流体力学孔口管嘴流动

实 验 报 告

开课学院： 建筑工程学院

实验课程： 流体力学教学实验

实验项目名称： 1.雷诺实验 2.孔口与管嘴出流实验

实验项目性质： 教学实验

实验时间：

专业班级：

学生学号与姓名：

指导教师：

1 雷诺实验指导书

一、实验目的

观察管道中不同流量下液体的流动状态的变化情况（层流、紊流及其转变情况），并通过实验测定管道内液体的下临界速度V c从而可以列表计算出下临界雷诺数Re c 。

二、实验内容

在实验中观察层流、紊流的流态特征，通过实测测定下临界速度的方法计算出下临界雷诺数，并在实验后对雷诺数的影响因素进行分析。

三、实验原理

层流条件下，流体质点不发生各向紊动和混杂，流动呈现规则有秩序的成层流动；紊流条件下，由于粘性力对质点的束缚作用降低，质点容易偏离其原来的运动方向，形成无规则的脉动混杂甚至产生可见尺度的涡旋。在本实验中，颜色水随玻璃管内主流一起流动，颜色水流线代表了管内主流的流动状态。

由流体力学可知：层流与紊流流态的判别标准就是下临界雷诺数 Rec，可表示为 ，式中 d为玻璃管内径；ν 为流体的运动粘性系数，μ为流体的动力粘性系数，ρ为流体的密度，V c 为流体的临界速度。 水的运动粘性系数ν与温度的关系为： 。

四、实验装置与仪器

1、实验装置

2、仪器设备：

1）雷诺实验台1套； 2）酒精温度计1只；3）秒表1只；4）玻璃量杯1只（刻度为1000ml）。

第6章 孔口出流

第13次课 年 月 日

章 题目 第1章 绪论 方式 课堂

模块 流体动力学模块 方法 启发式、重点内容学习法

单元 孔口管嘴出流 手段 多媒体+板书

教学目的 (1)理解孔口自由出流、淹没出流的概念，掌握薄壁小孔口和管嘴恒定出流的计算方法；

(2)了解管嘴和机械中的气穴现象及管嘴的正常工作条件；

教学基本内容 本章讨论液体孔口出流中的主要概念、分析影响孔口出流性能的几个系数(流速系数、流量系数、收缩系数和阻力系数)，最后再简单介绍节流汽穴和变水头孔口出流问题。

重点 孔口及管嘴恒定出流的水力计算。 难点 孔口出流性能的几个系数的推导

内容拓展 工程应用

参考教材 1、 禹华谦. 工程流体力学(水利学). 成都：高等教育出版社

2、 孔 陇，《流体力学（I）》，高等教育出版社

作业 习题：6-1、6-11

概述：（5分钟）

孔口、管嘴——流体输送过程中测定过流能力的泄流装置，也是工程上常见的水利现象。

孔口出流：在容器壁上开一个形状规则的孔，液体经孔口流出的水利现象。（如蓄水池排水口出流） 薄壁孔口：≤2d 厚壁孔口：2d，按管嘴考虑。

小孔口：d10Hd或10Z 大孔口：d 10Hd或10Z

管嘴出流就是在孔口上连接一段很短的管子，流体从此管流出

应用：水利工程上的闸孔，路基下的有压涵管，水力采煤用的水枪，消防用的龙头，汽油机中的汽化器，柴油机中的喷嘴，火炮中的驻退机，车俩中的减震器，喷射泵以及人工降雨器。机械制造的液压技术及矿山机械液压传动中的换向阀、减压阀、节流阀、溢流阀等都属于孔口或管嘴的出流问题，在自动控制的喷嘴挡板、阻尼器等处也同样会遇到孔口出流的问题。

三峡工程拦河大坝为混凝土重力坝，全长2309.47米，坝顶海拔高程185米，实际浇筑最大高度为181米。泄洪坝段位于河床中部，两侧为电站坝段和非溢流坝段，前缘总长483米。从上向下依次设有3层孔门：上部为22个泄洪表孔，中部设有23个泄洪深孔，其主要作用是泄洪；下部设有22个底孔，其作用为临时泄洪和导流明渠截流之后过水。三峡工程最大泄洪能力可达102500立方米/秒，可宣泄可能出现的最大洪水。

第五章 压力管路的水力计算

主要内容

 长管水力计算

 短管水力计算

 串并联管路和分支管路

 孔口和管嘴出流

基本概念：

1、压力管路：在一定压差下，液流充满全管的流动管路。（管路中的压强可以大于大气压，也可以小于大气压）

注：输送气体的管路都是压力管路。

2、分类：

按管路的结构特点，分为

简单管路：等径无分支

复杂管路：串联、并联、分支

按能量比例大小，分为

长 管：和沿程水头损失相比，流速水头和局部水头损失可以忽略的流动管路。

短 管：流速水头和局部水头损失不能忽略的流动管路。

第一节 管路的特性曲线

一、定义：水头损失与流量的关系曲线称为管路的特性曲线。

二、特性曲线 llLgVdLgVdllgVdldlgVdlgVhhhfjw当当当其中，2222222222

（1）

把 24dQAQV 代入上式得：

225222284212QQdgLdQgdLgVdLhw （2）

把上式绘成曲线得图。

第二节 长管的水力计算

一、简单长管

1、 定义：由许多管径相同的管子组成的长输管路，且沿程损失较大、局部损失较小，计算时可忽略局部损失和流速水头。

2、计算公式：简单长管一般计算涉及公式

2211AVAV （3）

fhpzpz2211＝ （4）

gVDLhf22 （5）

说明： 有时为了计算方便，hf 的计算采用如下形式：

mmmfdLQh52 （6）

其中，β、m值如下

流态 β m

层 流 4.15 1 （a）

水力光滑 0.0246 0.25 （b） 混合摩擦 0.0802A 0.123 （c）

流体力学复习资料

流体力学是研究流体（包括液体和气体）的平衡和运动规律的学科。它在工程、物理学、气象学、海洋学等众多领域都有着广泛的应用。以下是为大家整理的流体力学复习资料，希望能对大家的学习有所帮助。

一、流体的物理性质

1、 流体的密度和比容

密度（ρ）是指单位体积流体的质量，公式为：ρ ＝ m ／ V 。

比容（ν）则是密度的倒数，即单位质量流体所占的体积，ν ＝ 1

／ ρ 。

2、 流体的压缩性和膨胀性

压缩性表示流体在压力作用下体积缩小的性质，通常用体积压缩系数β来衡量，β ＝ （1 ／ V）×（dV ／ dp） 。

膨胀性是指流体在温度升高时体积增大的特性，用体积膨胀系数α来描述，α ＝ （1 ／ V）×（dV ／ dT） 。

3、 流体的粘性

粘性是流体抵抗剪切变形的一种属性。 牛顿内摩擦定律：τ ＝ μ×（du ／ dy），其中τ为切应力，μ为动力粘度，du ／ dy 为速度梯度。

二、流体静力学

1、 静压强的特性

静压强的方向总是垂直于作用面，并指向作用面内。

静止流体中任意一点处各个方向的静压强大小相等。

2、 静压强的分布规律

对于重力作用下的静止液体，其静压强分布公式为：p ＝ p0 ＋

ρgh ，其中 p0 为液面压强，h 为液体中某点的深度。

3、 压力的表示方法

绝对压力：以绝对真空为基准度量的压力。

相对压力：以大气压为基准度量的压力，包括表压力和真空度。

三、流体动力学基础

1、 流体运动的描述方法

拉格朗日法：跟踪流体质点的运动轨迹来描述流体的运动。

欧拉法：通过研究空间固定点上流体的运动参数随时间的变化来描述流体的运动。

2、 流线和迹线 流线是在某一瞬时，在流场中所作的一条曲线，在该曲线上各点的速度矢量都与该曲线相切。

迹线是流体质点在一段时间内的运动轨迹。

3、 连续性方程

对于定常流动，质量守恒定律表现为连续性方程：ρ1v1A1 ＝