m8348.com:流体力学综合实验台实验指导书教材

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流 体 力 学 综 合 实验 流体力学综合实验台为多用途实验装置,其结构示意图如图 1 所示。 图 1 1. 储 水 箱 流体力学综合试验台结构示意图 3. 电 源 插 座 8. 计 量 水 箱 4. 恒 压 水 箱 9. 回 水 管 5. 墨 盒 2. 上 、 回 水 管 7. 支 架 6. 实 验 管 段 组 10. 实 验 桌 利用这种实验台可进行下列实验: 一、 雷诺实验; 二、 能量方程实验; 三 、 管 路 阻 力 实 验 ; 1. 沿 层 阻 力 实 验 2. 局 部 阻 力 实 验 ; 四、孔板流量计流量系数 和 文丘里流量系数的测定方法; 五、 皮托管测流速和流量的方法。 一、 雷诺实验 1. 实 验 目 的 ( 1) 观 察 流 体 在 管 道 中 的 流 动 状 态 ; ( 2) 测 定 几 种 状 态 下 的 雷 诺 数 ; ( 3) 了 解 流 态 与 雷 诺 数 的 关 系 。 2. 实 验 装 置 在流体力学综合实验台中,雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺数实验管、 阀 门 、伯 努 力 方 程 实 验 管 道 、颜 料 水( 蓝 墨 水 )盒 及 其 控 制 阀 门 、上 水 阀 、出 水 阀 , 水泵和计量水箱等,秒表及温度计自备。 3. 实 验 前 准 备 ( 1) 、将实验台的各个阀门置于关闭状态。开启水泵,全开上水阀门,把水箱 注满水,再调节上水阀门,使水箱的水有少量溢流,并保持水位不变。 ( 2) 、用温度计测量水温。 4. 实 验 方 法 ( 1) 、观察状态 打 开 颜 料 水 控 制 阀 ,使 颜 料 水 从 注 入 针 流 出 ,颜 料 水 和 雷 诺 实 验 管 中 的 水 迅 速 混 合 成 均 匀 的 淡 颜 色 水 ,此 时 雷 诺 实 验 管 中 的 流 动 状 态 为 紊 流 ;随 着 出 水 阀 门 的 不 断 的 关 小 ,颜 料 水 与 雷 诺 实 验 管 中 的 水 渗 混 程 度 逐 渐 减 弱 ,直 至 颜 料 水 与 雷 诺 实 验 管中形成一条清晰的线流,此时雷诺实验管中的流动为层流。 ( 2) 测 定 几 种 状 态 下 的 雷 诺 系 数 全 开 出 水 阀 门 ,然 后 在 逐 渐 关 闭 出 水 阀 门 ,直 至 能 开 始 保 持 雷 诺 实 验 管 内 的 颜 料 水 流 动 状 态 为 层 流 状 态 。按 照 从 小 流 量 到 大 流 量 的 顺 序 进 行 实 验 ,在 每 一 个 状 态 下测量体积流量和水温,并求出相应的雷诺数。 实验数据处理举例: 设 某 一 工 况 下 具 体 积 流 量 Q=3.467 × 10 -5 m 3 /s , 雷 诺 实 验 管 内 径 d=0.014m , 实 验 水 温 T=5 ℃ , 查 水 的 运 动 粘 度 与 水 温 曲 线 , 可 知 微 v=1.519 × 10 -6 m 2 /s 流 速 V ? Q 3.467? 10?5 ? ? 0.255m / s ? F 2 ? 0.014 4 。 Re 雷诺数 Re ? V ? d / v ? 0.014? 0.225/ 1.519? 10?6 ? 2 0 7 5 水 流 t= 5度 m3 Q(10?5 ) 图 2 雷诺数与流量的关系曲线 1 根 据 实 验 数 据 和 计 算 结 果 , 可 绘 制 出 雷 诺 数 与 流 量 的 关 系 曲 线 ( 图 2) 。不同 温度下,对应的曲线斜率不同。 3) 测 定 下 临 界 雷 诺 数 调 整 出 水 阀 门 ,使 雷 诺 实 验 管 中 的 流 动 处 于 紊 流 状 态 ,然 后 缓 慢 地 逐 渐 关 小 出 水 阀 门 ,观 察 管 内 颜 色 水 流 的 变 动 情 况 。当 关 小 某 一 程 度 时 ,管 内 的 颜 料 水 开 始 成 为 一 条 线 流 ,即 为 紊 流 转 变 为 层 流 的 下 临 界 状 态 。记 录 下 此 时 的 相 应 的 数 据 ,求 出 下临界雷诺数。 4) 观 察 层 流 状 态 下 的 速 度 分 布 关 闭 出 水 阀 门 ,用 手 挤 压 颜 料 水 开 关 的 胶 管 二 到 三 下 ,使 颜 料 水 在 一 小 段 管 内 扩 散 到 整 的 断 面 。然 后 ,在 微 微 打 开 出 水 阀 门 ,使 管 内 呈 层 流 流 动 状 态 ,这 是 即 可 观察到水在层流流动时呈抛物状,演示出管内水流流速分布。 注:每调节阀门一次,均需等待稳定几分钟。关小阀门过程中,只许渐小,不许 开打。随着出水流量减小,应当调小上水阀门,以减少溢流流量引发的振动。 二、 1、 实 验 目 的 能 量 方 程实 验 ( 1) 、观察流体流经能量方程实验管时的 能量转化情况,并对实验中出现的 现象进行分析,从而加深对能量方程的理解。 ( 2) 、掌握一种测量流体流速的原理。 2、 实 验 装 置 流体力学综合实验台中, 能量方程实验部分涉及的有上水箱、 能量方程实验管、 上水阀门、出水阀门、水泵、测压管板(图中未给出)和计量水箱等。 3、 实 验 前 准 备 工 作 开 启 水 泵 ,全 开 水 阀 门 使 水 箱 注 满 水 ,再 调 节 上 水 阀 门 ,使 水 箱 水 位 始 终 保 持 不变,并有少量溢出。 4、 实 验 方 法 ( 1) 、能量方程实验 调节出水阀门至一定开度, 测定能量方程实验管的四个断面四组 测压管的液柱 高度, 并利用计量水箱和秒表测定流量。 改变阀门的开度, 重复上面方法进行测试。 根 据 测 试 数 据 的 计 算 结 果 , 绘 出 某 一 流 量 下 各 种 水 头 线 ( 如 图 3) ,并运用能 2 量方程进行分析,解释各测点 各种能头的变化规律。 可以看出,能量损失沿着 流体流动方向增大的;Ⅰ与Ⅲ 比 较 ,两 点 管 径 相

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