流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板

1、流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè):姓名:學(xué)號(hào):不可壓縮流體恒定流能量方程（伯努力方程）實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、驗(yàn)證流體恒定總流的能量方程；2、 通過對動(dòng)水力學(xué)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 性；3、掌握流速、流量、壓強(qiáng)等動(dòng)水力學(xué)水力要素的實(shí)驗(yàn)量測技能。二、實(shí)驗(yàn)裝置本儀器測壓管有兩種：1自循環(huán)供水器2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)3.調(diào)速器4.溢流板5.穩(wěn)水孔板6.恒壓水箱7.測壓計(jì)8滑動(dòng)測量尺9.測壓管10.實(shí)驗(yàn)管道11.測壓點(diǎn)12.畢托管13.流量調(diào)節(jié)閥1、畢托管測壓管（表2.1中標(biāo)*的測壓管），用 以測讀畢托管探頭對準(zhǔn)點(diǎn)的總水頭H 2（二Z ），須注意一般情況H 于丫 2g2斷面總水頭H （ =

2、 Z ）不同（因丫 2g一般U = V），它的水頭線只能定性表示總水頭變化趨勢；2、普通測壓管（表2.1未標(biāo)*者），用以定量量測測壓管水頭。實(shí)驗(yàn)流量用閥13調(diào)節(jié)，流量由體積時(shí)間法（量筒、秒表另備）、重量時(shí)間法（電子稱另備）或電測法測量。三、實(shí)驗(yàn)原理在實(shí)驗(yàn)管路中沿管內(nèi)水流方向取n個(gè)過水?dāng)嗝??？梢粤谐鲞M(jìn)口斷面（1）至另一斷面（i）的能量方程式（i = 2, 3, , , n）2 - 21VIZPi - ivi乙hW1i2g2g 一取1八2二二：n=1 ,選好基準(zhǔn)面，從已設(shè)置的各斷面的測壓管中讀出Z值，測出通過管路的流量，即可計(jì)算出斷面平均流速2g,從而即可得到各斷面測管水頭和總水頭。四、實(shí)驗(yàn)方法與

3、步驟1、熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備，分清哪些測管是普通測壓管，哪些是畢托管測壓管， 以及兩者功能的區(qū)別。2、打開開關(guān)供水，使水箱充水，待水箱溢流，檢查調(diào)節(jié)閥關(guān)閉后所有測壓管水面是否齊平。如不平則需查明故障原因（例連通管受阻、漏氣或夾氣泡等）并加以排除，直至調(diào)平。3、 打開閥13，觀察思考1）測壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢；2）位置水頭、壓強(qiáng)水 頭之間的相互關(guān)系；3）測點(diǎn)（2）（ 3）測管水頭同否？為什么？ 4）測點(diǎn)（12）（ 13）測管水 頭是否不同？為什么？ 5）當(dāng)流量增加或減少時(shí)測管水頭如何變化？4、調(diào)節(jié)閥13開度，待流量穩(wěn)定后，測記各測壓管液面讀數(shù)，同時(shí)測記實(shí)驗(yàn)流量（畢托管供演示用，不必測記讀數(shù)）。

4、5、 改變流量2次，重復(fù)上述測量。其中一次閥門開度大到使19號(hào)測管液面接近標(biāo)尺零點(diǎn)。五、實(shí)驗(yàn)成果及要求1、記錄有關(guān)常數(shù)均勻段D1 = cm縮管段D2 = cm擴(kuò)管段Dcm表2.1 管徑記錄表測點(diǎn)編號(hào)1*23456*78*9101112*1314*1516*1718*19管徑 cm兩點(diǎn)間距cm4466413.5610291616注：（1）測點(diǎn)6、7所在斷面內(nèi)徑為 D2，測點(diǎn)16、17為D3，余均為D1。（2）標(biāo)“ * ”者為畢托管測點(diǎn)（測點(diǎn)編號(hào)見圖2.2 ）。（3）測點(diǎn)2、3為直管均勻流段同一斷面上的兩個(gè)測壓點(diǎn)，10、11為彎管非均勻流段同一斷面上的兩個(gè)測點(diǎn)。2、記錄各點(diǎn)液面咼程。3、測量（Z

5、P ）并記入表2.2。表2.2 測記（Z ）數(shù)值表 基準(zhǔn)面選在標(biāo)尺的零點(diǎn)上單位cm測點(diǎn)編號(hào)23457913151719Qcm3 /s實(shí) 驗(yàn) 次 序124、計(jì)算流速水頭和總水頭5、繪制上述成果中最大流量下的總水頭線E-E和測壓管水頭線P-P （軸線尺寸參見圖2.2 上）。22，總水頭線和測壓管水頭線可以繪在圖 提示：1、P-P線依表2.2數(shù)據(jù)繪制，其中測點(diǎn)10、11、13數(shù)據(jù)不用；2、E-E線依表2.3（ 2數(shù)據(jù)繪制，其 中測點(diǎn)10、11數(shù)據(jù)不用；3、在等直徑管段 E-E與P-P平行。六、成果分析及討論圖2.2?為什么？1、測壓管水頭線和總水頭線的變化 趨勢有何不同？為什么？2、流量增加，測壓管

6、水頭線有何變化3、測點(diǎn)2、3和測點(diǎn)10、11的測壓管讀數(shù)分別說明了什么問題?4、 試問避免喉管（測點(diǎn) 7）處形成真空優(yōu)哪幾種技術(shù)措施？分析改變作用水頭（如抬 高或降低水箱的水位）對喉管壓強(qiáng)的影響情況。5、畢托管所顯示的總水頭線與實(shí)測制的水頭線一般都略有差異，試分析其原因。表2.3計(jì)算數(shù)值表（1 ）流速水頭管徑d（cm）Q=( cm3/s )Q=( cm3 /s )Q=( cm3 /s )A2(cm )v(cm/s)2v2g(cm)A2(cm )v(cm/s)2v2g(cm)A2(cm )v(cm/s)2v2g(cm)p a v總水頭（Z）單位：cm2g測點(diǎn)編號(hào)Q(cm3 /s )實(shí)驗(yàn)次序不可壓

7、縮流體恒定流動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、2、驗(yàn)證不可壓縮流體恒定流的動(dòng)量方程；通過對動(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 流體動(dòng)力學(xué)的動(dòng)量守恒定理；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。3、二、實(shí)驗(yàn)裝置自循環(huán)供水裝置1由離心式水泵和蓄水箱組合而成。水泵的開啟、流量大小的調(diào)節(jié)均由調(diào)速器3控制。水流經(jīng)供水管供給恒壓水箱 5,溢流水經(jīng)回水 管流回蓄水箱。流經(jīng)管嘴6的水流形成射流，沖擊帶活塞和翼片的抗沖平板9，并以與入射角成 90的方向離開抗沖平板?？箾_平板在射流沖力和測壓 管8中的水壓力作用下處于平衡狀態(tài)?；钊涡乃?深hc可由測壓管

8、8測得，由此可求得射流的沖力， 即動(dòng)量力Fo沖擊后的棄水經(jīng)集水箱 7匯集后，再經(jīng) 上回水管10流出，最后經(jīng)漏斗和下回水管流回蓄水 箱。1.自循環(huán)供水器2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)3.可控硅無級(jí)調(diào)速器4.水位調(diào)節(jié)閥 5.恒壓水箱6.管嘴7.集水箱8.帶活塞的測壓管9.帶活塞和翼片的抗沖平板10.上回水管為了自動(dòng)調(diào)節(jié)測壓管內(nèi)的水位，以使帶活塞的平板受力平衡并減小摩擦阻力對活塞的影響，本實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用了自動(dòng)控制的反饋原理和動(dòng)摩擦減阻技術(shù)，其構(gòu)造如下：帶活塞和翼片的抗沖平板 9和帶活塞套的測壓管 8如圖所示，該圖是活塞退出活塞套時(shí) 的分部件示意圖?；钊行脑O(shè)有一細(xì)導(dǎo)水管 a，進(jìn)口端位于平板中心，出口端伸出活塞頭部, 出口

9、方向與軸向垂直。在平板上設(shè)有翼片 b活塞套上設(shè)有窄槽 c。工作時(shí)，在射流沖擊力作用下， 水流 經(jīng)導(dǎo)水管a向測壓管加水。當(dāng)射流沖擊力 大于測壓管內(nèi)水柱對活塞的壓力時(shí)，活塞內(nèi)移，窄槽c關(guān)小，水流外溢減小，使測 壓管內(nèi)水位升高，水壓力增大。反之，活 塞外移，窄槽開大，水流外溢增多，測壓管內(nèi)水位降低，水壓力減小。在恒定射流沖擊下，經(jīng)短時(shí)段的自動(dòng)調(diào)整，即可達(dá)到射流沖擊力和水壓力的平衡狀態(tài)。 這時(shí)活塞處在半進(jìn)半出、 窄槽部分開啟的位置上， 過a流進(jìn)測壓管的水量和過c外溢的水量相等。由于平板上設(shè)有翼片 b,在水流沖擊下，平板帶動(dòng)活塞旋轉(zhuǎn), 因而克服了活塞在沿軸向滑移時(shí)的靜摩擦力。為驗(yàn)證本裝置的靈敏度， 只要

10、在實(shí)驗(yàn)中的恒定流受力平衡狀態(tài)下，人為地增減測壓管中的液位高度，可發(fā)現(xiàn)即使改變量不足總液柱高度的土5?（約0.51mm）,活塞在旋轉(zhuǎn)下亦能有效地克服動(dòng)摩擦力而作軸向位移，開大或減小窄槽c，使過高的水位降低或過低的水位提高，恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。這表明該裝置的靈敏度高達(dá)0.5%，亦即活塞軸向動(dòng)摩擦力不足總動(dòng)量力的5?。三、實(shí)驗(yàn)原理恒定總流動(dòng)量方程為F =QC2V2 -打暢）因滑動(dòng)摩擦阻力水平分力 fx. 0.5%Fx，可忽略不計(jì)，故x方向的動(dòng)量方程化為Fx PcA D29（0- 皿）4即：iQv1x - hc D2 = 04式中：入一一作用在活塞形心處的水深；D活塞的直徑；Q 射流流量；V1x 射

11、流的速度；：1動(dòng)量修正系數(shù)。實(shí)驗(yàn)中，在平衡狀態(tài)下，只要測得流量Q和活塞形心水深 代，由給定的管嘴直徑 d活塞直徑D，代入上式，便可率定射流的動(dòng)量修正系數(shù)值，并驗(yàn)證動(dòng)量定律。其中，測壓管的標(biāo)尺零點(diǎn)已固定在活塞的圓心處，因此液面標(biāo)尺讀數(shù)，即為作用在活塞圓心處的水深。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1、 準(zhǔn)備熟悉實(shí)驗(yàn)裝置各部分名稱、結(jié)構(gòu)特征、作用性能，記錄有關(guān)常數(shù)。2、 開啟水泵打開調(diào)速器開關(guān)，水泵啟動(dòng)23分鐘后，關(guān)閉23秒鐘，以利用回水排除 離心式水泵內(nèi)滯留的空氣。3、調(diào)整測壓管位置 待恒壓水箱滿頂溢流后， 松開測壓管固定螺絲， 調(diào)整方位，要求測 壓管垂直、螺絲對準(zhǔn)十字中心，使活塞轉(zhuǎn)動(dòng)松快。然后旋轉(zhuǎn)螺絲固定好。4、測讀水位 標(biāo)尺的零點(diǎn)已固定在活塞圓心的高程上。 當(dāng)測壓管內(nèi)液面穩(wěn)定后， 記下測 壓管內(nèi)液面的標(biāo)尺讀數(shù)，即 h值。再取平均值。6、改變水頭重復(fù)實(shí)驗(yàn)逐次打開不同高度上的溢水孔蓋，改變管嘴的作用水頭。 調(diào)節(jié)調(diào)速器，使溢流量適中，待水頭穩(wěn)定后，按3-5步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)成果及要求1、記錄有關(guān)常數(shù)。管嘴內(nèi)徑d =cm，活塞直徑 D =cm。2、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)記錄、計(jì)算表，并填入實(shí)測數(shù)據(jù)。六、實(shí)驗(yàn)分析與討論1、 實(shí)測（平均動(dòng)量修正系數(shù)）與公認(rèn)值（一：=1.021.05 ）符合與否，如不符合，試分析原因。2、 帶翼片的平板在射流作用下獲得力矩，這對分析射流