部分名称如图1所示。

图1 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10. 稳压筒11.传感器12. 智能化数显流量仪2. 装置说明与操作方法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。

实验流量由调节阀9调节。

流量由智能化数显流量仪测量，使用时须先排气调零，所显示为一级精度瞬时流量值。

水温由数显温度计测量显示。

三、 实验原理1883年, 雷诺(Osborne Reynolds)采用类似于图1所示的实验装置，观察到液流中存在着层流和湍流两种流态：流速较小时，水流有条不紊地呈层状有序的直线运动，流层间没有质点混掺，这种流态称为层流；当流速增大时，流体质点作杂乱无章的无序的直线运动，流层间质点混掺，这种流态称为湍流。

雷诺实验还发现存在着湍流转变为层流的临界流速c v ，c v 与流体的粘性ν、园管的直径d 有关。

若要判别流态，就要确定各种情况下的c v 值，需要对这些相关因素的不同量值作出排列组合再分别进行实验研究，工作量巨大。

雷诺实验的贡献不仅在于发现了两种流态，还在于运用量纲分析的原理，得出了量纲为一的判据——雷诺数Re ，使问题得以简化。

竭诚为您提供优质文档/双击可除沿程水头损失实验报告篇一：沿程水头损失实验沿程水头损失实验一、实验目的要求1、加深了解圆管层流和紊流的沿程水头损失随平均流速变化的规律，绘制lghf~lgv曲线；2、掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法；3、将测得的Re~?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；6．实验管道；7．水银压差计；8．滑支测量尺；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，有两种方式测压差：1、低压差时用水压差计量测；2、高压差时用电子量测仪（简称电测仪）量测(但本仪器暂时不能测定高压)。

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—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。

24图7.21.压力传感器；2.排气旋钮；3.连接管；4.主机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。

(三）沿程水头损失实验一、实验目的要求：1、掌握管道沿程阻力系数的测量技术和应用气—水压差计及水—水银多管压差计测量压差的方法；2、加深了解圆管层流和湍流的沿程损失随平均流速变化的规律；R曲线与莫迪图对比，分析其合理性，进一步提高实验结果分析能力。

3、将测得的λ～e二、实验装置：Array自循环沿程水头损失实验装置图本实验装置如图8.1所示，图中：1.自循环高压恒定全自动供水器；2.实验台；3.可控硅无级调速器；4.水压差计；5.测压计6. 实验管道；7.水银压差计；8.滑动测量尺；9. 测压点； 10. 实验流量调节阀门； 11.供水管与供水阀； 12.分流管与分流阀。

hh三、实验原理：由Darcy-Weisbach 公式g d l h f 22νλ= 得沿程损失系数222Q h Kl dgh f f ==νλ其中：l gd K 852π=四、实验方法与步骤：1、搞清各组成部件的名称、作用及工作原理。

检查蓄水箱水位并记录有关实验常数。

2、供水装置有自动启闭功能，接上电源以后，打开阀门，水泵能自动开机供水，关掉阀门， 水泵会随之断电停机。

若水泵连续运转，则供水压力恒定，但在供水流量很小时（如层流实验）,水泵会时转时停，供水压力波动很大。

旁通阀门12的作用是为了小流量是用分流来增加水泵的出水量，以避免时转时停造成的压力波动现象。

3、排气：按下列程序进行[对水压差计] 开启分流阀12 / 松开止水夹 / 开启供水阀11 / 启闭流量调节阀10若干次 / 关闭阀11 / 开启阀10 / 旋开旋塞F1 /（待水压差计中水位降至近零高程）再拧紧F1 / 开启阀10和11。

[对调压筒充水排气] 当筒中水位过低（接近进口高程时）,开启供水阀11 / 关闭调节阀10 / 斜置调压筒，自动充水至2/3以上筒高 / 启闭阀10若干次，直至气泡排尽为止。

4、不允许水压计上的止水夹没有夹紧时，用水银差压计进行大流量实验，否则会使"U"型测压管内的气体流入连通管里，而且测压点上的水静压能有部分转换成流速动能，造成实测水银压差严重失真。

流体力学实验-沿程水头损失实验沿程水头损失实验是一种常用的流体力学实验方法。

本实验旨在通过测量不同流量下导管内水头的变化，探究水流在管道中的特性，并计算出沿程水头损失的大小。

实验过程中，需要使用一定量的设备和仪器，并依照操作规程严格进行。

一、实验原理在流体运动的过程中，由于各种因素的影响，水流到达管道出口时就会形成一定的水头损失。

这种损失会导致水的动能和势能的减少。

导致水头损失的因素很多，例如摩擦力、弯头和阀门等等。

沿程水头损失是影响管道流量的重要因素之一。

通过实验测量可以发现，当液体在管中流动时，由于各种因素的作用，流速呈现先逐渐增大，后逐渐减小的趋势。

在这个过程中，水头随着流速的变化而发生变化。

沿程水头损失实验能够检测和量化这种损失，帮助我们更好地理解流体在管道内的运动规律。

二、实验所需设备和仪器（1）液体水箱：用于储备待测液体；（2）毒品测量器（由简单涡街流量计构成）：测量深度流速；（3）压力计：测量流体在管道中的压力；（4）导管：作为流体运动的通道；（5）阀门：控制导管内流体的流量；（6）流速表：快速计算流速。

三、实验操作流程1. 准备实验设备和仪器，将液体水箱放在实验桌上，管道立管和直管网络由导管、液压复位气缸和阀门等组成，将导管挂在垂直的脚手架上，管径不小于50mm2. 开启导管上部的阀门，逐渐调整下部阀门大小，将待检液体注入导管中，在该示教器试验过程中，我们用的是清水。

3. 将导管上、下部的阀门均调节到合适位置，以确保在导管内的液体水头的压力和流速稳定，然后测量液体水头的压力，记录数据。

4. 依次打开各阀门，逐渐调整流量，测量不同流量情况下的水头压力，记录数据。

5. 计算不同流量下导管内水头损失的大小。

四、实验注意事项1. 操作前需要进行充分的安全措施，确保实验过程安全。

2. 实验过程中应当注意，避免液体溅出，尤其是在调节水流时。

3. 在测量时应当减少干扰，尽可能保证测量数据的精确性。

流体力学及气体动力学综合实验实验报告册（二）班级姓名学号成绩西北工业大学动力与能源学院2015年11月实验三沿程损失实验一、实验目的1、验证沿程水头损失与平均流速的关系。

2、掌握管道沿程阻力系数λ的测量方法。

二、实验设备实验设备为沿程损失实验装置，其主要由恒压水箱、进水阀、出水阀、测压计、接水盒以及自循环供水箱等部件组成，如图3-1所示。

接水盒图3-1 沿程损失实验原理图三、实验原理四、实验方法与步骤1． 确定出水阀完全开启，进水阀半开启。

启动水泵，排出实验管道、测压计中的气泡。

2． 逐渐开启进水阀，稳定2~3分钟，观测各个测压计中液面液高，并用体积法或称重法测定流量。

每次测量流量的时间应大于10秒。

3． 调整流量，继续测量，直至进水阀全开。

4． 如此测量10次以上，其中层流流动时测量3~5次。

5． 每次实验均要测量温度。

6． 实验完毕，先关闭进水阀，然后关闭出水阀，并切断电源，整理实验现场。

五、实验成果及要求实验台号No1.记录计算有关常数：管径d = cm ，管长l = cm ， 水温t = ℃，水的密度3______/kg m ρ=。

运动粘度621.7751010.03370.000221t t υ-⨯==++2/m s2．实验数据记录与计算六、实验分析与讨论:1.什么是沿程损失，影响沿程损失的因素有哪些？2.沿程损失系数 与雷诺数Re之间有什么关系，请采用经验公式验证所计算得到的沿程损失系数。

实验四局部损失实验一、实验目的1、掌握管路中测定局部阻力系数的方法。

2、通过对圆管突扩局部阻力系数和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径。

3、加深对局部阻力损失机理的了解。

二、实验装置实验设备为局部损失实验装置，其主要由恒压水箱、出水阀、测压计、接水盒以及自循环供水箱等部件组成，如图4-1所示。

实验管道具有突扩与突缩段，在突扩与突缩段前后设置有测压计，用来测量突扩与突缩所造成的压力损失。

《工程流体力学》沿程水头损失与平均流速的关系实验
【实验目的】
验证沿程水头损失与平均流速的关系。

【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】
对沿程阻力两测点的断面列伯努利方程
w
h g u a pg P Z g u a pg P Z +++=++2//2//2
2
11112222
因实验管段水平，且为均匀流动：f w h h u u d d Z Z ====∴;;;212121
得：h pg P pg P h f ∆=-=//21，本式中： w h 为测压管水头差即为沿程水头损失。

由此式求得沿程水头损失，同时根据实测流量计算平均流速u ，将所得w h ，u 数据点绘在对数坐标纸上，就可确定沿程水头损失与流速的关系。

【实验内容】
测定沿程水头损失h ∆及其对应平均流速，绘制lghf-lgu 关系曲线。

【实验步骤】
（1）开启调节阀门，读出测压计水面差； （2）用体积法测量流量，并计算出平均流速；
（3）将实验的w h 与计算得出的u 值标入对数坐标纸内，绘出lghf-lgu 关系曲线； （4）调节阀门逐次由大到小，共测定8次；
【实验数据记录】
仪器常数：d= cm, A= cm2 L= m, t= ℃
表 3-1 沿程水头损失及平均流速记录表。

阻力平方区的沿程水头损失系数与断面平均流速一、引言在流体力学领域中，阻力平方区的沿程水头损失系数与断面平均流速是一个重要的研究课题。

在工程实践中，我们常常需要计算管道或渠道内的水流情况，而水头损失系数与断面平均流速就是其中关键的参数。

本文将围绕这一主题展开讨论，通过深度和广度的分析，帮助读者更好地理解与应用这一概念。

二、阻力平方区的沿程水头损失系数1.概念介绍阻力平方区的沿程水头损失系数，简称水头损失系数，是指在管道或渠道内，单位长度的水头损失与单位长度的水力坡降之比。

它的大小与流体的黏性、管道的摩擦阻力以及流速等因素密切相关。

通常用λ表示，是一个无量纲的物理量。

2.计算方法水头损失系数的计算通常借助于经验公式或实验数据，常见的方法包括Darcy-Weisbach公式、Manning公式、Strickler公式等。

这些方法都是通过观测实验数据和理论推导，得出与管道条件、流体性质相关的数值关系，以便工程实践中的应用。

3.影响因素水头损失系数受到多个因素的影响，包括管道材质、管道粗糙度、流速、管道长度等。

尤其是管道内表面的粗糙度对水头损失系数影响较大，粗糙度越大，水头损失系数也越大。

三、断面平均流速1.概念介绍断面平均流速是指管道或渠道内，横截面上各点流速的平均值。

在流体流动过程中，由于管道内的摩擦阻力和流体的惯性作用，流速分布往往不是均匀的，因此需要通过断面平均流速来描述流体在横截面上的整体流动情况。

2.计算方法断面平均流速的计算通常涉及积分计算或流量测量等方法。

在工程实践中，我们可以通过流速剖面测量仪器进行实地测量，或者借助实验数据和模型计算出断面平均流速的数值。

3.变化规律断面平均流速受到多种因素的影响，包括流体的粘性、管道横截面形状、流速分布等。

通常情况下，断面平均流速在管道内会随着管道长度的增加而逐渐减小，这与水头损失系数的增加是紧密相关的。

四、阻力平方区的沿程水头损失系数与断面平均流速的关系1.理论分析从理论上来看，水头损失系数与断面平均流速之间存在着密切的关系。

竭诚为您提供优质文档/双击可除沿程水头损失实验报告篇一：沿程水头损失实验沿程水头损失实验一、实验目的要求1、加深了解圆管层流和紊流的沿程水头损失随平均流速变化的规律，绘制lghf~lgv曲线；2、掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法；3、将测得的Re~?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；6．实验管道；7．水银压差计；8．滑支测量尺；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，有两种方式测压差：1、低压差时用水压差计量测；2、高压差时用电子量测仪（简称电测仪）量测(但本仪器暂时不能测定高压)。

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—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。

24图7.21.压力传感器；2.排气旋钮；3.连接管；4.主机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。

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： 同组者：实验六、流动状态实验一、实验目的1．测定液体运动时的沿程水头损失（f h ）及断面的 平均流速（υ） ；2．绘制流态（f lg h —v lg ）曲线图，找出下临界点并计算 临界雷诺数（Re c ） 的值。

二、实验装置本室验的装置如图所示。

本实验所用的设备有流态实验装置、量筒、秒表、温度计及粘温表。

在图1-6-1横线上正确填写实验装置各部分的名称图1-6-1 流态实验装置1. 稳压水性 ；2. 进水管 ；3. 溢流管 ；4. 试验管路 ；5. 压差计 ；6. 流量调节阀 ；7. 回流管线 ；8. 试验台 ；9. 蓄水线 ； 10. 抽水泵 ；11. 出水管三、实验原理 填空1．液体在同一管道中流动，当 速度 不同时有层流、紊流两种流动状态。

层流 特点是质点互不掺混，成线状流动。

在 紊流 中流体的各质点相互掺混，有脉动现象。

不同的流态，其 沿程水头损失 与断面平均速度的关系也不相同。

层流的沿程水头损失与断面平均流速的 一次方 成正比；紊流的沿程水头损失与断面平均速度的m 次方成正比 (m= 1.75～2.0 ) 。

层流与紊流之间存在一个过渡区，它的沿程水头损失与断面平均流速关系与层流、紊流的不同。

2．当稳压水箱一直保持溢流时，实验管路水平放置且管径不变，流体在管内的流动为 稳定流 ，此种情况下v 1=v 2。

那么从A 点到B 点的沿程水头损失为h f ，可由能流量方程导出：221122f 12121212()()22()()p v p v h z z g gp pz z h h hγγγγ=++-++=+-+=-=∆h 1、h 2分别是A 点、B 点的测压管水头，由 压差计 中的两个测压管读出。

3．雷诺数（Reynolds Number ）判断流体流动状态。

雷诺数的计算公式为：Dv Re ν=D —圆管内径；v —断面平均速度；ν—运动粘度系数当c Re Re <（下临界雷诺数）为层流，c Re =2000~2320；当cRe Re '>（上临界雷诺数）为紊流，c Re '=4000~12000之间。

《流体力学、泵与泵站综合实验》实验报告
开课实验室：流体力学实验室年月日
六、实验结果及分析
扩大：1 Q=87.6cm³/s时
==1.44cm/s ===27.88cm/s ==126.23cm/s
理论局部阻力系数=（1—）²=0.65 hj=ξ=6.88
2 Q=83.88 cm³/s时
同理可得，ζ=0.63 h j=6.31
3 Q=82.00 cm³/s时
同理可得ζ=0.64 hj=6.03
4 Q=77.34 cm³/s时
同理可得ζ=0.64 hj=5.36
5 Q=71.80cm³/s时
同理可得ζ=0.64 hj=4.62
实验分析：
1结合实验成果，分析知，突然扩大条件下的局部水头损失比突然缩小条件下的水头损失大。

2不同雷诺数下突然扩大的局部阻力系数相同。

3 从内部机理上来说。

局部阻力是由于边界面积大小变化引起的边界层分离现象产生的。

4 从表中数据可知，实测局部阻力系数约等于理论局部阻力系数。

实 验 一专业班级：环工二班 日期：2013年12月8号 实验名称 雷诺实验 指导老师 陈登平 姓名李玉洁学号0121108290226成绩一：预习部分1：实验目的 2:实验基本原理3：主要仪器设备（含必要的元器件，工具）一：目的要求1.测定沿程水头损失与断面平均流速的关系，并确定临界雷诺数。

2.加深对不同流态的阻力和损失规律的认识。

二: 实验原理1. 列量测段1-1与2-2断面的能量方程：由于是等直径管道恒定均匀流，所以 v 1=v 2，a 1=a 2，h w(1-2)=h f(1-2)，即沿程水头损失等于流段的测压管水头差:h f =(z 1+p 2/a)-(z 2+p 2/a) 断面1-1与2-2的测压管接读数为 h 1 及h 2 ，量测长度为L ，则水力坡度 J=(h 1-h 2)sina/L2.用体积法测定流量. 利用量筒与秒表，得到量筒盛水的时间T 及T 时间内盛水的体积V 。

则流量Q =V /T ，相应的断面平均流速v =Q /A 。

3．量测水温，查相关曲线得运动粘滞性系数或用下式计算：V=0.01775/(1+0.0337t+0.000221t 2）（cm 2/s ）式中t 单位：℃则可得到相应于不同流速时的雷诺数：Re=ud/v 三：实验仪器设备如图2—13所示。

另备打气筒一个，量筒一个，秒表一只，温度计一只（由实验小组向实验室借用）。

图2-13 管流流态试验简图二：实验操作部分1：实验数据，表格及数据处理 2：实验操作过程（可用图表示） 3结论四：实验步骤1.打开水箱下的进水阀向水箱充水，使水箱稍有溢水。

再全开管道上的前阀与尾阀，以冲洗管道。

2.反复开关尾阀，排出管道中空气。

3.从紊流做到层流，将尾阀开到一定的开度，开始实验，待水流稳定后，测读 h 1 ,h 1、W, T 便完成了第一个测次。

尔后逐次关小尾阀，重复上述操作与测读，一直做到管道出流几乎成滴淋状，方才做完了从紊流到层流的实验过程。

沿程水头损失实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过实际操作，探究沿程水头损失的特点和规律，加深对流体力学中水头损失的理解，并提高实验操作技能。

二、实验原理。

沿程水头损失是指流体在管道中流动过程中由于摩擦力和局部阻力等因素导致的水头损失。

根据伯努利方程，流体在不同位置的水头损失可表示为Δh=ΣhL，其中Δh为总水头损失，ΣhL为各种损失的总和。

在实际管道中，水头损失主要包括摩擦损失、局部阻力损失和突然扩大或收缩处的损失。

三、实验仪器和设备。

1. 水泵。

2. 直径不同的管道。

3. 流量计。

4. 压力表。

5. 水桶。

6. 水尺。

7. 实验台架。

四、实验步骤。

1. 将水泵接通电源，使其工作正常。

2. 将流量计、压力表等设备连接到管道上。

3. 打开水泵，调节流量，记录不同流速下的压力和水位。

4. 根据实验数据计算不同位置的水头损失。

5. 对实验数据进行分析和总结。

五、实验数据及结果。

通过实验测得不同流速下的压力和水位数据，根据实验数据计算得到不同位置的水头损失。

实验结果表明，在管道内部摩擦力较大的地方，水头损失较大；而在突然扩大或收缩处，水头损失也较为显著。

实验数据与理论计算结果基本吻合，验证了水头损失的特点和规律。

六、实验分析。

通过本次实验，我们深刻认识到了沿程水头损失的特点和规律。

在实际工程中，合理减小水头损失对于提高管道输送效率至关重要。

因此，我们需要在设计和施工中充分考虑水头损失的影响因素，采取有效措施减小水头损失，确保管道运行的稳定和高效。

七、实验总结。

本次实验通过实际操作，深入探究了沿程水头损失的特点和规律，加深了对流体力学中水头损失的理解。

通过实验数据的分析和计算，验证了水头损失的影响因素和计算方法。

在今后的学习和工作中，我们将继续努力，不断提高实验操作技能，加深对流体力学理论知识的理解，为工程实践提供坚实的理论基础和技术支持。

八、参考文献。

1. 《流体力学》，朱光华，清华大学出版社。

2. 《流体力学实验指导》，李强，北京大学出版社。