流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 靜水壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)靜水壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握在用測(cè)壓管測(cè)量靜壓強(qiáng)的方法；2 驗(yàn)證不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程；3通過對(duì)諸多流體靜力學(xué)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)分析討論，進(jìn)一步提高解決靜力學(xué)實(shí)際問題的能力。二、實(shí)驗(yàn)裝置三 實(shí)驗(yàn)原理 在重力作用下不可壓縮液體靜力學(xué)的基本方程為： Z+P/R=const. (1-1) 或P=P0+rh (1-2) 式中，Z為位置水頭，表示被測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)面高度，即單位重量水體所具有的位能：p/r為壓強(qiáng)水頭，表示被測(cè)點(diǎn)處單位重量水體所具有的壓強(qiáng)；Z+P/R為測(cè)壓管水頭；P-被測(cè)點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)；P0水箱中液面的表面壓強(qiáng)；R液體容重；h被測(cè)點(diǎn)的液體深度。 （1-1

2、） 式表明靜水中任意一點(diǎn)的測(cè)壓管水頭都相等。 （1-2） 式表明液面以下任一點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)等于表面壓強(qiáng)P0與這一點(diǎn)至液面的水深乘以液體容重之和，即靜水壓強(qiáng)是隨液體深度按線性規(guī)律變化。四、實(shí)驗(yàn)方法及步驟1.搞清儀器組成及其用法。包括：1）各閥門的開關(guān)2）加壓方法 關(guān)閉所有閥門（包括截止閥），然后用打氣球充氣；3）減壓方法 開啟筒底閥11放水；4）檢查儀器是否密封 加壓后檢查測(cè)管1、2、5液面高程是否恒定。若下降，表面漏氣，應(yīng)查明原因并加以處理。2.記錄儀器號(hào)及各常數(shù)。3.測(cè)量點(diǎn)靜壓強(qiáng)(各點(diǎn)壓強(qiáng)用厘米水柱高表示）。1）打開通氣閥6，記錄水箱液面標(biāo)高和測(cè)管液面標(biāo)高；）關(guān)閉通氣閥及截止閥，加壓使之形成，

3、測(cè)量 及；）打開放水閥，使之形成，測(cè)量 及。4.測(cè)定油比重1）打開通氣閥6，記錄水箱液面標(biāo)高2）關(guān)閉通氣閥及截止閥，打氣加壓（），微調(diào)放氣螺母使U形管中水面與油水面齊平，測(cè)量 及；3）打開通氣閥6，待液面穩(wěn)定后，關(guān)閉所有閥門；然后開啟放水閥11降壓（），使U形管中的水面與油水面齊平，測(cè)量 及。五 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.加壓后先檢查氣密性再記錄數(shù)據(jù)；減壓時(shí)要注意測(cè)壓管的讀數(shù)變化；2.油液面高時(shí)注意緩緩下降，防止在細(xì)管中由于水錘作用造成油水混合的現(xiàn)象。六 預(yù)習(xí)和思考題1、同一靜止液體內(nèi)的測(cè)壓管水頭線是根什么線？2、當(dāng)PB 時(shí)，試根據(jù)記錄數(shù)據(jù)確定水箱內(nèi)的真空區(qū)域。3、如再備一根直尺，試采用另外最簡便的方法

4、測(cè)定油比重。4、如測(cè)壓管太細(xì)，對(duì)測(cè)壓管液面的讀數(shù)將有何影響？實(shí)驗(yàn)二 能量方程實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、驗(yàn)證流體恒定總流的能量方程；2、通過動(dòng)水力學(xué)諸多水力現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)分析研討，進(jìn)一步掌握有壓管流中動(dòng)水力學(xué)的能量轉(zhuǎn)換特征；3、掌握流速、流量、壓強(qiáng)等動(dòng)水力學(xué)要素的實(shí)驗(yàn)量測(cè)技能。二 實(shí)驗(yàn)裝置三 實(shí)驗(yàn)原理 根據(jù)能量方程，沿管道水流方向取n個(gè)過水?dāng)嗝?，列出進(jìn)口斷面（1-1）至（I-I）斷面的能量方程（I=2,3,4n） 取a1= a2= an=1，選好基準(zhǔn)面，從已設(shè)置的名斷面的測(cè)壓管中讀出測(cè)壓管水頭（Z+P/R）值，再測(cè)出通過管路的流量，即可計(jì)算出斷面平均流速及流速水頭，從而得到管流的測(cè)壓管水頭和總水頭。iwi

5、iihgvpzgvpz1212111122三 實(shí)驗(yàn)步驟1熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備，分清各斷面的普通測(cè)壓管和裝有畢托管的測(cè)壓管，并弄清這兩種測(cè)壓管的測(cè)壓原理及安裝位置。2接通電源，等給水箱溢流后排凈測(cè)壓管中的氣泡，用橡膠塞堵住出口，若所有測(cè)壓管水位均齊平，說明氣已排凈，否則要重新排氣。3打開橡膠塞，用閥門調(diào)節(jié)流量，待水穩(wěn)定后觀察各斷面兩測(cè)壓管的區(qū)別和現(xiàn)象；觀察文丘里進(jìn)口斷面和喉管斷面的測(cè)壓管水頭的變化和流速水頭的大??；觀察閥門前后斷面的測(cè)壓管水頭變化，加深對(duì)局部水頭損失的理解；觀察14、15測(cè)壓管咀在同一斷面的不同位置，為什么14、15測(cè)壓管水頭相等？16、17測(cè)壓管咀也在同一斷面的不同位置，為什么16、1

6、7測(cè)壓管水頭不相等？，加深對(duì)恒定流里漸變流與急變流特性的理解。4改變流量，觀察測(cè)壓管水頭線和管軸線總水頭線的變化趨勢(shì)（注：由于畢托管探頭布置在管軸線上，因此測(cè)到的是管軸線上的總水頭線，它比管道的平均總水頭線要高，管道的平均總水頭線可通過測(cè)量流量，然后算出管道各斷面的平均流速和流速水頭，再加上各斷面的測(cè)壓管水頭而獲得），了解測(cè)壓管水頭線和總水頭線怎樣通過實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出。5實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源，打開閥門放空積水。四 注意事項(xiàng)1、調(diào)節(jié)流量后，等測(cè)壓管讀數(shù)穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)。2、作圖時(shí)10、11、13數(shù)據(jù)不用。五 預(yù)習(xí)和思考題1、測(cè)壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢(shì)有何不同？為什么？2、流量增加，測(cè)壓管水頭線有何

7、變化？為什么？3、測(cè)點(diǎn)2、3和測(cè)點(diǎn)10、11的測(cè)壓管讀數(shù)分別說明了什么問題？實(shí)驗(yàn)三 動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、驗(yàn)證不可壓縮流體恒定總流的能量方程；2、通過對(duì)動(dòng)量與流速、流量、出射角度、動(dòng)量矩等因素間相關(guān)性的分析研討，進(jìn)一步掌握樓梯動(dòng)力學(xué)的動(dòng)量守恒定理；3、了解活塞式動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)儀原理、構(gòu)造，進(jìn)一步啟發(fā)與培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力。二 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)四 雷諾實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?觀察層流和紊流的流動(dòng)特征及其轉(zhuǎn)換特征；2、測(cè)定臨界雷諾數(shù)，掌握?qǐng)@管流態(tài)判別準(zhǔn)則3、觀察層流和紊流的流速分布，了解層流和紊流的判別標(biāo)準(zhǔn)。二 實(shí)驗(yàn)裝置三 實(shí)驗(yàn)原理KQDQvdRe4dK4四 實(shí)驗(yàn)步驟1記錄有關(guān)常數(shù)2接通電源，等穩(wěn)水箱溢

8、流后排凈測(cè)壓管中的氣，關(guān)閉閥門8，檢查測(cè)壓管是否齊平，若不平說明測(cè)壓管中有氣，查出原因并給予排出。3將閥門8微微打開，等水流穩(wěn)定后，注入顏色水，當(dāng)顏色水在試驗(yàn)管中呈現(xiàn)一條穩(wěn)定而明顯的流線時(shí)，管內(nèi)即為層流，觀察其流態(tài)（圖6-2（a）。4逐漸開大閥門8，增大流量，當(dāng)顏色水開始顫動(dòng)、彎曲并逐漸括散到全管，水流紊亂到看不清顏色流線時(shí)，管內(nèi)即為紊流（圖6-2（b）、（c）。5測(cè)定下臨界雷諾數(shù)。（1） 將閥門8打開，使管中流態(tài)呈完全紊流，再逐漸關(guān)小閥門減小流量。減小到使注入的顏色呈現(xiàn)出一條穩(wěn)定而明顯的流線時(shí)，即為下臨界狀態(tài)。（2） 當(dāng)管中出現(xiàn)下臨界狀態(tài)時(shí)，用體積法測(cè)量流量和水溫即可測(cè)出下臨界雷諾數(shù)。（3）

9、 重復(fù)步驟(1)、（2）、，重復(fù)測(cè)量3次，然后求出平均下臨界雷諾數(shù)。6實(shí)驗(yàn)完畢，切斷電源，打開閥門放空積水，整理現(xiàn)場(chǎng)。五 注意事項(xiàng)1每調(diào)節(jié)一次閥門都需等水穩(wěn)定幾分鐘后，再進(jìn)行下一次調(diào)節(jié)；2關(guān)小閥門調(diào)節(jié)時(shí)下臨界狀態(tài)時(shí)，只許閥門漸關(guān)，不許開大。六 預(yù)習(xí)與思考題1、為何認(rèn)為上臨界雷諾數(shù)無實(shí)際意義，而采用下臨界雷諾數(shù)作為層流與紊流的判據(jù)？實(shí)測(cè)下臨界雷諾數(shù)為多少？2、雷諾實(shí)驗(yàn)得出的園管流動(dòng)下臨界雷諾數(shù)位2320，而目前教科書中介紹采用的下臨界雷諾數(shù)是2000，原因？實(shí)驗(yàn)五 文丘里流量計(jì)實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過實(shí)驗(yàn)掌握文丘里流量計(jì)的原理及用途，學(xué)會(huì)流量系數(shù)的率定方法。 觀察管道恒定流中文丘里流量計(jì)的斷面變化

10、引起的動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化情況，并觀察真空現(xiàn)象，加深對(duì)能量方程的理解。 學(xué)會(huì)體積流量法的量測(cè)方法，掌握多管壓差計(jì)的原理和使用方法。二 實(shí)驗(yàn)裝置四 實(shí)驗(yàn)步驟 記錄有關(guān)常數(shù)。 接通電源，等穩(wěn)水箱溢流后排凈測(cè)壓管中的氣，關(guān)閉閥門，檢查測(cè)壓管（h2h1）（h4h3）是否則零，若不為零，查出原因并予排出。 打開閥門，通過排氣管調(diào)節(jié)多管壓差計(jì)h1，h2，h3，h4高度，使之能測(cè)到最大流量。然后將流量調(diào)節(jié)到測(cè)壓管所能測(cè)到的最大值，從大流量開始測(cè)，等水流穩(wěn)定后測(cè)讀壓差計(jì)h1、h2、h3、h4的讀數(shù)，同時(shí)測(cè)定相應(yīng)的流量。 測(cè)量流量。（）電測(cè)體積法：打開電測(cè)儀開關(guān)，將記時(shí)器回零，然后將水流切換11接住水流，電測(cè)體積流量計(jì)接滿標(biāo)定體積所用的時(shí)間會(huì)自動(dòng)記下（實(shí)測(cè)流量G=標(biāo)定體積/實(shí)測(cè)時(shí)間），當(dāng)水快接滿時(shí)，將水流切換器11復(fù)原，電測(cè)體積流量計(jì)接滿的水會(huì)自動(dòng)流回畜水箱，然后記錄時(shí)間，將記時(shí)器回零，又可進(jìn)行下次量測(cè)。（2）體積（或重量）法：把量筒或水桶接滿時(shí)，將水流切換器11復(fù)原，同時(shí)按下