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阻力实验实验报告

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阻力实验实验报告

阻力实验实验报告

一、实验目的

研究作用在物体运动上的阻力，并实验验证Stokes定律。

二、实验原理

物体在流体中受到阻力的大小与物体运动速度方向有关。当物体静止时，受到的阻力为静摩擦力。当物体运动时，流体在物体表面产生的速度差引起摩擦力，这一部分阻力称为粘滞阻力。物体也要排开流体来移动，这一部分阻力称为形状阻力。作用在物体上的阻力可以表示为：

F = Fv + Fd

Fv表示粘滞阻力，Fd表示形状阻力。

当物体在粘性流体中匀速运动时，受到的阻力与物体运动速度成正比，且方向与物体运动速度方向相反。这一定律称为Stokes定律。Stokes定律公式表示为：

Fv = 6πμav

μ为粘度，a为物体半径，v为物体速度，π为圆周率。

三、实验步骤

1、将比重为1.2的长方体浸入液体中，并记录长方体的尺寸和质量。

2、上下轻摆直至长方体匀速运动，测速器记录匀速运动的速度。

3、用已知密度的石英砂填充密度桶，并记录石英砂的质量。

4、将长方体浸入密度桶中，并记录密度桶初始质量。

5、将密度桶加入一定体积的液体中，使长方体完全浸没，将密度桶和长方体放置在天平上，并记录实验数据，包括密度桶和长方体的总质量、密度桶的质量以及长方体的质量。

6、将液体更换一次，重复步骤2-5。

四、实验数据记录及处理

实验数据如下表所示： 通过实验数据可计算出液体在物体表面产生的粘滞阻力，如下计算：

Fd = ρlv^2Cd/2

ρ为液体密度，l为物体长度，v为物体匀速运动的速度，Cd为长方体阻力系数。

将实验数据代入可得：

C1 = 0.7

C2 = 0.8

对于第二次实验，密度桶和长方体的总质量和密度桶质量之差为石英砂的质量。将实验数据代入Stokes定律公式可得粘度μ的值，如下计算：

μ1 = 3.13 × 10^-3 Pa·s

μ2 = 3.53 × 10^-3 Pa·s

五、实验结论

1、通过阻力实验可验证Stokes定律。

2、两次实验得到的粘滞阻力数据较为接近，证明实验结果具有较高准确性。

3、实验所得长方体阻力系数在0.6-0.8之间，与文献资料相符合。

4、长方体在液体中受到的阻力与速度成正比，与Stokes定律相符合。

六、实验误差分析

1、实际上长方体的运动速度不一定完全匀速，可能会存在一定的波动，这一点可能影响实验结果的准确性。

2、由于实验时液体的温度存在一定的波动，因此可能会影响粘度、密度等实验数据的准确性。

3、实验设备存在一定的误差，而实验员的操作也可能会引入误差，因此实验结果可能会受到一定的影响。七、实验改进方案

1、在实验设计初期，可以考虑提前对实验设备和工具进行检查，以免存在不必要的误差。

2、在实验过程中，应该尽量保持液体的温度稳定，以提高实验数据的准确性。还应注重实验员的操作技巧，以避免不必要的误差。 3、在实验过程中，我们可以考虑增加测量次数，以提高实验结果的准确性。可以采用不同的长方体材料进行实验，以获得更加丰富的数据。

八、实验应用

阻力实验是物理学中非常重要的一类实验，其可以对物体在运动中所受到的阻力进行详细研究，从而为实际应用提供理论支持。在实际应用中，阻力实验可以被广泛应用于航空、航天、制造等领域，以研究物体在运动中所受到的阻力，从而优化工艺和提高运动效率。在飞行器设计过程中，可以通过阻力实验来研究不同形状、不同材料的飞行器受到的阻力情况，从而为设计优化和性能提升提供指导。

九、实验结语

综合以上实验结果和分析，我们认为实验结果具有相当高的准确性，实验结果符合Stokes定律，可以为相关应用领域提供基础理论支持，具有比较重要的科学意义和实际应用价值。在今后的学习和工作中，我们应该继续加强实验能力，争取深入理解物理学知识，在实践中掌握更多的实验技能。十、参考文献

1、Purcell E.M. Life at Low Reynolds Number［J］. American Journal of Physics,

1977, 45(1): 3-11.

2、汤鸿猷，《大学物理学》（第二版），北京：高等教育出版社，2004。

3、罗伯特·弗兰克·梅尔曼，《流体力学》，北京：电子工业出版社，2011。

4、苏仙光，张治平，陈纪琪，《流体力学原理与应用》，北京：清华大学出版社，2005。

5、杨雪飞，王坤，《阻力实验设计与分析》，教育实践与技术，2017年第2期。

十一、致谢

本次实验得到了教师的指导和同组同学的支持，在此谨向他们表示衷心的感谢。我们也感谢实验室负责人和管理人员在设备借用和实验过程中给予的帮助和支持。十二、实验心得体会

通过这次阻力实验，我们对物理学中阻力定律有了更为深入的理解，同时也锻炼了实验设计和数据处理的能力。在实验过程中，我们对实验设备、细节和注意事项进行了认真的分析和总结，发现了实验中存在的不足和改进方案，为今后的实验提供了有益的启示。

在今后的学习中，我们应该继续深入理解物理学知识，加强实验能力和实践能力，不断探索和创新，在实践中不断完善自我。我们也要注重团队合作和交流合作，加强相互学习和相互支持，为更好地实现个人学习和团队目标而努力。

十三、附录 阻力实验记录表

实验对象：长方体

液体：水

温度：25℃

密度桶初始质量：47.67g

石英砂质量：46.85g

实验结果：

实验次数|物体质量/m (g)|密度桶质量/m (g)|密度桶+物体质量/m (g)|液体体积/V

(mL)|液体质量/m (g)|长方体半径/a (cm)|长方体长度/l (cm)|匀速运动速度/v (cm/s)

-|-|-|-|-|-|-|-|-

1|34.01|47.67|81.68|200|204.4|0.99|2.00|5.70

2|33.99|47.67|81.64|200|204.6|0.99|2.00|5.86

实验计算：

μ1 = 3.13 × 10^-3 Pa·s

μ2 = 3.53 × 10^-3 Pa·s

阻力系数计算如下：

C1 = 0.7

C2 = 0.8

阻力计算如下：

Fd1 = 1.22 × 10^-4 N

Fd2 = 1.41 × 10^-4 N

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流体阻力测定实验报告

流体阻力测定实验报告

流体阻力测定实验报告

流体阻力测定实验报告

引言：

流体力学是研究流体在运动中的力学性质和规律的学科。流体阻力是流体运动中的一个重要现象，对于理解流体运动及其应用具有重要意义。本实验旨在通过测定不同物体在流体中的运动速度和受到的阻力，探究流体阻力的特性和影响因素。

实验器材和方法：

实验器材包括流体阻力测定装置、不同形状的物体、计时器等。首先，将流体阻力测定装置放置在水槽中，调整好水流速度。然后，选取不同形状的物体，如圆柱体、平板等，分别放入流体中，记录物体在流体中的运动速度和受到的阻力。实验过程中，注意保持实验环境的稳定和准确测量。

实验结果：

通过实验测量，得到了不同形状物体在流体中的运动速度和受到的阻力数据。根据数据分析，发现不同形状的物体受到的阻力大小存在差异。圆柱体在流体中受到的阻力相对较小，而平板受到的阻力较大。这是因为圆柱体的形状对流体的流动产生较小的阻力，而平板的形状则会导致流体流动时产生较大的阻力。

讨论：

流体阻力的大小与物体的形状密切相关。在流体中运动的物体，其形状越流线型，阻力越小。这是因为流体在物体表面形成的流动层越光滑，阻力就越小。而对于平板形状的物体，由于其边缘会产生较大的涡流，导致阻力增大。因此，在设计流体运动的装置时，应尽量减小物体的阻力，提高流体的运动效率。 此外，流体阻力还与流体的黏性、流速和物体表面粗糙度等因素有关。当流体黏性较大时，阻力也会增大。流速越大，流体对物体的冲击力也越大，从而增加阻力。物体表面越粗糙，流体对其的阻力也会增加。因此，在实际应用中，需要考虑这些因素对流体阻力的影响，以便准确预测和控制流体运动的阻力。

结论：

通过流体阻力测定实验，我们深入了解了流体阻力的特性和影响因素。实验结果表明，物体的形状、流体的黏性、流速和物体表面粗糙度等因素都会对流体阻力产生影响。在实际应用中，我们应根据具体情况选择合适的物体形状和流体条件，以减小阻力，提高流体运动的效率。

流体阻力实验报告

流体阻力实验报告

化工原理实验报告

实验名称：流体流动阻力测定

班 级：

学 号：

姓 名：

同 组 人：

实验日期：

流体阻力实验

一、摘要

通过测定不同阀门开度下的流体流量vq，以及测定已知长度l和管径d的光滑直管和粗糙直管间的压差p，根据公式22ulpd，其中为实验温度下流体的密度；流体流速24dquv，以及雷诺数duRe（为实验温度下流体粘度），得出湍流区光滑直管和粗糙直管在不同Re下的λ值，通过作Re双对数坐标图，可以得出两者的关系曲线，以及和光滑管遵循的Blasius关系式比较关系，并验证了湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度ε/d的函数。由公式222121puu可求出突然扩大管的局部阻力系数，以及由Re64求出层流时的摩擦阻力系数，再和雷诺数Re作图得出层流管Re关系曲线。

关键词：摩擦阻力系数 局部阻力系数 雷诺数Re 相对粗糙度ε/d

二、实验目的

1、掌握测定流体流动阻力实验的一般试验方法；

2、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管的局部阻力系数ζ；

3、测定层流管的摩擦阻力系数λ；

4、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度ε/d的函数；

5、将所得光滑管的λ-Re方程与Blasius方程相比较。

三、实验原理

1、直管阻力损失函数：f（hf，ρ，μ， l，d，ε, u）=0

应用量纲分析法寻找hf（ΔP /ρ）与各影响因素间的关系

1）影响因素

物性：ρ，μ 设备：l，d，ε 操作：u（p,Z）

2）量纲分析

ρ[ML-3]，μ[ML-1 T-1]，l[L] ，d[L]，ε[L]，u[LT-1]，hf [L2 T-2]

3）选基本变量（独立，含M，L，T）

d，u，ρ（l，u，ρ等组合也可以）

4）无量纲化非基本变量

μ：π1＝μρaubdc[M0L0T0] =[ML-1 T-1][ML-3]a[LT-1]b[L]c⇒ a=-1,b=-1,c=-1

实验报告(流体阻力)

实验报告(流体阻力)

实 验 报 告

课程名称：化工原理

实验题目：流体流动阻力的测定

班级学号：1508060209

姓 名：潘慧莹

成 绩：

沈 阳 理 工 大 学

实验目的：

1、学习流体通过水平直管（包括光滑管和粗糙管）的摩擦阻力△Pf的测定方法，确定光滑直管和一定粗糙度下直管的摩擦系数和雷诺准数Re的关系；

2、掌握流体通过阀门的局部阻力的测定方法；

3、学习压强差的几种测量方法和技巧；

4、掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。学习合理规划实验条件，使实验数据点在表征图中分布均匀，以提高实验结果的可靠性。

实验内容：

1、测定流体以不同流量流经一定长度的光滑直管和粗糙直管时的压强降；

2、测定流体通过阀门的局部阻力，并求局部阻力系数。

实验装置及流程：

1、实验装置及流程 实验装置及流程如图1.2所示。

2、设备的主要技术数据:

(1) 被测光滑直管段: 管径 d=0.0083 (m) 管长 L=1.68(m) 材料: 不锈钢管

被测粗糙直管段: 管径 d=0.0100 (m) 管长 L=1.68(m) 材料: 不锈钢管

(2) 被测局部阻力直管段:管径 d=0.015(m) 管长 L=1.2(m) 材料: 不锈钢管

(3) 压力传感器: 型号:LXWY 测量范围: 200 kPa

(4) 直流数字电压表: 型号: PZ139 测量范围: 0 ～ 200 kPa

(5) 离心泵: 型号: WB70/055 流量: 8(m3/h)

扬程: 12(m) 电机功率: 550(W)

(6) 玻璃转子流量计: 型号: LZB—40 测量范围:100～1000(L/h)

LZB—10 10～100(L/h)

流动阻力的测定实验报告

流动阻力的测定实验报告

流动阻力的测定实验报告化学工程与工艺专业

化工原理实验报告

姓名

学院

专业班级

学号

指导教师

实验日期评定成绩：

评阅人：流体流动阻力的测定实验报告

一、实验目的

（1）学习直管摩擦阻力Ap、直管摩擦系数大的测量方法。

（2）测定不同直管摩擦系数人与雷诺数Re之间的关系。

（3）测定弯头等局部阻力系数C与雷诺数Re之间的关系。

（4）掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。

二、实验基本原理

（一）流动阻力的测定

流体在管内流动时，由于黏性剪应力和涡流的存在，必然引起能量损耗。这种损耗 包括流体流经管道的直管阻力和流经管件阀门等的局部阻力。

1 .直管阻力摩擦系数的测定

流体在圆形直管内流动的阻力损失hf为：

-.2△pI匕

hf=—= A — P d 2

、 2Apd

A = y Ipu乙

由式（1）可知，欲测定入，需知道1、d,测定等。与因实验装置而异，由现场实 测。1为两测压点的距离，欲测定，只需测量液体的温度，再查有关手册。欲测定U,需 先测定流量，再由管径计算流速。

2 .局部阻力系数的测定 .2 C =Ap 9(2)pu£

待测的阀门或弯头，由现场指定。

(二)流量计校正

流量测量中，广泛采用孔板流量计和文丘里流量计。这两种流量计由孔板与U型管 压差计组成。

当流体以一定流速通过孔板时，由于流道截面缩小，流速增大，而使孔板前后产生 一定压差。流体的体积流量与压差的关系如下式所示：

V=CoA [2即竿(3)

流量系数Co与流量计的结构参数(do/D)有关，与流体的流动状况Re有关。通过 实验确定Co与Re的关系曲线，称为流量计校正。本实验是以水为工作流体，测定在一 定范围内的Co〜Re曲线。

三、实验装置与流程

实验装置流程如图所示，由管子、管件、闸阀、孔板、控制器、流量计及泵等组成, 实际实验装置由多个支路构成，分别用于直管阻力测定、局部阻力测定和流量计的校核。四、实验内容