




版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
工程流體力學(xué)實驗指導(dǎo)書
機械工程學(xué)院工程實驗教學(xué)中心
2019年10月
實驗注意事項
一、流體力學(xué)實驗是學(xué)習(xí)工程流體力學(xué)課程的一個重要組成環(huán)
節(jié)。它有助于加深理解工程流體力學(xué)中的基本概念,鞏固課堂上所學(xué)
的知識,使理論與實踐相結(jié)合,因此學(xué)生必須認(rèn)真對待。
二、在每次實驗前要認(rèn)真學(xué)習(xí)課程有關(guān)內(nèi)容和閱讀實驗指導(dǎo)書。
在實驗開始時,指導(dǎo)教師可根據(jù)需要對學(xué)生提問本實驗的目的,內(nèi)容
和步驟等。
三、進入實驗后首先要將實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容裝置進行對照,然后
按指導(dǎo)書的內(nèi)容步驟進行。實驗中學(xué)生要勤于動腦、動手、細(xì)心觀察。
四、實驗中要嚴(yán)格注意安全,不屬于本實驗內(nèi)容的設(shè)備、儀器、
按鈕等,不得隨意操作。在實驗中有不了解的地方應(yīng)向指導(dǎo)教師提出,
待了解后再繼續(xù)進行,在實驗中發(fā)生事故時,應(yīng)立即報告指導(dǎo)老師,
以便妥善處理。
五、每次實驗后,應(yīng)按實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容要求寫出實驗報告,一
周內(nèi)交實驗指導(dǎo)老師。
六、實驗成績作為本課程考核成績的一部分,無故不參加實驗者
不得參加木課程考試。
實驗項目
一、流量測量實驗
二、能量方程實驗
三、管流沿程阻力水頭損失實驗
四、管流局部阻力水頭損失實驗
五、動量定理實驗
六、雷諾實驗
圖1流體力學(xué)綜合試驗臺
實驗流量測量實驗
文丘里管流量系數(shù)的率定
(一)實驗?zāi)康?/p>
1.了解文丘里管的構(gòu)造及測流量的原理。
2.掌握文丘里管流量系數(shù)的率定方法。練習(xí)用體積法測流量。
(二)實驗原理
流量是工程流體力學(xué)中最基本的物理量,一般指在單位時間內(nèi),
流經(jīng)有效斷面的流體體積,其單位是立方米/秒(或升/秒,在實驗室
中常用)。文丘里管是測量管道中流量常用的流量計,管本身包括收
縮段、喉道和擴散段三部分,在理想液體中,僅僅由于文丘里管收縮
段前后斷面不同而產(chǎn)生壓差曲,在不同流量下,其壓值不同,其關(guān)
系如下:
&一江一百礪
44TdM(1)
Q。為理想液體的流量,D為收縮前直徑,d為喉道直徑,這兩者
均為已知值,故只需測得加(即壓差),即可求得所通過的流量,但
在實際流體中,由于粘滯力的存在,水流通過文丘里管時有能量損失,
故實際通過的流量。一般比°。小,因此實際運用時,上式應(yīng)予修正,
實際流量與理想狀態(tài)下的流量之比,稱為流量系數(shù),即
Q==-/乃~—.J2gM
WL4(2)
(三)實驗步驟
1.熟悉實驗儀器設(shè)備
文丘里管、測壓管、計量水箱、秒表,
2?記錄有關(guān)常數(shù):D與d等。
3.管道通過流量為零時,檢查測壓管兩液面是否在同一水平面
上,如不在同一水平面上,說明管內(nèi)混有氣泡,應(yīng)同時拔下測壓管上
的兩根導(dǎo)壓管,讓水流淌一段時間,待混有空氣的水流出后,冉重新
裝上。
4.逐漸打開被測管道始端閥門,由小到大,試調(diào)一個最大壓差值,
讀山、hz的高度,得到一個最大壓差值同時,需要測量水的流量,
水的體積通過計量水箱刻度得到,時間用秒表來測,記在實驗表格中,
這樣可測得Q,一組數(shù)據(jù)測完。
5?調(diào)節(jié)始端閥門,改變流量(逐漸減?。┲貜?fù)上述5?7次,當(dāng)
閥門完全關(guān)閉,Q為零AZ?亦為零時停止。
6.整理實驗數(shù)據(jù),并繪制文丘里流量計流量Q和壓差M的關(guān)系曲
線(方格紙)。
圖2文丘里管示意圖
圖3文丘里流量計流量Q和壓差關(guān)系曲線
實驗二水流能量轉(zhuǎn)換實驗
(一)實驗?zāi)康?/p>
當(dāng)流體做恒定流動時.,通過直接測量,用圖示的方法在管道上把
位置水龍頭(Z)、壓力水頭(P//)和速度水頭(v?/2g)沿流程變
化規(guī)律表示出來。從而加深對伯努利方程式的理解,觀察實際流體和
理想流體總水頭(H)的差別,建立起能量損失的概念。
(二)實驗原理
理想不可壓縮流體在重力場中沿管道做恒定流動時,應(yīng)遵循伯努
利方程式:
Z+2+J常數(shù)⑴
Y2g
即單位重量流體的位置勢能、壓力勢能和動能之和沿流線為一常
數(shù)。
V2
在位能不變的情況下,管徑發(fā)生變化,導(dǎo)致而變化,同時壓力
勢能也相應(yīng)發(fā)生變化,但三者之和保持一常數(shù)。
實際上,因流體具有粘性,使得流動過程中有能量損失,故實際
流體的伯努利方程式應(yīng)為:
4+&五=乙+八互+兒,⑵
y2gy2g
九一一為單位重量流體在1—2斷面間的能量損失
對靜止流體,伯努利方程式即為靜力學(xué)基本方程式
z+K二常數(shù)
(三)實驗設(shè)備
伯努利方程實驗設(shè)備如圖4所示。穩(wěn)壓水箱內(nèi)的水靠溢流來維持
穩(wěn)定的液面,以保證管內(nèi)的流動是定常的c實驗管為一透明、變截面
的有機玻璃管,為觀察沿管各處能量的變化,在管道上開4個靜壓測
孔,分別用測壓管測它們的壓力。管道出口下面是計量水箱,用以測
量通過管道流體的流量。
(四)實驗步驟
熟悉實驗設(shè)備,了解各測壓管的測壓點及體積法測流量的方法。
打開進水閥向穩(wěn)壓水箱充水,使穩(wěn)壓水箱內(nèi)始終保持溢流。
排除管道內(nèi)以及測壓管和傳壓管內(nèi)的空氣。
開啟管道進口閥門任意調(diào)一流量,待各測壓管水位穩(wěn)定后,記錄
各測壓管水面讀數(shù)1/九
用體積法測流量。(通過計量水箱刻度得到體積、時間用秒表測
得)。
(五)整理實驗報告,描繪出有關(guān)水頭線,并進行結(jié)果分析
魏水頭級
圖4水流能量轉(zhuǎn)換實驗裝置簡圖
實驗三管流沿程阻力水頭損失實驗
(一)實驗?zāi)康?/p>
1.驗證在恒流中,水流沿程阻力的規(guī)律。
2.掌握測定沿程阻力的方法。
(二)實驗原理
由于流體具有粘性,在流動時流動質(zhì)點間受固體邊界的影響存在
著一種抗拒水流運動的力,稱為水流阻力。
由于沿程的摩擦阻力引起的水流阻力稱為沿程阻力,用其相應(yīng)的
沿程阻力水頭損失來度量。在恒流中,圓管中的水流沿程阻力常用式
(1)表示:
式中當(dāng)一流速水頭
2g
/一管道計算長度
d—水管直徑
4—沿程阻力系數(shù)
根據(jù)理論分析得出:在圓管層流中X值與水流的雷諾數(shù)Re有關(guān)
即人竺(2)
Re
在圓管紊流中實驗證明幾值一般不僅與水流的雷諾數(shù)有關(guān),而且
還與水管的相對粗糙度△"有關(guān)。
(
即4=/Re-(3)
\d>
則水流的沿程阻力可用下式表示
m
hf=KV(4)
式中V—水流斷面平均速度
K一常數(shù)
m-指數(shù)層流m=l,紊流m=l.75-2.0
(三)實驗設(shè)備
本實驗采用的設(shè)備如圖5所示。它主要由保持恒水位的高位水箱
12、實驗管道1、測量阻力損失的測壓管以及測量水流量的設(shè)備(體
積法)組成。實驗段采用鐵管,前面裝有進水閥,用來控制管內(nèi)流量,
以改變實驗管段內(nèi)的流速。測壓管兩端分別接在實驗管段二端的取壓
點上,測量流量采用體積法,體積通過計量水箱的刻度得到,時間用
秒表測。
T
圖5管流沿程阻力水頭損失裝置簡圖
(四)實驗步驟
1.熟悉實驗設(shè)備,啟動水泵向高位水箱供水,使溢流管始終保持
溢流。
2.全開實驗管路前面的進水閥,排除管道內(nèi)的氣體,并排除取壓
連接管和測壓管中的空氣。
3.實驗管段進水閥全開,試調(diào)一個最大壓差,得一個最大壓差值
△勺,同時用體積法側(cè)水的流量,體積通過計量水箱刻度得到,時間
用秒表來測,這樣可得流量,一組數(shù)據(jù)測完。
4.調(diào)始端閥門,改變流量(逐漸減小)重復(fù)上述步驟10?12次
(壓差大約按60、50、40、30、20、10、5、3、2、1、0.5、0.3、
0.2遞減)
臉部
圖6hf與U關(guān)系曲線
實驗四管流局部阻力水頭損失實驗
(一)實驗?zāi)康?/p>
用實驗方法測定管流局部阻力系數(shù)4O
掌握測定局部阻力損失的實驗方法。
(二)實驗原理
水在流動過程中,由于邊界的局部變化,如流向或過水?dāng)嗝娴鹊?/p>
改變,水流中各點的流速和壓強都將改變,而且容易引起邊界層脫離,
產(chǎn)生漩渦,因而消耗一部分水流能量。這種由于局部阻力引起的能量
損失叫做局部阻力水頭損失,其值可用式⑴表示。
V2
△%=4?。?)
2g
式中:△為一一局部阻力水頭損失
?——局部阻力系數(shù)
上一一流速水頭,V一般采用局部裝置以后的斷面上的平
2g
均流速。局部阻力系數(shù)
見圖7管流局部阻力水頭損失裝置簡圖
M=九一九,
M=/ty-hy
△%=A/?1-M
(三)實驗設(shè)備
圖7管流局部阻力水頭損失裝置簡圖
(四)實驗步驟
1.熟悉實驗設(shè)備和儀器
2.啟動水泵得到穩(wěn)定水位后全開管道進水閥,閥A半開(閥A角
度45,左右)記錄測壓管片、卜2、N的值,同時測流量(體積法);
閥A全開(即閥A水平)再次記錄測壓管1卜、lx,的值,同時測
流量(體積法)。
實驗五動量定理實驗
(一)實驗?zāi)康?/p>
1.掌握測定水射流對平板(或曲面板)沖擊力的實驗方法。
2.將測得的沖擊力與用動量方程計算出的射流沖擊力進行比較,
驗證修止系數(shù)K是件在標(biāo)定范圍內(nèi)。
(二)實驗原理
1.計算方法求沖擊力(動量方法)
水從噴咀噴出,射在固體板壁上,對板壁產(chǎn)生沖擊力,此力大小
可由方程(1)計算。
穩(wěn)定流動:
F^=pQV0(\-cosa)(i)
考慮射流高差、能量損失及其他影響因素,應(yīng)對上式加以修正。
%西_2gz(1-C0S6Z)(2)
式中k——經(jīng)實驗求得的修正系數(shù)
k值見每個實驗臺說明書
P——水的密度
Q---射流流置(米3秒)
匕——噴咀出口流速(米/秒)
Z——射流噴射高度
。——射流入口流速與出口流速的方向夾角
2.測量方法求沖擊力見實驗原理圖得GX=/n
口GX.
%二-j-(kg)
(二)實驗方法與步驟
熟悉實驗儀器設(shè)備:動量實驗儀、轉(zhuǎn)子流量計
實驗方法與步驟
L記錄有關(guān)常數(shù):沖擊力臂L,
祛碼重量G,
射流噴射高度Z,
噴咀直徑d,
射流入口流速與出口流速夾角。。
2.調(diào)整標(biāo)尺支座定位螺絲,使受力板與噴咀對中,將祛碼移至標(biāo)
尺零點,調(diào)節(jié)調(diào)零祛碼觀察標(biāo)尺指針,使標(biāo)尺處于水平位置。
3.緩慢打開進水閥門,水流從噴咀射出,沖擊受力板,標(biāo)尺傾斜,
調(diào)整磋碼位置,使標(biāo)尺恢復(fù)水平位置,記下此祛碼位置上的標(biāo)尺度數(shù)。
4.量測此平衡狀態(tài)下的流量。
5.改變進水閥開度、重復(fù)上述步驟可測出不同流量下的數(shù)據(jù)。
注意事項:
實驗中如發(fā)現(xiàn)射流與受力板有偏離、不對中、可調(diào)整支座定位螺
絲,使射流對中。
實驗六雷諾實驗
(一)實驗?zāi)康?/p>
1.用流動可視化的方法,觀察流動的層流和紊流狀態(tài),從而對
黏性流體的流動得到一些感性認(rèn)識。
2.通過實驗理解判別流態(tài)的雷諾數(shù)的意義,掌握測定臨界雷諾
數(shù)的方法。
(二)實驗原理
實際流體在同樣邊界條件下流動,由于運動速度不同,具有兩種
不同的流動型態(tài)一一層流和條流。
流速較小時,流體質(zhì)點做有條不
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 山西省陽泉市第十一中學(xué)2025屆高一化學(xué)第二學(xué)期期末經(jīng)典試題含解析
- 鳳凰陵園公墓管理辦法
- 新疆煤田火災(zāi)管理辦法
- 公司投資評價管理辦法
- 兼職專家管理暫行辦法
- 人工智能在材料成型與控制工程專業(yè)人才培養(yǎng)中的應(yīng)用
- 煤礦班組建設(shè)實施建議
- 煤層氣開采過程中壓力分布的研究
- 基于教育科技融合的地方高校轉(zhuǎn)型研究
- 硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝流程
- 2025年上半年中國長江三峽集團限公司“脫貧家庭畢業(yè)生”招聘(173人)易考易錯模擬試題(共500題)試卷后附參考答案
- 關(guān)于辦公室安全的培訓(xùn)
- 2025年高考物理復(fù)習(xí)之小題狂練600題(實驗題):測量電壓表或電流的內(nèi)阻(10題)
- 2024年工廠車間主管年終總結(jié)
- 血管導(dǎo)管相關(guān)感染預(yù)防與控制指南課件
- 中建全套消防專項施工方案
- 出國境保密培訓(xùn)
- 2023年貴州公務(wù)員考試申論試題(B卷)
- DB11T 2104-2023 消防控制室火警處置規(guī)范
- DB11-T 1340-2022 居住建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)程
- 2025屆騰沖縣六年級數(shù)學(xué)第一學(xué)期期末檢測試題含解析
評論
0/150
提交評論