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本科实验报告（流体力学）姓名：学院：系：专业：学号：指导教师：2019年12 月30 日实验报告课程名称：流体力学实验类型：验证性实验项目名称：(一)流体静力学综合型实验实验日期：2019 年11月13日一、实验目的和要求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.测定油的密度;4.通过对诸多流体静力学现象的实验观察分析,加深流体静力学基本概念理解,提高解决静力学实际问题的能力。
二、实验内容和原理1.在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程z + p/ρg = C 或p = p0 + ρgh式中:z——被测点相对基准面的位置高度;p——被测点的静水压强(用相对压强表示,以下同)p0——水箱中液面的表面压强;ρ——液体密度;h——被测点的液体深度。
2.油密度测量原理方法一：测定油的密度ρ0，简单的方法是利用实验装置的U型测压管8，再另备一根直尺进行直接测量。
实验时需打开通气阀4，使p0 =0。
若水的密度ρw为已知值，由等压面原理有ρ0/ρw = h1/H方法二：不另备测量尺，只利用测管2的自带标尺测量。
先用加压打气球5打气加压使U型测压管8中的水面与油水交界面齐平，有p01 =ρw gh1 = ρ0gH再打开减压放水阀11降压，使U型测压管8中的水面与油面齐平，有p02 = -ρw gh2 = ρ0gH-ρw gH联立两式则有ρ0/ρw = h1/(h1+h2)三、主要仪器设备图.1 流体静力学综合型实验装置图1. 测压管2. 带标尺测压管3. 连通管4. 通气阀5. 加压打气球6. 真空测压管7. 截止阀8. U型测压管9. 油柱10. 水柱11. 减压放水阀四、操作方法与实验步骤1.定性分析实验（1）测压管和连通管判定。
按测压管和连通管的定义,实验装置中管1、2、6、8都是测压管，当通气阀关闭时,管3无自由液面,是连通管。
(2)测压管高度、压强水头、位置水头和测压管水头判定。
流体力学实验中的常用工具和仪器介绍流体力学是研究流体在力学中的行为和性质的学科，广泛应用于各个领域。
在流体力学实验中，常用的工具和仪器起着至关重要的作用，帮助研究人员观察和测量流体的各种参数，从而深入了解流体的特性和行为。
下面将介绍几种常见的流体力学实验中使用的工具和仪器。
流体力学实验室中常用的工具之一是流量计。
流量计用于测量液体或气体经过管道的流量。
有很多种类型的流量计，例如磁流量计、涡街流量计和超声波流量计等。
其中，磁流量计是一种基于法拉第电磁感应原理的流量计，通过测量介质中的感应电压来间接测量流量。
涡街流量计则基于卡门涡旋理论，通过感应涡街频率来测量流量。
超声波流量计则利用超声波的传播速度来测量流体的流速和流量。
这些流量计在实验室中广泛应用，可以准确地测量不同类型流体的流量。
另一个常见的工具是压力计。
压力计用于测量流体中的压力，常见的压力计有压力传感器和压力计表。
压力传感器是一种电子设备，通过测量物体受力产生的微小变形或位移来测量压力。
压力计表则基于玻璃管原理，通过测量流体压力对玻璃管液面的推力来测量压力。
这些压力计在实验室中广泛应用，可用于测量液体和气体中的压力变化。
流体力学实验中通常会使用油水分离器。
油水分离器用于分离液体混合物中的油和水。
流体力学实验中常用的油水分离器是重力分离器和离心分离器。
重力分离器利用液体的密度差异，通过重力作用使油和水分离。
离心分离器则利用离心力使油和水分离，离心分离器的分离效果更好。
油水分离器在实验室中广泛应用，可用于分离液体混合物中的油和水，方便后续处理和分析。
流体力学实验中还会使用旋转功能强大的搅拌器。
搅拌器主要用于混合液体中的溶质，以及改变液体的流动性质。
搅拌器通常由电机和旋转桨叶组成，通过旋转桨叶来搅拌液体。
在流体力学实验中，搅拌器可以被放置在液体中，用于混合溶液中的溶质。
搅拌器的旋转速度和桨叶的形状可以影响搅拌效果。
搅拌器是实验室中常见的工具之一，在流体力学实验中起着重要的作用。
实验报告课程名称：过程工程原理实验（甲） 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称：流体力学综合实验（一、二） 实验类型：工程实验 同组学生姓名：姿 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得1、流体流动阻力的测定实验1.1 实验目的：1.1.1 掌握测定流体流经直管、阀门时阻力损失的一般实验方法 1.1.2 测定直管摩擦系数λ与雷诺数 的关系，验证在一般湍流区内λ与 的关系曲线 1.1.3测定流体流经阀门时的局部阻力系数ξ1.1.4 识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用 1.2 实验装置与流程： 1.2.1 实验装置：实验对象部分由贮水箱、离心泵、不同管径和材质的水管、阀门、管件、涡轮流量计、U 形流量计等所组成。
实验管路部分有两段并联长直管，自上而下分别用于测定粗糙管直管阻力系数和光滑管直管阻力系数。
同时在粗糙直管和光滑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阻力系数。
水的流量使用涡流流量计或转子流量计测量，管路直管阻力和局部阻力采用压差传感器测量。
1.2.2 实验装置流程示意图，如图1，箭头所示为实验流程：其中：1——水箱 2——离心泵 3——涡轮流量计 4——温度计 5——光滑管实验段 6——粗糙管实验段 7——截止阀 8——闸阀 9、10、11、12——压差传感器 13——引水漏斗图 1 流体力学综合实验装置流程示意图Re Re1.3 基本原理：流体通过由直管、管件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的机械能损失成为直管阻力损失。
流体通过管件、阀门时由于流体运动方向和速度大小的改变所引起的机械能损失成为局部阻力损失。
1.3.1直管阻力摩擦系数λ的测定：由流体力学知识可知，流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：（1） 公式中：fp ∆：流体流经l 米直管的压力将，Pa ；λ：直管阻力摩擦系数，无因次； d ：直管内径，m ；fh ：单位质量流体流经l 米直管的机械能损失，J/kg ；ρ：流体密度，kg/ ； l ：直管长度，m ；u ：流体在管内流动的平均速度，m/s ；由上面的式子可知： （2）雷诺数： ρμ式子中：μ：流体粘度，kg/(m ·s)。
流体力学实验和水力学实验是水力学的一个重要组成部分。
做好水力学实验和流体力学实验对培养学生的动手能力、分析能力以及加深对水力学基本理论的理解起着重要作用。
那么，对于学院来说，只有选择一家可靠流体力学实验和水力学实验仪器厂家，可以提供清晰明确的实验结果和过程，便于学生掌握水力学理论知识。
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以下是一些实验设备的介绍。
一、自循环活动水槽实验仪对于水力学实验和流体力学实验来说，需要能够实验样本，更方便学生学习理论知识。
自循环活动水槽实验仪有着多样的功能，流量电测实时显示与手测功能并存，有利于学生在学习的过程中随时搜集实验数据。
并且自循环活动水槽实验仪有临界流、急流、缓流、水跃、水跌等明渠流等流态演示，有利于学生通过多种方式了解水力学理论，更有利于学生学会辩证思维，有利于学生学会逻辑推理思维方式，着重从质的方面分析和研究某一事物的属性，以得出更准确、更客观、更科学的结论。
同时自循环活动水槽实验仪有五种坡度、全十二种水面曲线的准定量测量实验，配合上配套的教材，更有利于学生能够对实验对象数据方面的准确研究。
二、自循环明渠水力学多功能实验仪对于水力学专业的学生来说，需要掌握的技能有明渠流稳水系统设计、流量测量、水位测量、水位测针应用、水力模型试验等技能。
自循环明渠水力学多功能实验仪为学生提供了教学实验平台，更有利学生掌握这些技能。
并且自循环明渠水力学多功能实验仪满足薄壁堰、WES曲线型实用堰、有坎宽顶堰、无坎宽顶堰和戽流的堰型和流态演示，多样化的演示方式，有利于学生更好的理解定性分析实验，有利于学生从现象中找出反复出现的规律性，即本质的东西，正确地描述一个事物．揭示事物间的相互关系。
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流体力学综合实验实验指导书第 1 页共13页流体力学综合实验一、实验目的1）能进行光滑管、粗糙管、闸阀局部阻力测定实验，测出湍流区阻力系数与雷诺数关系曲线图；2）能进行离心泵特性曲线测定实验，测出扬程、功率和效率与流量的关系曲线图；3）学习工业上流量、功率、转速、压力和温度等参数的测量方法，使学生了解涡轮流量计、C1000、电动调节阀以及相关仪表的原理和操作；二、装置整体流程图：1－离心泵；2－进口压力变送器；3－铂热电阻（测量水温）；4－出口压力变送器；5－电气仪表控制箱；6－均压环；7－粗糙管；8－光滑管（离心泵实验中充当离心泵管路）；9－局部阻力管；10－管路选择球阀；11－涡轮流量计；12－局部阻力管上的闸阀；13－电动调节阀；14－差压变送器；15－水箱图1 实验装置流程示意图第 2 页共13页第 3 页 共 13页离心泵特性测定实验一、基本原理离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H 、轴功率N 及效率η与泵的流量Q 之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。
由于泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。
1．扬程H 的测定与计算取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程：f h gug p z H g u g p z ∑+++=+++2222222111ρρ （1－1）由于两截面间的管长较短，通常可忽略阻力项f h ∑，速度平方差也很小故可忽略，则有 (=H gp p z z ρ1212)-+- 210(H H H ++=表值）（1－2） 式中： 120z z H -=，表示泵出口和进口间的位差，m ；和ρ——流体密度，kg/m 3 ； g ——重力加速度 m/s 2；p 1、p 2——分别为泵进、出口的真空度和表压，Pa ；H 1、H 2——分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头，m ； u 1、u 2——分别为泵进、出口的流速，m/s ； z 1、z 2——分别为真空表、压力表的安装高度，m 。
JK-LLZ流体力学综合实验仪产品说明书目录一、概述 (1)二、实验装置外形图 (1)三、设备性能与主要技术参数 (2)四、可开实验 (2)五、实验目的 (2)六、实验流程图 (5)七、实验操作步骤与注意事项 (5)八、设备维护 (7)湘潭金凯化工装备技术有限公司JK-LLZ流体力学综合实验仪一、概述本实验装置是集雷诺实验、柏努利实验、沿程阻力实验和局部阻力实验于一体的综合实验台，外形美观，且节约实验投资与占地面积。
在实际生产中，许多过程都涉及到流体流动的内部细节，尤其是流体的流动现象，故而了解流体的流动形态极其重要。
流体在流动过程中为克服流动阻力必定要消耗能量。
流体流动阻力产生根本的原因是流体具有粘性，流动时存在着内磨擦，而固定的管壁或其它形状固体壁面，促使流动流体的内部发生相对运动，为流体流动阻力的产生提供了条件，因此液体阻力的大小与流体的物性、流动状况及壁面等因素有关。
流体在流动系统中作定态流动时，流体在各截面上的流速、密度、压强等物理参数仅随位置而改变而不随时间而变。
根据能量守恒定律，对任一段管路内流体流动做能量衡算，即可得到表示流体的能量关系和流动规律的柏努利方程。
二、实验装置外形图三、设备性能与主要技术参数1、运行环境：温度0-400C，相对湿度：≤90%RH，电源：220V/50Hz ，可连续操作。
2、雷诺实验管：长1000mm、内径φ14mm，有机玻璃制作。
3、柏努利实验管：总长1000mm、内径φ40mm和φ14mm，有机玻璃管制作，可按两点法求出各有变化点的动静压头。
4、沿程阻力管：长1000mm、内径φ14mm，有机玻璃制作，两测压点间的距离：800mm。
5、局部阻力管：长1000mm、内径φ14mm，有机玻璃制作，上装孔板流量计β2=0.5，文丘里流量计β2=0.5、闸阀，可用来测定流体流经铜闸阀的前后压差，以及对文丘里流量计和孔板流量计进行校核。
6、测压计：长600mm 、内径φ8mm ，14根，压差计内的指示液为水，无毒、操作安全。
1、沿程压力水头损失实验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；7.水银压差计；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.水封器图11．自动水泵与稳压器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。
稳定供水是所有力学实验都需要的。
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图23.水封器为了简化排气，并防止实验中再进气，在传感器后连接2只充水(不满顶)的密封立筒构成的水封器。
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2)。
压差读数（以米厘米柱为单位)通过主机显示。
原理：22f L v h d gλ=速度由流量测出 由能量方程对水平等直径圆管可得()12/f h p p γ=-2、 局部压力损失实验实验装置为自循环系统，包括供水箱、水泵、突然扩大实验压力管道、突然缩小实验压力管道、测压管、调节阀、接水盒、盛水容器、回水系统。
实验仪器为两种，一种是传 统的量测方法，仪器为测压排、量筒、钢尺和秒表；另一种为自动化的量测方法，仪器为 导水抽屉、限位开关、双通道差压传感器、称重传感器、排水泵及水位流量电测仪组成。
水位流量电测仪可显示重量、时间、压差。
相比沿程压力损失实验装置，多出突然扩大压力管道和突然缩小压力管道，所以在装置接头处至少要能安装着三种管道。
局部损失表达式：22j v h gζ= j h 为局部水头损失，ζ为局部水头损失系数，即局部阻力系数，它是流动形态与边界形状的函数。
浙江大学大型仪器设备管理办法浙大发设〔2007〕8号（2007年9月24日）第一章总则第一条为加强对我校大型仪器设备的管理，提高使用效益，根据教育部《高等学校仪器设备管理办法》（高教[2000]9号）结合我校实际，制定本办法。
第二条单价在人民币10万元（含）以上的仪器设备为大型仪器设备。
单价在人民币10万元（含）以上、40万元以下的仪器设备为校院共管大型仪器设备；单价超过人民币40万元（含）的仪器设备为教育部部管大型仪器设备，是学校的重点管理对象。
第二章大型仪器设备的增置第三条购置大型仪器设备论证，应按以下步骤进行：1. 申购单位要填写《购置大型仪器设备项目可行性论证与审批报告》一式三份，表格从实验室与设备管理处（以下简称实验室处）网站下载。
2. 购置大型仪器设备应按金额分级论证及审批：（1）10万元（含）—40万元（不含）的大型仪器设备，由相关学院（单位）组织论证，报实验室处审批。
（2）40万元（含）以上的大型仪器设备，由实验室处或委托学院组织论证，报主管校长审批，其中特大型仪器设备由主管校长组织论证。
3. 可行性论证报告主要内容：（1）购置仪器设备必要性、主要用途及工作量预测分析；（2）购置仪器设备的先进性、适用性及合理性（适用学科范围、国内外供货商以及同类仪器设备、品牌、档次、规格、性能、技术指标比较）；（3）所购仪器设备附件、零配件、软件配套经费及购置后运行维修经费的落实情况；（4）使用维护技术人员配备情况；（5）安装场地、使用环境及各项辅助设施的安全、完备程度；（6）本校及附近兄弟院校是否有同类设备、能否共享，如果本校已有该类设备，说明该设备工作情况；（7）效益预测及风险分析。
4. 申请购置大型仪器设备的院（系）须对《购置大型仪器设备项目可行性论证与审批报告》的真实性负责；论证专家组须对“专家组论证意见”结论负责；项目提议人与附议人须对大型仪器设备的运行管理及使用效益负责。
5.《购置大型仪器设备项目可行性论证与审批报告》由专家论证并签署意见后，经学院（单位）主管负责人签字、学院（单位）盖章报实验室处。
浙江大学第四代流体力学与水力学实验仪器报价单（单位：元）
（2014年底有效）
型号仪器名称单价数量金额ZN 2-2-4D计算机测控型伯努利方程综合实验仪*28380125800 ZW2-3-4D计算机测控型文丘里实验仪*28270125700 ZR 2-4-4D计算机测控型雷诺实验仪*28050125500 ZD 2-5-4D计算机测控型动量定律综合实验仪*28160125600 ZK 2-6-4D计算机测控型孔口管嘴综合实验仪*28050125500 ZJ 2-7-4D计算机测控型局部阻力综合实验仪*28270125700 ZY 2-8-4D计算机测控型沿程阻力综合实验仪*32010129100 ZB 2-9-4D计算机测控型毕托管测速实验仪*31900129000 ZL 1-1-3自循环流动演示仪36000136000 DX 1-2-3自循环流谱流线演示仪11660111660 6-1计算软件(上下册)462014200 6-2实验CAI课件(共15件，1100元/件)16500116500 6-3工程流体力学电子教案(12章)11880110800合计291060。
