流体流动阻力

化工原理实验报告流体流动阻力实验目的：通过测量不同条件下流体的流动阻力，并对结果进行分析，了解流体流动的基本特性及其影响因素。

实验原理：1. 流动阻力：当流体通过管道或孔隙时，会受到管道或孔隙壁面的阻力而产生阻碍，这种阻碍就被称为流动阻力。

流动阻力与管道长度、管道直径、流速和流体黏度有关。

2. 流量：单位时间内流体通过管道或孔隙的量称为流量，单位是立方米/秒。

3. 流速：流体通过管道或孔隙时，在单位时间内被运动到的体积与管道截面积的比值，称为流速，单位是米/秒。

4. 压力损失：流体流动时被阻碍形成的压差称为压力损失，即高压端压力减低压端压力差。

压力损失随着管道长度的增加而增加，随着管道内径的减小而增加，而随着粘度的增加而减小。

实验器材：1. 倾斜漏斗2. 液压流量表3. 钢尺4. 塑料软管实验步骤：1. 将倾斜漏斗放置在流量计上方，开启阀门，记录液位高度和流量计读数。

2. 改变管道长度（截面积不变），分别记录不同长度下的压力损失和流速。

3. 改变管道截面积（长度不变），分别记录不同截面积下的压力损失和流速。

4. 改变流体黏度（管道长度和截面积均恒定），分别记录不同粘度下的压力损失和流速。

实验结果：实验数据记录：试验条件管道长度（m）管道直径（mm）流量（L/min）流速（m/s）压力损失（Pa）:: :: :: :: :-: ::1 2 8 12.81.28 2002 4 8 12.0 0.60 4003 6 8 10.5 0.35 6004 2 6 10.7 1.07 1755 2 4 9.5 1.58 1506 2 8 12.8 1.28 2007 2 8 10.4 1.04 1608 2 8 9.3 0.93 1209 2 8 12.8 1.28 20010 2 8 6.70.67 24011 2 8 12.8 1.28 20012 2 8 7.2 0.72 20013 2 8 12.8 1.28 20014 2 8 8.5 0.85 200根据数据可得，流量和流速随着管道长度、管道截面积和流体黏度的增大而减小，压力损失随着这三个因素的增大而增大。

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。

流体流动中的阻力分析1. 引言流体力学是研究流体运动规律的科学，其中一个重要的研究内容就是流体流动中的阻力分析。

阻力是流体运动中产生的一种阻碍物体运动的力，分析阻力的大小和特性对于优化设计和控制流体流动具有重要意义。

本文将围绕流体流动中的阻力分析展开讨论，并介绍几种常见的阻力模型和计算方法。

2. 流体阻力的定义和分类流体阻力是指流体在流动时对物体运动的阻碍力。

根据流体流动的特性和性质，流体阻力可分为黏性阻力和形状阻力两类。

2.1 黏性阻力黏性阻力是由于流体黏性使得流动物体受到的阻碍。

黏性阻力与流体的粘度密切相关，流体粘度越大、流速越快，黏性阻力就越大。

黏性阻力可以通过斯托克斯公式进行计算。

2.2 形状阻力形状阻力是由于流体与物体形状的相互作用而产生的阻力。

形状阻力与物体形状、流体流速、流体密度等有关。

常见的形状阻力包括压力阻力和摩擦阻力等。

3. 黏性阻力的计算方法黏性阻力可以通过斯托克斯公式进行计算。

斯托克斯公式描述了小球在粘性流体中的阻力与流体黏性、球体半径和流体流速之间的关系。

其计算公式如下：F = 6πηrv其中，F表示阻力，η表示流体的粘度，r表示球体的半径，v表示流体的速度。

4. 形状阻力的计算方法形状阻力的计算相对复杂，一般需要借助数值模拟、实验测试或经验公式等方法进行。

常见的计算方法包括有界层理论、雷诺平均法和飞行器气动力学方法等。

4.1 有界层理论有界层理论是研究绕过物体表面的流体流动的一种理论。

根据有界层理论，可以推导出物体所受的形状阻力与物体表面形状、流体速度梯度和物体表面摩擦系数之间的关系。

4.2 雷诺平均法雷诺平均法是一种经验公式，适用于非粘性流体中物体的形状阻力计算。

这种方法基于大量实验数据的统计分析，通过回归分析建立了物体形状和流体流速之间的数学关系。

4.3 飞行器气动力学方法飞行器气动力学方法主要用于飞行器在空气中的运动的研究。

通过对飞行器表面形状和流体流速的数值模拟，可以得到飞行器的形状阻力。

§5、流体流动的阻力 本节共 页一、流体阻力的表现及来源 1、表现—压强降首先看一实验Oh 1212Op 2p 1pgp g水平管道，管径均一。

阀门关闭时，h gPg P ==ρρ21 开启时， gP g P h ρρ21>>在1—1’,2—2’间列柏式，0—0’为基准。

f Hg Pg P +=ρρ21 gPg P P g P P H f ρρρ∆-=--=-=1221 P ∆-为压强降。

P ∆的习惯写法为12P P P -=∆（终态-始态）。

这一现象说明：流体流过一段水平直管时，静压头gPρ沿程逐渐减小，即靠静压头来克服流动阻力，这就是流体阻力的直接表现。

2、来源—内摩擦上面实验证明：管内的水流动时，压强降才出现。

水在管内流过，管子任一截面上各点水的速度并不相等，管中心的速度最大，越靠近管壁速度越小。

在贴近管壁的地方，有一层极薄的水粘附在管壁上，其速度=0。

所以，在圆管内流动的流体，被剥离成无数个极薄的同心圆筒，一层套着一层，各层以不同的速度向前运动。

靠中心的圆筒速度最大，稍靠外的圆筒的速度便小一些，前者对后者起带动作用，后者对前者便起拖曳的作用。

筒与筒之间的相互作用就形成了流体阻力，这种阻力是在流体内部发生的。

故称为内摩擦。

这便是流体阻力的来源。

流体阻力大小的决定因素：1、流体自身的性质（粘度）2、流体的流动状况（流型）主要3、管壁的粗糙度。

次要下面分别进行讨论。

二、粘度决定流体内摩擦大小的物理性质称为粘性。

衡量流体粘性大小的物理量称为粘度。

粘性越大，流动性就越小。

1、粘度的物理意义剪力：平行于作用面的力叫作剪力，用F表示。

剪应力：单位面积上的剪力叫剪应力。

在一平板上，相邻两层流体之间，若层间接触面积=A，层间距= dvv 3v 1v 2dvood o为使层间产生相对运动d v ，所需施加的剪力=F ， 实验证明：F 与A 、d v 成正比，与d δ成反比。

即δd dv AF ∝ 或写成 δμτd dvA F == （1） 此式叫牛顿粘性定律。