工程流体力学实验报告材料.doc

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工程流体力学实验
报告
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专业油气储运
年级14秋
万军生
学号
油气储运工程系
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流体力学综合实验台〔LTZ-15〕简介
本实验台主要针对流体力学教学中各重要参数指标进展测定和实验。把这些单一性能的检测加以综合。它是多用途实验装置，用此实验台可进展如下实验：
雷诺实验
沿程阻力实验
局部阻力实验
能量方程〔伯努利方程〕实验
文丘里流量计和孔板流量计系数的测定实验
毕托管测流速和流量的方法
实验装置如如下图所示
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实验一、水静压强仪〔LSJ-10〕
一、演示目的
1、加深理解静力学根本方程式与等压面的概念。
2、观察封闭容器静止液体外表压力与其液体部某空间点上的压力。
3、观察压力传递现象。
二、演示原理
对密封容器的液体外表加压时，设其压力为P0，即P0> Pa。从U形管可以看到有压差计产生，U形管与密封容器上部连通的一面，液面下降，而与大气相通的一面，液面上升。由此可知液面下降的外表压力即是密闭容器液体外表压力P0，即P0= P0+rgh，h是U形管液面上升的高度。当密闭容器压力P0下降时U形管的液面呈现相反的现象，即F0< Pa这时密闭容器液面压力P0= Pa-rgh，h为液面下降的高度。
如果对密闭容的液体外表加压时，其容器部的压力向各个方向传递测压管中，可以看到由于A、B、两点在容器的淹没深度h不同，在压力向各点传递时，先到A点后到B点。在测压管中反响出的是A管的液柱先上升而B管的液柱滞后一点也在上升，当停止加压时，A、B两点在同一水平面上。
三、演示步骤〔如下列图〕
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1、打开阀1，2， 3，4和5向容器加水〔加水处即为加压上升罐〕；水位加到“0〞位线即可。
2、向“U〞型管加水，水位加至一半再向视气罐加水。
3、顺时针关闭2、3、排气阀即可向容器加压。
4、把加压上升罐缓慢上升，U型管出现压差△h，在加压的同时，观察左侧A、B管的液柱上升情况。
5、打开排气阀3，使液面恢复到同一水平面上同时可以看到气体的存在打开阀2使容器的气体与大气相等，再关闭排气阀2、3，打开密闭容器底部放水阀门7，放出一局部水，造成容器压力下降观察其产生的现象。
实验二、雷诺实验
一、实验目的
1、观察层流、紊流的流态与其转换特征。
2、测定临界雷诺数Reck，掌握圆管流态判别准如此。
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3、学习古典流体力学中应用无量纲参数进展实验研究的方法，并了解其实用意义。
二、实验装置
流体力学综合实验台〔LTZ-15〕
三、实验原理
实际流体的流动会呈现出两种不同的型态：层流、紊流〔图1〕它们的区别在于：流动过程中流体层之间是否发生掺混现象，在紊流流动中存在随机变化的脉动量，而在层流流动中如此没有。
圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数Re = Vd / n，d是圆管直径，V是断面平均流速，n是流体的动力粘滞系数。
实际流体的流动之所以会呈现出两种不同的型态是扰动因素与粘性稳定作用之间比照和抗衡的结果。针对圆管中定常流动的情况，容易理解：减小d，减小V，加大n三种途径都是有利于流动稳定的。综合起来看，小雷诺数流动趋于稳定，而大雷诺数流动稳定差，容易发生紊流现象。
圆管中定常流动的流态发生转化时对应的雷诺数称为临界雷诺数，又分为上临界雷诺数和下临界雷诺数。上临界雷诺数表示超过此雷诺数的流动力必为紊流，它很不稳定，跨越一个较大的取值围。有实际意义的是下临界雷诺数，表示低于此雷诺数的流动必为层流，有确定的数值，圆管定常流动的下临界雷诺数取为Recr=2300。
对一样流量下圆管层流和紊流流动的断面流速分布作一比拟，可以看出层流流速分布呈旋转抛物面，而紊流速度分布如此比拟均匀呈现对数或指数分布，靠近壁面流速梯度比层流时大，〔图2〕。
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四、实验步骤
测记本实验的有关常数。
观察两种流态。
水箱充水至溢流水位，经稳定后，微微开启调节阀，并注入水颜色于实验管，使颜色水流成一直线。通过颜色水质点的运动观察管水流的层流流态，然后逐步开大调节阀，由颜色水线的变化来观察层流转变到紊流的水力现象，待管中出现完全紊流后，再逐步关小调节阀，观察由紊流转变为层流的水力现象。
测定下临界雷诺数。
〔1〕将调节阀打开，使管中呈完全紊流，再逐步