工程的流體力學(xué)試驗(yàn)報(bào)告材料

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案工程流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院： 交通運(yùn)輸工程學(xué)院 班級(jí)： 交 通 設(shè) 備 1206 姓名： 邱瑞玢精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案學(xué)號(hào)：1104120907雷諾數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 觀察水的層流和紊流的形態(tài)及特征；2. 學(xué)習(xí)測(cè)量和計(jì)算流體的雷諾數(shù)和臨界雷諾數(shù)。【實(shí)驗(yàn)原理】雷諾數(shù)是流體慣性力 與黏性力 v2 的比值，它是一個(gè)無(wú)因次化的量。LL22Re = Vl = V l22V /l）l 2雷諾說(shuō)較小時(shí)， 粘滯力對(duì)流場(chǎng)的影響大于慣性力， 流場(chǎng)中流速的擾動(dòng)會(huì)因粘滯力而衰減， 流 體流動(dòng)穩(wěn)定，為層流；反之，若雷諾數(shù)較大時(shí)，慣性力對(duì)流場(chǎng)的影響大于粘滯力，流體流動(dòng) 較不穩(wěn)定，流速的微小變化容易發(fā)展、增

2、強(qiáng)，形成紊亂、不規(guī)則的紊流流場(chǎng)?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1. 緩慢調(diào)節(jié)水量控制閥，觀察透明水管中紅色水流線的變化。觀察水的層流態(tài)、紊流態(tài)的 特征。2. 找出層流和紊流轉(zhuǎn)換臨界點(diǎn)，在臨界點(diǎn)測(cè)量水的流速，往復(fù)測(cè)量三次。3. 根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出水的臨界雷諾數(shù)?！緦?shí)驗(yàn)現(xiàn)象】1. 當(dāng)水流流速較低時(shí)，水管中水流處于層流狀態(tài)，示蹤劑（紅色墨水）呈線狀，無(wú)分散；精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案2. 逐漸開(kāi)大控制閥，水流速度加大，呈線狀流動(dòng)的紅色墨水開(kāi)始出現(xiàn)波動(dòng)，逐漸散開(kāi)，這時(shí)水流處于過(guò)渡狀態(tài)；3. 再開(kāi)大控制閥，水流速度繼續(xù)增大，紅色墨水消失，此時(shí)水流處于紊流狀態(tài)。層流狀態(tài)紊流狀態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果】項(xiàng)目組別1時(shí)間（ s）水量（ mL）流量（

3、 mL/s）60流量均值201200從層流到紊流22011005559.1320125062.513060020從紊流到層流23070023.322.433072024精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案4qv實(shí) 驗(yàn) 中 ，水 流 束 的 特 征 長(zhǎng) 度 l=D=3CM, 流 速 由 公 式 Vv2 求 得 ，得 到DV1=0.032m/s,V2=0.084m/s ， 而 水 在 標(biāo) 準(zhǔn) 大 氣 壓 ， 室 溫 時(shí) 的 動(dòng) 力 粘 度-31.000 10 pa?s ，則雷諾數(shù)VDRe1 =960VDRe2 =2520【結(jié)果分析】查閱資料可知一般管道雷諾數(shù) Re4000 為紊流狀態(tài)， Re2000 4000 為

4、過(guò)渡狀態(tài)。而本次實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的紊流狀態(tài)下的雷諾數(shù)比理論值小，產(chǎn)生誤差的原因?yàn)椋?. 偶然誤差：觀察出現(xiàn)偏差，將水流處于由層流向紊流的過(guò)渡狀態(tài)當(dāng)作紊流狀態(tài)，從而測(cè) 得的水流速度偏小，造成所計(jì)算的雷諾數(shù)偏小。2. 系統(tǒng)誤差：示蹤劑(紅色墨水)很容易在水中擴(kuò)散，當(dāng)處于過(guò)渡狀態(tài)時(shí)，由于水流開(kāi)始 產(chǎn)生攪動(dòng)，從而將紅色墨水打散，擴(kuò)散在水中，造成水流已處于紊流狀態(tài)的假象，導(dǎo)致 誤差產(chǎn)生。文丘里管實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹坑^察文丘里效應(yīng)，學(xué)習(xí)文丘里管測(cè)量流量的原理和方法。【實(shí)驗(yàn)原理】文丘里效應(yīng)，以其發(fā)現(xiàn)者，意大利物理學(xué)家文丘里(Giovanni Battista Venturi )命名。這精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案種效應(yīng)是指在

5、高速流動(dòng)的氣體附近會(huì)產(chǎn)生低壓， 從而產(chǎn)生吸附作用。 利用這種效應(yīng)可以做出 文丘里管。文丘里管在現(xiàn)今科技發(fā)展中得到應(yīng)用，因?yàn)槠渲圃旌途S護(hù)成本比較低。1 2 1 2P1+ 2 v1 + gh1= P2 + 2 v2 + gh2+基于文丘里效應(yīng)制造的設(shè)備，叫做文丘里 xxxx ，如文丘里水膜除塵器、文丘里擴(kuò)散管、文 丘里收縮管、文丘里噴射泵、文丘里流量計(jì)等。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1. 認(rèn)識(shí)文丘里管，并觀察透明文丘里管內(nèi)水流產(chǎn)生的文丘里效應(yīng)。2. 通過(guò)調(diào)節(jié)流量控制閥，設(shè)定高中低三種水流速度，分別測(cè)量對(duì)應(yīng)流速下文丘里管的最大壓差，并且用量杯和秒表分別測(cè)量水流的真實(shí)流量。3. 通過(guò)文丘里管和伯努利方程計(jì)算出水流速度

6、，與用量杯秒表測(cè)量的真實(shí)流速對(duì)比，評(píng)估文丘里管測(cè)量流量的準(zhǔn)確性，討論消除誤差的方法。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】組別時(shí)間/s水量/mLh1/cmh2/cmh/cm12572034.332.81.5220110031.4264.63109502612.213.8數(shù)據(jù)處理】本次實(shí)驗(yàn)中， d1=40mm ， d2=10mm精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案2v+ gh=C 可 求 得h/cmV1(cm/s)V2(cm/s)V1實(shí)測(cè)值(cm/s)1.53.454.42.34.65.994.44.413.810.3164.87.6由伯努利方程P+結(jié)果分析】本次實(shí)驗(yàn)， 由水柱高度差所求得的管內(nèi)流速 （非縮頸處） 均比由水管出水流量所求得

7、的管內(nèi) 流速大，其誤差原因來(lái)源于兩方面：1. 偶然誤差：（1） 在讀取 h1 與h2 的高度值時(shí)，讀書(shū)出現(xiàn)偏差（仰視讀數(shù)，俯視讀數(shù)） ，造成h 存在 偏差，進(jìn)而導(dǎo)致 v1 ，v2 的計(jì)算出現(xiàn)誤差；（2 ） 在用量杯測(cè)取水量時(shí)，量杯的接入滯后于秒表開(kāi)始記時(shí)，導(dǎo)致量杯水量偏少，進(jìn)而 所求得的 v1 實(shí)測(cè)值偏小。2. 系統(tǒng)誤差：實(shí)驗(yàn)室器材老化嚴(yán)重，在文丘里管縮頸與立管連接的地方，漏水較為嚴(yán)重， 也就是說(shuō)， 所測(cè) 得的 h2 要偏小，故 h 偏大，所求得的 v1 ，v2 也隨之偏大。漏水導(dǎo)致從水管末端接入量杯 的水減少，由此求得的 v1 實(shí)測(cè)值也將偏小。要提高文丘里管的測(cè)量精度， 首先應(yīng)該著眼于提高文

8、丘里管的密封性， 使其密封性達(dá)到一個(gè) 相對(duì)來(lái)說(shuō)密閉的狀態(tài)； 其次在文丘里管內(nèi)部， 在主管與縮頸的連接處應(yīng)采用光滑連接， 內(nèi)壁 盡量采用對(duì)流體粘滯力的材料，以減少水頭損失，提高測(cè)量精度。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案皮托管及伯努利方程應(yīng)用實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 學(xué)習(xí)皮托管的使用方法。2. 增強(qiáng)對(duì)伯努利方程的理解和認(rèn)識(shí)?！緦?shí)驗(yàn)原理】1. 伯努利方程： 流體在忽略粘性損失的流動(dòng)中，流線上任意兩點(diǎn)的壓力勢(shì)能、動(dòng)能與位勢(shì)能之和保持不變。 這個(gè)理論是由瑞士數(shù)學(xué)家丹尼爾 - 伯努利在 1738 年提出的，被稱(chēng)為伯努利原理。重力場(chǎng)中 無(wú)粘性流體定常流動(dòng)的能量方程稱(chēng)為伯努利定理。 或稱(chēng)為伯努利方程， 是流體動(dòng)力學(xué)基本方程之

9、一。P+v+gh =C2. 皮托管 皮托管是測(cè)量氣流總壓和靜壓以確定氣流速度的一種管狀裝置， 由法國(guó) H 皮托發(fā)明而得名。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案皮托管的構(gòu)造如圖， 頭部為半球形， 后為一雙層套管。測(cè)速時(shí)頭部對(duì)準(zhǔn)來(lái)流，頭部中心處小頭部后約 3-8D 處的外套管壁上均勻地開(kāi)有一排孔（靜壓孔） ，感受來(lái)流靜壓 p ，經(jīng)外套管 也傳送至壓力計(jì)。皮托管常用在測(cè)量通風(fēng)管道、工業(yè)管道、 爐窯煙道內(nèi)的氣流速度， 經(jīng)過(guò)換算來(lái)確定流量，也 可測(cè)量管道內(nèi)的水流速度。 用皮托管測(cè)速和確定流量， 有可靠的理論根據(jù)， 使用方便、 準(zhǔn)確， 是一種經(jīng)典的廣泛的測(cè)量方法。此外，它也可用來(lái)測(cè)量流體的壓力?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1. 控制水量

10、調(diào)節(jié)閥，分別調(diào)出高中低三種水流速度；2. 在每一種速度下，用皮托管測(cè)量出水管內(nèi)的動(dòng)壓；3. 用量杯和秒表測(cè)量水管內(nèi)的真實(shí)流量；4. 分別計(jì)算出二中不同方法的測(cè)量結(jié)果并比較，討論皮托管測(cè)量流速的優(yōu)勢(shì)和不足?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案組別時(shí)間/s水量(mL)靜壓孔 /cm總壓孔 /cmh/cm15115020.427.77.3210135029.731.51.831060034.5350.5【數(shù)據(jù)處理】2由伯努利方程 P+ 1 v + gh=C 可以推導(dǎo)出 vh ，則得到：2 v 2gV1=119.6cm/s;V2=59.4cm/s;V3=31.1cm/s.由量杯 / 秒表測(cè)得的水流量求得的流速：V1=114.4cm/s;V2=67.1cm/s;V3=29.8cm/s.【結(jié)果分析】由皮托管測(cè)得管內(nèi)水流流速與從管末端通過(guò)量杯/ 秒表測(cè)得的管內(nèi)水流流速有一定的出入。首先這可能源于量杯 / 秒表方法測(cè)水流流速偶然誤差發(fā)生的概率比