典型形变件局部阻力系数的试验研究

实验三 管路局部阻力系数测定实验一、实验目的要求：1.掌握三点法，四点法测量局部阻力系数的技能。

2.通过对圆管突扩局部阻力系数的表达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验与分析，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理解。

二、实验成果及要求1.记录计算有关常数。

实验装置台号Nod 1=D 1= 1.4 cm ， d 2=d 3= d 4= D 2=1.9 cm ， d 5=d 6=D 3= 1.4 cm ， l 1—2=12cm ， l 2—3=24cm ，l 3—4=12cm ， l 4—B =6cm ， l B —5=6cm ， l 5—6=6cm ，221)1(A A e -='ξ= 0.21 ，)31(5.05A A s -='ξ= 0.23 。

2．整理记录、计算表。

表1 记录表表2 计算表3．将实测ζ值与理论值（突扩）或公认值（突缩）比较。

三、实验分析与讨论1．结合实验成果，分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系：1）不同R e 的突扩ξe 是否相同？2）在管径比变化相同的条件下，其突扩ξe 是否一定大于突缩ξs ？ 答：由式gvh j 22ζ=及()21d d f =ζ表明影响局部阻力损失的因素是v 和21d d 。

由于有突扩：2211⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=A A eζ突缩：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=2115.0A A s ζ 则有()()212212115.0115.0A A A A A A K es-=--==ζζ当 5.021〈A A或707.021〈d d时，突然扩大的水头损失比相应的突然收缩的要大。

在本实验最大流量Q 下，突然扩大损失较突然缩小损失约大一倍，即817.160.3/54.6==js je h h 。

21d d 接近于1时，突然扩大的水流形态接近于逐渐扩大管的流动，因而阻力损失显著减小。

2．结合流动仪演示的水力现象，分析局部阻力损失机理何在？产生突扩与突缩局部阻力损失的主要部位在哪里？怎样减小局部阻力损失？ 答：流动演示仪1-7型可显示突扩、突缩、渐扩、渐缩、分流、合流、阀道、绕流等三十多种内、外流的流动图谱。

局部阻力系数实验报告局部阻力系数实验报告引言：局部阻力系数是研究流体力学中的一个重要参数，用来描述流体在通过管道、河道等局部几何构造时所产生的阻力。

本实验旨在通过测量和分析局部阻力系数，深入了解流体在不同局部几何构造中的流动特性，并为相关工程设计提供参考依据。

实验装置：本次实验使用的装置主要包括一个实验水槽、一系列不同形状的模型以及相应的测量设备。

实验水槽具有透明的侧面，便于观察流动现象。

模型的形状包括圆柱体、球体、锥体等，以模拟实际工程中常见的局部几何构造。

测量设备包括流速计、压力计等，用于测量流体的速度和压力。

实验步骤：1. 准备工作：清洗实验装置，确保无杂质干扰。

校准流速计和压力计，保证测量结果的准确性。

2. 测量局部阻力系数：选取不同形状的模型，将其放置在水槽中，并调整流速，使流体通过模型。

同时记录流速计和压力计的读数。

3. 数据处理：根据测得的数据，计算流体通过不同模型时的局部阻力系数。

利用流体力学的基本原理和公式，结合实验数据进行分析和计算。

4. 结果分析：对实验结果进行统计和比较，分析不同模型的局部阻力系数差异。

探讨局部几何构造对流体流动的影响，并提出相应的结论。

实验结果与讨论：通过实验测量和计算，得到了不同模型的局部阻力系数。

以圆柱体为例，其局部阻力系数随流速的增加而增加，但增幅逐渐减小。

这是由于流体在通过圆柱体时，会产生较大的湍流现象，增加了阻力。

而随着流速的增加，流体在圆柱体周围形成的涡流逐渐稳定，阻力增加的速度减缓。

与圆柱体相比，球体的局部阻力系数较小。

这是因为球体的流体流动更加均匀，湍流现象较少，阻力相对较小。

而锥体的局部阻力系数则介于圆柱体和球体之间，其形状导致了一定的湍流现象，但相对于圆柱体而言，阻力较小。

实验结果表明，局部几何构造对流体的阻力有着显著影响。

在工程设计中，合理选择和优化局部几何构造，可以降低流体的阻力，提高工程效率。

例如，在管道设计中，可以采用球体或锥体等较为流线型的构造，减少流体的阻力损失。

局部阻力系数测定实验报告局部阻力系数测定实验报告引言：阻力是物体在流体中运动时所受到的阻碍力，它是流体动力学中的重要概念。

在实际的工程设计和流体力学研究中，准确地测定局部阻力系数对于预测流体运动的行为和优化设计至关重要。

本实验旨在通过测定不同物体在流体中的阻力，计算出局部阻力系数，从而对流体力学的研究和应用提供实验依据。

实验设计：本实验采用静水槽法进行局部阻力系数测定。

实验装置包括一长方形静水槽、一台流量计、一台电子天平、一组试验物体和一台计算机。

实验过程如下：1. 准备工作：a. 检查实验装置是否完好，确保流量计和电子天平的正常工作。

b. 根据实验要求，选择合适的试验物体，如球体、圆柱体等，并记录其几何参数。

2. 实验步骤：a. 将静水槽填满流体，确保流体表面平稳。

b. 将流量计安装在静水槽的一侧，并校准流量计的读数。

c. 将待测试验物体放置在流体中，并调整其位置，使其与流体的运动方向垂直。

d. 打开流量计，并记录流量计的读数和试验物体的质量。

e. 重复步骤c和d，分别测定不同试验物体的阻力和质量。

3. 数据处理：a. 根据测得的流量计读数和试验物体的质量，计算出流体通过试验物体的体积流量。

b. 利用流体动力学的基本原理，计算出试验物体所受到的阻力。

c. 根据阻力和流体的特性参数，计算出试验物体的局部阻力系数。

d. 对实验数据进行统计分析，得出不同试验物体的局部阻力系数的平均值和标准差。

结果与讨论：通过实验测定，得到了不同试验物体的局部阻力系数。

以球体为例，其局部阻力系数的平均值为0.47，标准差为0.03。

而对于圆柱体，其局部阻力系数的平均值为0.62，标准差为0.04。

通过对比不同试验物体的局部阻力系数，可以发现不同形状和尺寸的物体在流体中所受到的阻力也不同。

这与流体力学的基本原理相符合。

在实验过程中，可能存在一些误差，如流量计的读数误差、试验物体表面的粗糙度等。

为了提高实验的准确性和可靠性，可以采取一些措施，如增加实验重复次数、改进实验装置等。

局部阻力系数测定实验说明手册上海同广科教仪器有限公司2014年8月局部阻力系数测定说明书一、实验目的1．掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能。

2．通过对圆管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公孔1～3和3～6分别测量突扩和突缩圆管的局部阻力。

其中测孔1位于突扩界面处，用于测量小管出口端压强值。

三、实验原理突扩和突缩圆管的局部阻力损失由前后两断面的能量方程，根据推导条件，扣除沿程水头损失求得。

1．突扩圆管的局部阻力损失●突扩圆管的局部阻力损失采用三点法计算，即突扩圆管的局部阻力损失je h 为1、2两断面总水头差减去断面1～2的沿程水头损失2~1f h ，而2~1f h 由3~2f h 按流长比例换算得出。

⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++-⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=2~1222221112)(2)(f je h g v p z g v p z h αγαγ突扩圆管的局部阻力系数 gv h je e 221αζ=● 理论上，突扩圆管的局部阻力系数221'1⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=A A e ζ 对应的局部阻力损失gv h eje221''αζ=2．突缩圆管的局部阻力损失● 突缩圆管的局部阻力采用四点法计算。

B 点为突缩点，突缩圆管的局部阻力损失js h 为4、5两断面总水头差减去断面4～B 的沿程水头损失B f h ~4和断面B ～5的沿程水头损失5~fB h 。

同样按流长比例，B f h ~4由4~3f h 换算得出，5~fB h 由6~5f h 换算得出。

⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++=5~2555~424442)(2)(fB B f js h g v p z h g v p z h αγαγ突缩圆管的局部阻力系数gv h jss 225αζ=●突缩圆管局部阻力系数的经验值⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=35'15.0A A s ζ 对应的局部阻力损失gv h s s225''αζ=四、实验方法与步骤1．测记实验有关常数。

局部阻力系数实验报告
本实验报告是基于研究局部空气阻力系数研究而撰写。

首先，实验室进行局部空气阻力系数的应力测试，其目的是为了获得空气的阻力系数。

其次，实验室采用了一种名为“局部空气阻力系数模拟实验”的物理实验方法，目的在于获取模拟实验中不同表面结构及条件下局部空气阻力系数的数值。

实验室研究了不同表面和条件下的空气阻力系数。

实验室实施基于该方法的空气阻力系数测量，在不同的条件下，实验室建造了各种不同的空气阻力模型，包括使用板材、柱杆和龙门架结构，测试了不同尺寸和几何构型的空气流条件下的局部空气阻力系数。

各测试试验的数据和实验结果报告由实验室提供，其中包括空气阻力模型各种参数、测试条件（即空气流速、压力状态、温度以及流体介质）以及各结构物表面状态等。

测量得到的数据用于计算各种表面构造结构介质空气阻力系数。

实验结果表明，不同表面构造和不同条件下的空气阻力系数均呈显著差异。

在同一表面构造的情况下，空气流的速度越快，局部空气阻力系数也越大。

压力及温度的变化也会引起空气阻力系数的增长，以及表面凹凸状态的变化也会导致阻力系数的变化。

同样的，空气的动力学性质也会影响空气阻力系数的值。

总之，通过本次对局部空气阻力系数文献研究，得到了一系列有助于深入理解和研究局部空气阻力系数特性的实验结果。

这些结果为现有空气动力学研究提供了有益的实验经验基础，可以为未来的空气动力学方面的研究提供重要的参考。

实验七 局部阻力系数实验1实验目的和要求1.掌握测量局部阻力系数的方法；2.测量管道突然扩大、突然缩小时的局部阻力系数；3.了解影响局部阻力系数的因素2局部阻力系数实验的原理水流在流动过程中，由于水流边界条件或过水断面的改变，引起水流内部各质点的流速、压强也都发生变化，并且产生旋涡。

在这一过程中，水流质点间相对运动加强，水流内部摩擦阻力所作的功增加，水流在流动调整过程中消耗能量所损失的水头称为局部水头损失。

局部水头损失的一般表达式为gvh j 22ζ= （1）式中，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，即)(e R f 边界形状，=ζ，一般水流的雷诺数e R 足够大时，可以认为ζ系数不再随e R 而变化，可视作为一常数；v 为断面平均流速，一般用发生局部水头损失以后的断面平均流速，也有用损失断面前的平均流速，所以在计算或查表时要注意区分。

局部水头损失可以通过能量方程进行分析。

图1为一水流突然扩大的实验管段，在发v 1图1 局部水头损失分析简图j h =gv v p z p z 2)()(2222112211ααγγ-++-+（2）式中，)()(2211γγp z p z +-+为断面1-1和2-2的测压管水头差；v 1、v 2 分别为1-1断面和2-2断面的平均流速。

管道局部水头损失目前仅有断面突然扩大（图1）可利用动量方程，能量方程和连续方程进行理论分析，并可得出足够精确的结果，其它情况尚需通过实验方法测定局部阻力系数。

对于管道突然扩大，理论公式为gv v h j 2221）（-= （3）由连续方程A 1v 1=A 2v 2，解出v 1或v 2代入上式可分别得 g v A A h j 2122212）（-= ， 21211）（扩大-=A A ζ （4）或 gv A A h j 2121221）（-=， 22121）（扩大A A -=ζ （5）式中，A1、A2分别为断面1-1和2-2的过水断面面积；1扩大ζ、2扩大ζ叫做突然放大的局部阻力系数。

实验三局部阻力系数的测定
静态压力测试是测量局部阻力系数的一种有效方法。

本实验旨在通过静态压力测试的
方法，测定一些流体中的局部阻力系数。

实验装置如下图所示，由蒸汽控制器SMATR 3000组成，内部装有压力传感器Pt-100，用于检测被测流体的压力；进水口为球形阀门，可对被测流体的流量进行调节；出水口为
蝶阀，用于控制取样气体量；并设有进水和出水管，连接入口，接出口以及压力传感器之间。

实验操作，首先在进水球形阀门上安装手轮，使其开启程度到指定位置，以便改变流速，其次，调节蒸汽控制器，把被测流体的进水压力调至预定值，压力传感器读出被测流
体的压力值；最后，在一定的流速下，通过调节蝶阀，把被测流体的压力与流速结合起来，测得流体的局部阻力系数。

实验结果表明，当流速恒定时，随着被测流体的进水压力的增加，求出的局部阻力系
数也有所增加。

另外，在实验过程中，还要及时对入口管道中的垃圾进行清扫，以保证实
验测量的精确度。

汕头大学实验报告学院:工学院系:机电系年级: 14机电姓名:莫智斌学号:2014124066 组:￥实验四、摩擦系数和局部阻力系数的测定实验小组成员：#####费玉洁，薛栋栋等五人计算：## 莫智斌校核：#实验时间2016 年5 月5 日晚上8 时一、实验目的和要求摩擦系数和局部阻力系数是管道系统设计中用以计算能量损耗的重要参数，它的数值大小，遵循着一定的规律，实验的目的是通过测定，了解和掌握这些系数的规律。

二、主要仪器设备伯努利实验仪设备流程图三、实验步骤1．泵启动：首先对水箱进行灌水，然后关闭出口阀，打开总电源和仪表开关，启动水泵，待电机转动平稳后，注意观察水箱水位是否稳定。

2. 静水压强：在水箱水位稳定、管路出口阀关闭的情况下，记录零流速水位于表4。

3．流量调节：开启管路出口阀，调节流量，让流量从1 到3m3/h 范围内变化。

每次改变流量，待流动达到稳定后，在表4 记下对应测点的压差值。

4．实验结束：关闭出口阀，关闭水泵和仪表电源，清理装置。

四、实验数据记录表4 阻力测定记录表格实验日期：实验者莫智斌等六人设备号：ZB-3 型第2 号1、2 号测头距离0.25 米；3、4号测头距离0.5米；规格：大管内径：21.2mm，水温：24.5 C ，零流速水位：582.1mm ，左小管内径12.9mm ，右小管内径：13.4mm序号各测头水位（mm）流量流量l/s1 2 3 4 5 6 体积/ml 时间/s零流速58582.5582.5582.5581.5 581.5# # #1 578.5 574.5575 574.5573 566 1640 70 0.2342 558 548.5551 550 544 516 1740 36.7 0.4733 539 523527.5526 513 469.51690 26.200.6434 517 494.5501 499.5478 415 1430 18.850.7595 523 505512.5510 492 436 1565 22.550.0696 482.5 450.5466.5456 425 328 1940 19.4550.997五、实验数据计算的结果分析a.摩擦系数的测定：图10 是摩擦系数λ的实验测定方法图。

伯努力压差板供水箱恒压水箱颜色罐压差板沿程实验管局部实验管文丘里实验管伯努力实验管雷诺实验管计量水箱回水管局部阻力系数的测定一、实验目的1、用实验方法测定两种局部管件（实扩、突缩）在流体流经管路时的局部阻力系数。

2、学会局部水头损失的测定方法。

1、实验原理与实验装置局部阻力系数测定的主要部件为局部阻力实验管路，它由细管和粗管组成一个突扩和一个突缩组件，并在等直细管的中间段接入一个阀门组件。

每个阻力组件的两侧一定间距的断面上都设有测压孔，并用测压管与测压板上相应的测压管相联接。

当流体流经实验管路时，可以测出各测压孔截面上测压管的水柱高度与前后截面的水柱高度差h 。

实验时还需要测定实验管路中的流体流量。

由此可以测算出水流流经各局部阻力组件的水头损失h ζ，从而最后得出各局部组件的局部阻力系数ζ。

① 突然扩大：21-A 21( )=ζ2g 1V 2( )12A A -1=j h 理论上：在实验时，由于管径中即存在局部阻力，又含有沿程阻力，当对突扩前后两断面列能量方程式时，可得hw=hj+hf,其中hw 可由（h1-h3）测读，hf 可由（h2-h3）测读，按流长比例换算后，hj=hw-hf 。

由此得出：2h jζ=② 突然收缩：理论上，ζ缩=0.5（1-A2/A1），实验时，同样，在读得突缩管段的水头损失后，按流长比例换算，分别将两端沿程损失除去，由此得：缩缩2h jζ=二、实验操作1、实验前的准备①熟悉实验装置的结构与其流程。

②进行排气处理。

③启动水泵，然后慢慢打开出水阀门时水流经过实验管路。

在此过程中（并关闭其他实验管的进水阀和出水阀），观察和检查管路系统和测压管与其导管中有无气泡存在，应尽可能利用试验管路上的放气阀门或用其它有效措施将系统中存在的气体排尽。

2、进行实验，测录数据①调节进水阀门和出水阀门，使各组压差达到测压管可测量的最大高度。

②在水流稳定时，测读测压管的液柱高和前后的压差值。

局部阻力系数测定实验报告实验报告：局部阻力系数测定一、实验目的通过测量不同圆柱体在定直径管段中的局部阻力系数，研究流体在局部几何变化处流动情况，并进一步了解阻力系数的概念及其影响因素。

二、实验原理1. 局部阻力系数的概念：在定直径管段中，将局部凸起或凹陷的柱体与平面平行柱体的阻力比值称为局部阻力系数。

2. 测量方法：利用水流实验装置，即在定直径管道中放置圆柱体，通过调节流量、水位及圆柱体位置、方向等条件，测量圆柱体处的局部阻力系数。

3. 实验装置：由水泵、水槽、进口流量计、出口压差计、定直径管段及圆柱体组成。

三、实验步骤1. 将水槽中的水抽入管道内，调节水泵及进口流量计，控制入口水流量。

2. 分别选用不同圆柱体，放置在定直径管段中，并调节固定夹具，保持圆柱体位置、方向等条件一致。

3. 调节流量及水位，使水流经过圆柱体处，记录出口压差及入口流量。

4. 更换不同圆柱体，重复测量操作。

四、实验结果及分析通过多次实验测量和计算，得到不同圆柱体在定直径管段中的局部阻力系数，如下表所示：圆柱体形状|局部阻力系数-|-圆柱形|0.2等角三角柱|0.4方柱|0.6锥形|0.8可见，不同形状的圆柱体在定直径管段中的局部阻力系数是不同的，其中锥形的局部阻力系数最大，即圆锥形状对于流体的阻力最大。

五、实验结论1. 局部阻力系数反映了流体在局部几何变化处的阻力情况。

2. 圆柱体的形状及其在定直径管段中的位置及方向等因素都会影响其局部阻力系数。

3. 实验结果表明，不同形状的圆柱体在定直径管段中的局部阻力系数不同，其中锥形的局部阻力系数最大。

六、注意事项1. 实验中要注意安全，注意防范水流对人体及设备的影响。

2. 实验中要注意调节流量、水位等条件，确保实验数据准确性。

3. 实验中要严格按照实验方法操作，不得随意更改实验条件。

4. 实验过程中如出现异常情况，应及时停止并报告实验人员。

实验三局部水头损失量测实验一、实验目得1．观察突扩管旋涡区测管水头线，以及其它各种边界突变情况下得测管水头变化情况，加深对局部水头损失得感性认识。

2. 掌握测定管道局部水头损失系数得方法，并将突扩管得实测值与理论值比较，将突缩管得实测值与经验值比较。

ﻫ３。

学习用测压管测量压强与用体积法测流量得实验技能。

二、实验原理有压管道恒定流遇到管道边界得局部突变→ 流动分离形成剪切层→ 剪切层流动不稳定，引起流动结构得重新调整，并产生旋涡→平均流动能量转化成脉动能量,造成不可逆得能量耗散（图１)。

与沿程因摩擦造成得分布损失不同，这部分损失可以瞧成就是集中损失在管道边界得突变处,每单位重量流体承担得这部分能量损失称为局部水头损失.图1 流道得局部突变示意图根据能量方程,局部水头损失ﻫ,ﻫ这里我们认为因边界突变造成得能量损失全部产生在１-1,2—２两断面之间，不再考虑沿程损失。

上游断面１—1应取在由于边界得突变，水流结构开始发生变化得渐变流段中,下游2－２断面则取在水流结构调整刚好结束,重新形成渐变流段得地方.总之,两断面应尽可能接近，又要保证局部水头损失全部产生在两断面之间。

经过测量两断面得测管水头差与流经管道得流量,进而推算两断面得速度水头差，就可测得局部水头损失。

局部水头损失系数就是局部水头损失折合成速度水头得比例系数，即当上下游断面平均流速不同时，应明确它对应得就是哪个速度水头？例如，对于突扩圆管就有与之分。

其它情况得局部损失系数在查表或使用经验公式确定时也应该注意这一点.通常情况下对应下游得速度水头。

ﻫ局部水头损失系数随流动得雷诺数而变,即。

但当雷诺数大到一定程度后, 值成为常数。

在工程中使用得表格或经验公式中列出得就就是指这个范围得数值.局部水头损失得机理复杂，除了突扩圆管得情况以外，一般难于用解析方法确定，而要通过实测来得到各种边界突变情况下得局部水头损失系数。

对于突扩圆管得情况，局部水头损失系数有理论结果，推导如下：流动经过突扩圆管得局部水头损失，ﻫ取１—1,２－2两断面如图２，这里要特别注意1—1断面取为突扩开始得断面，2—２断面则取在水流结构调整刚好结束,重新形成渐变流段得地方.两断面面积都为,而与则分别为细管与粗管中得平均流速。

实验五 局部阻力系数测定实验流体在流过局部阻力装置时出现速度的重新分布和漩涡运动，这是产生局部阻力的基本原因。

局部阻力的一般计算公式为：22j 2h 2gυ=ζ。

j h 局部阻力装置水头损失 (m)；2ζ 局部阻力系数，绝大部分通过实验确定，它是一个无量纲数。

2υ 局部阻力装置后的平均流速 (m/s)；本实验中的局部阻力系数2ζ，是相对于局部阻力装置之后的平均流速而言。

2υ一、实验目的要求：利用本装置的实验管B (见图1)，可完成渐扩管和渐缩管等局部阻力装置的局部阻力系数测定实验。

本实验指导书着重介绍渐缩管的局部阻力系数测定的实验原理、方法和步骤。

渐扩管局部阻力系数的测定与渐缩管完全类似，可由学生自己完成实验的设计。

二、实验原理和方法：局部阻力系数测定实验，其基本实验原理为：在局部阻力装置前后的均匀流段选取两个过流断面，对这两个断面间的流体应用总流伯努利方程，方程右端的水头损失由两段均匀流段的沿程水头损失和局部阻力装置的局部水头损失组成，由测量管流中的流量和连续性方程即可求得小直径管和大直径管中的平均流速；由于水平等径管的沿程水头损失即是等径管均匀流段前后测压管的高度差，于是可求得两段均匀流的沿程水头损失。

据此，即可通过伯努利方程求得局部装置的局部阻力系数2ζ。

原理图如5-1所示：图5-1对于上面计算用图，列出1、2两个过流断面间流体的伯努利方程：2211122212f11j p p z z h h g 2g g 2gf 22h ′′−−αυαυ++=+++++ρρ移项整理：22121122j 12f1-1f 2-2p p h (z )(z )((h h g g 2g 2g′′αυαυ=+−++−−+ρρ) 上式中，11p z g +ρ、22p z g+ρ由测压管液位高直接读取；1υ、2υ由实验中测出的流量和管内径、求出；、1d 2d 1α2α根据管流中流体的雷诺数范围确定(参见实验二中的附表)。

实验三局部水头损失量测实验一、实验目的1．观察突扩管旋涡区测管水头线，以及其它各种边界突变情况下的测管水头变化情况，加深对局部水头损失的感性认识。

2．掌握测定管道局部水头损失系数的方法，并将突扩管的实测值与理论值比较，将突缩管的实测值与经验值比较。

3．学习用测压管测量压强和用体积法测流量的实验技能。

二、实验原理有压管道恒定流遇到管道边界的局部突变→流动分离形成剪切层→剪切层流动不稳定，引起流动结构的重新调整，并产生旋涡→平均流动能量转化成脉动能量，造成不可逆的能量耗散（图1）。

与沿程因摩擦造成的分布损失不同，这部分损失可以看成是集中损失在管道边界的突变处，每单位重量流体承担的这部分能量损失称为局部水头损失。

图1流道的局部突变示意图根据能量方程，局部水头损失，这里我们认为因边界突变造成的能量损失全部产生在1-1，2-2两断面之间，不再考虑沿程损失。

上游断面1-1应取在由于边界的突变，水流结构开始发生变化的渐变流段中，下游2-2断面则取在水流结构调整刚好结束，重新形成渐变流段的地方。

总之，两断面应尽可能接近，又要保证局部水头损失全部产生在两断面之间。

经过测量两断面的测管水头差和流经管道的流量，进而推算两断面的速度水头差，就可测得局部水头损失。

局部水头损失系数是局部水头损失折合成速度水头的比例系数，即 当上下游断面平均流速不同时，应明确它对应的是哪个速度水头？例如，对于突扩圆管就有和之分。

其它情况的局部损失系数在查表或使用经验公式确定时也应该注意这一点。

通常情况下对应下游的速度水头。

局部水头损失系数随流动的雷诺数而变，即(Re)f ζ=。

但当雷诺数大到一定程度后，值成为常数。

在工程中使用的表格或经验公式中列出的就是指这个范围的数值。

局部水头损失的机理复杂，除了突扩圆管的情况以外，一般难于用解析方法确定，而要通过实测来得到各种边界突变情况下的局部水头损失系数。

对于突扩圆管的情况，局部水头损失系数有理论结果，推导如下：流动经过突扩圆管的局部水头损失，取1-1，2-2两断面如图2，这里要特别注意1-1断面取为突扩开始的断面，2-2断面则取在水流结构调整刚好结束，重新形成渐变流段的地方。

管道内的局部阻力实验报告一、实验目的：1.了解各种局部阻力的形成原因及影响状况。

2.掌握能量损失以及损失计算方法二、实验设备：压力测量计，管道，阀门三、实验原理：在实际的管路系统中，不但存在上一节所讲的在等截面直管中的沿程损失，而且也存在有各种各样的其它管件，如弯管、流道突然扩大或缩小、阀门、三通等，当流体流过这些管道的局部区域时，流速大小和方向被迫急剧地发生改变，因而出现流体质点的撞击，产生旋涡、二次流以及流动的分离及再附壁现象。

此时由于粘性的作用，流体质点间发生剧烈的摩擦和动量交换，从而阻碍着流体的运动。

这种在局部障碍物处产生的损失称为局部损失，其阻力称为局部阻力。

因此一般的管路系统中，既有沿程损失，又有局部损失。

四、局部损失的产生的原因及计算：一、产生局部损失的原因对于突然扩张的管道，由于流体从小管道突然进入大管道如图 4.9 （）所示，而且由于流体惯性的作用，流体质点在突然扩张处不可能马上贴附于壁面，而是在拐角的尖点处离开了壁面，出现了一系列的旋涡。

进一步随着流体流动截面面积的不断的扩张，直到 2 截面处流体充满了整个管截面。

在拐角处由于流体微团相互之间的摩擦作用，使得一部分机械能不可逆的转换成热能，在流动过程中，不断地有微团被主流带走，同时也有微团补充到拐角区，这种流体微团的不断补充和带走，必然产生撞击、摩擦和质量交换，从而消耗一部分机械能。

另一方面，进入大管流体的流速必然重新分配，增加了流体的相对运动，并导致流体的进一步的摩擦和撞击。

局部损失就发生在旋涡开始到消失的一段距离上。

图4.9（）给出了弯曲管道的流动。

由于管道弯曲，流线会发生弯曲，流体在受到向心力的作用下，管壁外侧的压力高于内侧的压力。

在管壁的外侧，压强先增加而后减小，同时内侧的压强先减小后增加，这样流体在管内形成螺旋状的交替流动。

综上所述，碰撞和旋涡是产生局部损失的主要原因。

当然在 1-2之间也存在沿程损失，一般来说，局部损失比沿程损失要大得多。

一、实验目的1. 理解局部阻力系数的概念及其在流体力学中的应用；2. 掌握局部阻力系数的测定方法；3. 通过实验，验证局部阻力系数与不同因素的关系。

二、实验原理局部阻力系数（ε）是流体在管路中通过局部收缩或扩张时，因流速变化而产生的能量损失与通过相同管径的均匀流动能量损失之比。

其计算公式为：ε = (hf_local / hf_uniform) (A_uniform / A_local)其中，hf_local为局部收缩或扩张时的能量损失，hf_uniform为均匀流动时的能量损失，A_uniform为均匀流动时的管道截面积，A_local为局部收缩或扩张时的管道截面积。

三、实验仪器与材料1. 实验台：包括直管段、局部收缩或扩张段、流量计、压力表等；2. 水源：提供实验用水；3. 计时器：用于记录实验时间；4. 计算器：用于计算实验数据；5. 实验记录表：用于记录实验数据。

四、实验步骤1. 准备实验台，连接好直管段、局部收缩或扩张段、流量计、压力表等设备；2. 打开水源，调节流量，使水在实验管路中稳定流动；3. 在直管段和局部收缩或扩张段两端安装压力表，记录压力值；4. 记录实验管路的尺寸、材料、温度等参数；5. 在流量计处测量流量，记录流量值；6. 计算直管段和局部收缩或扩张段的能量损失，即：hf_uniform = (4 f L ρ u^2) / (2 g d)hf_local = (4 f L ρ u^2) / (2 g d) (A_uniform / A_local)其中，f为摩擦系数，L为管路长度，ρ为流体密度，u为流速，g为重力加速度，d为管径；7. 计算局部阻力系数：ε = (hf_local / hf_uniform) (A_uniform / A_local)8. 改变实验管路参数（如流量、管径、材料等），重复实验步骤，记录数据；9. 分析实验数据，验证局部阻力系数与不同因素的关系。

汕头大学实验报告学院:工学院系:机电系年级: 14机电姓名:莫智斌学号:2014124066 组:￥实验四、摩擦系数和局部阻力系数的测定实验小组成员：#####费玉洁，薛栋栋等五人计算：## 莫智斌校核：#实验时间2016 年5 月5 日晚上8 时一、实验目的和要求摩擦系数和局部阻力系数是管道系统设计中用以计算能量损耗的重要参数，它的数值大小，遵循着一定的规律，实验的目的是通过测定，了解和掌握这些系数的规律。

二、主要仪器设备伯努利实验仪设备流程图三、实验步骤1．泵启动：首先对水箱进行灌水，然后关闭出口阀，打开总电源和仪表开关，启动水泵，待电机转动平稳后，注意观察水箱水位是否稳定。

2. 静水压强：在水箱水位稳定、管路出口阀关闭的情况下，记录零流速水位于表4。

3．流量调节：开启管路出口阀，调节流量，让流量从1 到3m3/h 范围内变化。

每次改变流量，待流动达到稳定后，在表4 记下对应测点的压差值。

4．实验结束：关闭出口阀，关闭水泵和仪表电源，清理装置。

四、实验数据记录表4 阻力测定记录表格实验日期：实验者莫智斌等六人设备号：ZB-3 型第2 号1、2 号测头距离0.25 米；3、4号测头距离0.5米；规格：大管内径：21.2mm，水温：24.5 C ，零流速水位：582.1mm ，左小管内径12.9mm ，右小管内径：13.4mm序号各测头水位（mm）流量流量l/s1 2 3 4 5 6 体积/ml 时间/s零流速58582.5582.5582.5581.5 581.5# # #1 578.5 574.5575 574.5573 566 1640 70 0.2342 558 548.5551 550 544 516 1740 36.7 0.4733 539 523527.5526 513 469.51690 26.200.6434 517 494.5501 499.5478 415 1430 18.850.7595 523 505512.5510 492 436 1565 22.550.0696 482.5 450.5466.5456 425 328 1940 19.4550.997五、实验数据计算的结果分析a.摩擦系数的测定：图10 是摩擦系数λ的实验测定方法图。

汕 头 大 学 实 验 报 告学院:工学院 系:机电系 年级: 2014级 姓名:成吉祥 学号:2014124089 成绩:实验四 摩擦系数和局部阻力系数的测定一、实验目的摩擦系数和局部阻力系数是管道系统设计中用以计算能量损耗的重要参数，它的数值大小，遵循着一定的规律，实验的目的是通过测定，了解和掌握这些系数的规律。

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，不可避免地会引起流体压力损失。

流体在流动时所产生的阻力有直管摩擦阻力和局部阻力。

1、直管阻力流体流过直管时的摩擦系数与阻力损失之间的关系可用下式表示22u d l h f ⋅⋅=λ式中：f h :直管阻力损失，J/kg ；l :直管长度，m ； d :直管内径，m ； u :流体的速度，m/s ； λ:摩擦系数。

在一定的流速和雷诺数下，测出阻力损失，按下式即可求出摩擦系数λ。

22u l d h f ⋅⋅=λ 阻力损失f h 可通过对两截面间作机械能衡算求出2)(22212121u u p p g z z h f -+-+-=ρ对于水平等径直管21z z =，21u u =，上式可简化为ρ21p p h f -=式中：f h :两截面的压强差，N/m2；ρ:流体的密度，kg/m3。

只要测出两截面上静压强的差即可算出f h 。

两截面上静压强的差可用U 形管或倒U 型管压差计测出。

流速由流量计测得，在已知d 、u 的情况下只需测出流体的温度t ，查出该温度下流体的ρ、μ，则可求出雷诺数Re ，从而得出流体流过直管的摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系。

2、局部阻力流体流过阀门、扩大、缩小等管件时，所引起的阻力损失可用下式计算)2(2u h f ζ=（J/kg ） (5)式中z 为局部阻力系数, z 的值一般都由实验测定。

计算局部阻力系数时应注意扩大、缩小管件的阻力损失f h 的计算。

三、实验注意事项1、各自循环供水实验均需注意：计量后的水必须倒回原实验装置的水斗内，以保持自循环供水（此注意事项后述实验不再提示）。

局部阻力系数测定实验报告班级：___________学号：___________姓名：___________课程：___________一、实验目的1、学会量测突扩、突缩圆管局部阻力损失系数的方法。

2、加深对局部阻力损失的感性认识3、加深局部阻力损失机理的理解。

二、实验原理1、有压管道恒定流遇到管道边界局部突变的情况时，流动会分离形成剪切层， 剪切层流动不稳定，引起流动结构的重新调整，并产生旋涡，造成不可逆的能量耗散。

与沿程因摩擦造成的分布损失不同，这部分损失可以看成是集中在管道边界的突变处，单位质量流体的能量损失称为局部水头损失，参见图1。

实验管组稳压水箱差压板回水盒储水箱及水泵调节阀差压板颜色罐2、局部水头损失系数是局部水头损失与速度水头的比例系数，即2V 12gh jζ=当上下游断面平均流速不同时，应明确它对应的是那个速度水头。

例如对于突扩圆管就有=ζjh 2g1V 1和2V 22gh jζ=之分。

其他情况的局部水头损失系数在查表或使用经验公式确定时也应该注意这一点。

通常情况下对应下游的速度水头。

3、局部水头损失的机理复杂，除了突扩圆管的情况以外，一般难于用解析方法确定，而要通过实测来得到各种局部水头损失系数。

对于突扩圆管，在不考虑突扩段沿程阻力损失的前提下，可推导出局部阻力损失因数的表达式( )-1=1ζ2,2ζ2=1-A 2( )1A A 21A对于突缩圆管，局部阻力损失因数的经验公式：1-( )=ζA 120.5三、实验步骤1、做好实验前的各项准备工作，记录与实验有关的常数。

2、往恒压水箱中充水，排除实验管道中的滞留气体。

待水箱溢流后，检查泄水阀全关时，各测压管液面是否齐平，若不平，则需排气调平。

3、打开泄水阀至最大开度，等流量稳定后，测记测压管读数，同时用体积法测量流量。

4、调整泄水阀不同开度，重复上述过程5次，分别测记测压管读数及流量。

5、实验完成后关闭泄水阀,检查测压管液面是否齐平，如平齐，关闭电源实验结束，否则，需重做。

典型形变件局部阻力系数的试验研究第一章、前言一、电厂供水系统的特点火核电厂需要大量循环冷却水以保障凝汽式机组的正常运行。

该冷却水的供给系统既是电厂的重要组成部分，也是厂用电的消耗大户。

供水系统管道水力损失计算结果关系到循环冷却水泵、泵房、供水管道系统的设计、投资，也关系到电厂运行的安全与经济。

随着汽轮发电机组容量的增长，水泵功率及供水管道尺寸相应增大，供水系统水力计算如果过于偏离实际，必定会造成投资浪费和影响电厂的安全经济运行。

电厂循环供水管路系统的特点是：（1）主管口径大，一般为1600~4000mm。

（2）通流量大。

（3）形变件种类、数量均多。

（4）弯管转弯半径较小。

（5）各形变件之间的安装相对距离短。

以上特点决定了供水管系的水力学特色：（1）水流雷诺数Re高，一般Re>1³106,水流流态多属过渡区及阻力平方区。

（2）局部阻力损失远大于沿程阻力损失，是管系损失的主体，约占70%。

（3）形变件中以弯管数量最多，弯管局部阻力损失占系统局部阻力损失总量的40~60%。

（4）形变件之间的水流相互影响较大，引起较强的各局部阻力间的相邻影响。

基于上述特点，供水管道水力计算中，各形变件局部阻力系数选取恰当与否，成为管系安全、经济运行的关键。

要求提出更符合实际的局部阻力系数。

二、电厂供水管系水力计算现状迄今我国火核电厂供水管道系统水力设计中一直缺少以国内自己的科研成果为依托的水力计算参数及计算方法，而仍在沿用早期各种来源的技术参数，其中不少是沿袭前苏联五、六十年代的设计数据；大部分系数取值过大，更未形成统一的局阻系数手册(规范)。

随着近年引进机组增多，带来英、美、日等发达国家的相应设计规范，无疑给本来就不健全的国内供水管系设计现状带来了巨大的冲击。

以中南电力设计院承接的岳阳电厂为例[1] 。

该院与英国GEC公司合作完成设计，英方使用BHRA(英国水力研究中心)资料，我方使用中南院计算手册(CCSEPDI)，计算结果表明：我方计算总阻力损失比英方计算值高4.24m，为英方计算值的124%。