沿程阻力实验报告
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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。
沿程阻力损失实验1.本实验中,沿程阻力损失就是压差计的压差,如果管道有一定的倾角,压差计的压差是否还是沿程阻力损失?为什么?现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明(图中A —A 为水平线): 如图示O —O 为基准面,以1—1和2—2为计算断面,计算点在轴心处,设21v v =,∑=0j h ,由能量方程可得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-γγ221121p Z p Z h f 111222216.136.13H H h h H h h H p p +∆-∆-∆+∆+∆-∆+-=γγ 112226.126.12H h h H p +∆+∆+-=γ∴ ()()122211216.126.12h h H Z H Z h f ∆+∆++-+=-)(6.1221h h ∆+∆=这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失,且和倾角无关。
2.根据实测m 值判断本实验的流区。
f h lg ~v lg 曲线的斜率m=1.0~1.8,即f h 与8.10.1-v 成正比,表明流动为层流(m=1.0)、紊流光滑区和紊流过渡区(未达阻力平方区)。
3.管道的当量粗糙度如何测得?当量粗糙度的测量可用实验的方法测定λ及e R 的值,然后用下式求解:(1)考尔布鲁克公式⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆-=λλe R d 51.27.3lg 21莫迪图即是本式的图解。
(2)S .J 公式()[]29.074.57.ln 325.1e R d +∆=λ(3)Barr 公式 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆-=89.01286.57.3lg 21e R d λ 其中(3)式精度最高。
在反求d ∆时,(2)式开方应取负号。
也可直接由λ~e R 关系在莫迪图上查得d∆,进而得出当量粗糙度∆值。
4.实验工程中的钢管中的流动,大多为光滑紊流或紊流过渡区,而水电站泄洪洞的流动,大多数为紊流阻力平方区,其原因何在?钢管的当量粗糙度一般为0.2mm ,常温下,s cm /01.02=ν,经济流速s cm /300,若实用管径D=(20~100)cm ,其5106⨯=e R ~6103⨯,相应的d∆=0.0002~0.001,由莫迪图可知,流动均处在过渡区。
圆管沿程阻力系数测定实验指导与报告学院_______专业_______班级______姓名_______同组者______指导教师____学号_______日期_______成绩______吉林大学圆管沿程阻力系数测定实验一.实验目的1. 测定不同雷诺数Re 时沿程阻力系数λ的值;2. 观察流体以定常流动流经圆管时,沿程水头损失h f 与流速v 之间的关系; 二.实验设备三.实验原理对等径直管的截面Ⅰ、Ⅱ列写伯努利方程:221122112222jv v Z h Z h h ggαα++=+++由于Ⅰ、Ⅱ两断面在同一水平线上,则Z 1=Z 2。
伯212v g222v g努利方程化简为:2211221222j v v h h h ggαα+=++;由连续性方程可知,1122v v A v A vA q ===; 因为v 1=v 2=v ,故α1=α2,h j =h 1-h 2=△h ;由此可见,等直径圆管中两横截面间的沿程压力水头损失h f 等于这两个截面上的压力水头差,根据达西公式可得:22f L v h d gλ= 采用体积法测量并计算截面平均流速,可求出沿程阻力系数λ为:22f gdh Lv λ=四.实验步骤及注意事项本实验涉及到的传感器和阀门如下:✧ 传感器:5#(压力传感器)、6#(压力传感器)、4#(流量传感器); ✧ 阀门 :4、5、8、9号阀门常开,其余阀门关闭,1号阀门用于调节流量; 实验步骤:1. 接通电源,开启水泵及计算机;2. 待水泵运行平稳后,单击桌面上的“多功能流体力学实验”图标,进入“计算机控制流体力学试验台”程序;3. 根据提示进入采集界面,单击“实验”选项卡进入子目录,选择沿程阻力系数测定,进入相应界面;4. 调节阀门1,进行10组不同流量的测量,流量可由大到小,因为涡流量计存在测量误差,故最小流量应控制在800cm 3/s 以上; 5. 点击操作界面右侧的测量按钮,即可获得测量数据,如测量数据不理想,可重新进行该操作,直到获取理想数据; 6. 实验完成后,点击打印按钮,获得实验数据; 7. 实验结束后,关闭计算机,关闭水泵,关闭电源;★相关实验参数D=14mm;L=2000mm;五.实验数据记录及计算六.实验结论与误差分析七.思考题1.分析当管路尺寸确定后,沿程损失h f与哪些物理量有关?2.多次试验测得的λ值不同的原因是什么?3.影响λ值的因素有哪些?。
沿程阻力系数测定-实验报告实验目的:测定流体在不同管道内流动时的沿程阻力系数,分析流体流动的规律。
实验原理:流体在流动的过程中,由于管道内的摩擦、弯曲等原因,会产生一定的沿程阻力,阻碍流体的流动。
沿程阻力系数是描述阻力大小的物理量,可以反映出流体流动的特性。
测算沿程阻力系数需要通过实验测量不同位置的压力差,计算得出流速和阻力系数,最终得到流体在管道内的流动规律。
实验器材:一台流量计,一根不同内径的水流管,一个流量调节器,一个压力计,一套支架和夹子,水池、水泵等辅助设备。
实验步骤:1. 搭建实验装置,将水泵接入水池,利用泵将水流送入待测管道中。
2. 开始实验前,先测量管道各处的内径和长度,并计算管道的摩擦系数。
3. 将流量计安装在管道的某个位置,调节流量,使其保持在一定的范围。
4. 安装压力计,分别测量流过流量计前后不同位置处的压力差。
5. 根据所测得的数据,计算流体的流速和沿程阻力系数,绘制实验数据图表。
6. 根据实验结果,分析流体的流动规律以及影响沿程阻力系数的因素。
实验结果:通过实验测量,我们得到了不同位置处的压力差、流速和阻力系数等数据,并绘制成图表。
从图表中可以看出,在管道内距离流速计越远的位置,流速逐渐下降,同时沿程阻力系数也逐渐增加。
这说明管道内的摩擦力和阻力对流体的影响逐渐加剧,阻碍了流体的流动。
实验结论:通过本次实验,我们得到了流体在管道内流动时的流速和沿程阻力系数等数据,为研究流体的流动规律提供了实验依据。
我们也发现,管道内的摩擦力和阻力对流体的影响很大,需要注意管道的内径和表面材质等因素。
此外,实验数据也可以为管道设计和流动控制等领域提供参考。
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)。
沿程阻力系数测定实验报告1.1 什么是沿程阻力系数?哎呀,沿程阻力系数听起来有点高深,但其实它就是我们在流体力学中常提到的一个东西。
简单来说,就是流体在管道里流动时,遇到的阻力有多大。
想象一下,你在水管里放了几根铁丝,水流过的时候肯定会受到阻碍,对吧?这个阻碍程度就是沿程阻力系数的体现。
1.2 为什么要测定?那么,为什么我们要搞清楚这个系数呢?这就好比你要知道车的油耗,才能制定出合理的出行计划。
通过测定沿程阻力系数,我们可以预测流体的流动情况,进而优化管道设计,省下很多不必要的麻烦。
2. 实验步骤2.1 准备工作首先,我们得准备一些工具和材料。
流体管道、泵、流量计和压力计这些都是必不可少的。
哦,对了,还得准备好实验室的水源,别让水短缺了,要不然实验就泡汤了!记得在实验开始前,仔细检查一下设备,确保它们都能正常工作,不然可就要浪费时间了。
2.2 实验过程接下来,开始我们的实验吧!首先把水泵启动,让水在管道里流动。
水流过不同长度的管道,咱们要实时记录流量和压力的变化。
每次更换管道长度时,得耐心等待一段时间,确保数据稳定,这样才能得到准确的结果。
哈哈,别急着玩手机哦,专心点!3. 数据分析3.1 结果整理数据收集完毕,咱们就得把这些数字整理成表格。
每一组数据都要清晰明了,不然后续分析可就麻烦了!你会发现,随着管道长度的增加,沿程阻力系数也会逐渐增大,这就像你在跑步时,越跑越累,阻力自然也就多了。
3.2 结论和讨论最后,得出结论了。
我们发现,沿程阻力系数与管道长度成正比关系,真是让人眼前一亮!通过这个实验,不仅让我们对流体流动有了更深入的理解,还能帮助我们在以后的设计中避免不必要的麻烦。
这就像是打游戏时,学会了技能连招,通关自然轻松。
4. 实验心得4.1 体会通过这次实验,我真的感受到了一种探索的乐趣。
流体力学不再是高高在上的学问,而是我们生活中随处可见的现象。
就像喝水时,水是如何顺畅流动的,虽然我们平常不怎么去想,但其实有很多道理在背后。
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)。
《工程流体力学》沿程阻力系数的测定实验【实验目的】测定沿程阻力系数λ。
【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】对沿程阻力两点的端面列伯努利方程得gp pg P pg P h f ρ∆=-=//21 由达西公式: gv d L h f 22⋅⋅=λ 测得流量, 并计算出断面平均流速,即可求得沿程阻力系数22Lv gdh f =λ【实验内容】(1)测定2组沿程阻力损失数据及其对应平均流速;(2)计算沿程阻力损失系数;(3)对比两次实验所得沿程阻力损失系数,并分析。
【实验步骤】(1)测量各有关常数,并接通电源。
(2)打开开关。
(3)调整各阀门至合适位置。
(4)调整显示面板至“沿程阻力”实验。
(5)显示面板数据归零。
(6)开启水泵。
(7)开启进水阀门,使压差达到最大高度,作为第一个实验点,读取进出口压强。
(8)测读计量水箱在时间间隔t∆的自由液面高度差。
(9)减小流量,作为第二个实验点,读取进出口压强。
(10)测读计量水箱在时间间隔t∆的自由液面高度差。
(11)实验结束,清理实验设备及环境。
注意:读取显示面板压强遵照实际情况,不同台号的设备基础参数设置不同。
【实验数据记录】1、记录有关常数管道外径d=______________管道壁厚δ=______________测点间距L=______________水温t=__________________计量水箱底面长宽_________2、实验数据沿程阻力系数实验数据记录。
沿程阻力实验报告本实验主要是学习和研究沿程阻力的测量方法,通过实验的操作和数据分析,加深对阻力研究的理解和认识。
一、实验原理1.沿程阻力的概念沿程阻力是船舶在航行中所受到的水阻力,由于水阻力与航速、船型等因素有关,因此需要进行测量。
2.流体力学公式在船舶水动力学中,流体力学公式是非常关键的,其中包括了水的密度、船的速度、船舶的几何形状等关键参数,通过公式可以得出沿程阻力关于船速的变化规律,如下所示:F=KV^2其中,F为沿程阻力,V为船速,K为常量。
3.计算方法测量沿程阻力的方法有很多种,其中最为常见的是通过测量船速和推力来计算,公式如下:F=MA二、实验器材本实验所需器材如下:1.船舶模型2.横向力传感器3.船速计4.计算机5.数据采集系统6.综合测试台三、实验操作首先在综合测试台上放置船舶模型,在模型下方放置横向力传感器,然后通过数据采集系统连接计算机,开始实验操作。
2.测量沿程阻力通过船速计和数据采集系统,测量船舶模型在水中航行时的速度和推力,然后将数据进行处理和分析,得出沿程阻力关于船速的变化规律。
3.数据处理和分析通过实验数据和流体力学公式,计算得出沿程阻力关于船速的变化规律,然后将数据进行图表的展示和分析,进一步深入研究沿程阻力的特性和规律。
四、实验结果通过实验操作和数据分析,得出了沿程阻力随船速增加而增加的结论,而且阻力的增长速度呈非线性关系,这说明当船速越来越快时,所受到的水阻力也随之急剧增加,这对船舶在航行中的能耗和性能都会产生很大的影响。
通过本次实验,我们学习了沿程阻力的测量方法和流体力学公式,在实验操作和数据分析过程中,我们探讨并总结出了沿程阻力的特性和规律,这进一步加深了我们对阻力研究的理解和认识,有助于我们在船舶设计、能源管理等方面做出更为准确和科学的决策。