重慶大學(xué)流體力學(xué)試驗報告-資環(huán)土木版本教材

1、學(xué)生實驗報告實驗課程名稱流體力學(xué) (II )開課實驗室 城市建設(shè)與環(huán)境工程實驗教學(xué)示范中心學(xué) 院 年級 專業(yè)班學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號開 課 時 間 至 學(xué)年第 學(xué)期總成績教師簽名城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院制學(xué)院年級、專業(yè)、班姓名 成績課程名稱流體力學(xué)（ II ）實驗項目 名稱實驗一 流體靜力學(xué)實驗指導(dǎo)教師教師評語教師簽名：年月日一、實驗?zāi)康?、驗證靜力學(xué)的基本方程；2、學(xué)會使用測壓管與差壓計的量測技能； 3、理解絕對壓強與相對壓強及毛細(xì)管現(xiàn)象； 4、靈活應(yīng)用靜力學(xué)的基本知識進行實際工程量測。二、實驗原理 1、重力作用下不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程 zpc2、靜壓強分布規(guī)律：p p0h式中： z被測點

2、相對于基準(zhǔn)面的位置高度； p被測點的靜水壓強，用相對壓強表示，以下同； p0水箱中液面壓強；液體容重； h被測點在液體中的淹沒深度。3、等壓面原理： 對于連續(xù)的同種介質(zhì)，流體處于靜止?fàn)顟B(tài)時，水平面即等壓面。三、使用儀器、材料 實驗儀器： 測壓管、 U 型測壓管、差壓計 儀器元件：打氣球、通氣閥、放水閥、截止閥、量杯 流體介質(zhì)：水、油、氣實驗裝置如圖：開課實驗室：年月日四、實驗步驟1、熟悉實驗裝置各部分的功能與作用；2、打開通氣閥，保持液面與大氣相通。觀測比較水箱液面為大氣壓強時各測壓管液面高度；3、液面增壓。 關(guān)閉通氣閥、 放水閥、 截止閥， 用打氣球給液面加壓， 讀取各測壓管液面高度， 計算

3、液面下 a、b、c 各點壓強及液面壓強 p0；4、液面減壓。關(guān)閉通氣閥，打開截止閥，放水閥放出一定水量后，讀取各測壓管液面高度， 計算液面下 a、b、c 各點壓強及液面壓強 p0。五、實驗過程原始記錄 （ 數(shù)據(jù)、圖表、計算等 ）1、基本參數(shù)儀器編號：測點標(biāo)高： a， b， c基準(zhǔn)面選在：測點位能： Za， Zb， Zc水溶重： 水N/ 32、記錄計算表實驗條 件次數(shù)水箱液面高程測壓管液 面高程壓強水頭測壓管水頭papbpczapaazbpbbzcp0 01p0 0123p0 0123表1壓強水頭與測壓管水頭測量成果表單位： cmpc實驗條件次數(shù)水箱液面高程 0測壓管 液面高 程H 0- H 0

4、 - H 的平均值p0 0 且 U 型測壓管中 水面與油水交界 面齊平1h123p0 0且 U 型測壓管中 水面與油面齊平1h223油的容重測量與計算成果表表2油容重(N/h1 水 h1 h六、實驗結(jié)果及分析1、在毛細(xì)管現(xiàn)象影響下，測壓管的讀數(shù)如何減少誤差？2、靜止流體中，不同斷面測壓管水頭線如何變化？3、根據(jù)等壓面原理，找出幾個等壓面。4、當(dāng) p0 0，求出 p0絕對壓強與相對壓強；當(dāng) p0 0，求出 p0 的相對壓強、絕對壓強和 真空值。教師評語zpc3、畢托管測定點流速：學(xué)院年級、專業(yè)、班姓名成績課程名稱流體力學(xué)（ II ）實驗項目 名稱實驗二不可壓縮流體恒定流動 能量方程（伯諾里方程）

5、實驗指導(dǎo)教師開課實驗室：年月日教師簽名：年月日、實驗?zāi)康?、掌握均勻流的壓強分布規(guī)律以及非均勻流的壓強分布特性；2、驗證不可壓縮流體恒定流動中各種能量間的相互轉(zhuǎn)換；3、學(xué)會使用測壓管與測速管測量壓強水頭、流速水頭與總水頭；4、了解畢托管測速原理。、實驗原理1、均勻流斷面壓強分布規(guī)律：2、不可壓縮流體恒定流動能量方程：式中： z 被測點相對于基準(zhǔn)面的位置高度；p被測點的靜水壓強，p 為壓強水頭；p s 為滯止點的壓強，用相對壓強表示；流速水頭為動能修正系數(shù)；2g液體容重；hw 兩斷面間的水頭損失；h 兩斷面間的測壓管水頭差； 比托管修正系數(shù)三、使用儀器、材料 能量方程實驗儀由自循環(huán)供水器、恒壓水

6、箱、溢流板、穩(wěn)水孔板、可控硅無極調(diào)速器、實驗 管道、接水盒、回水管、測壓計等組成，如圖 1 所示。1.自循環(huán)供水器； 2.實驗臺； 3可控硅無極調(diào)速器； 4.溢流板； 5.穩(wěn)水孔板； 6.恒壓水箱； 7.測壓計； 8. 滑動測量尺 9. 測壓管； 10.實驗管道； 11. 測壓點； 12. 畢托管； 13. 流量調(diào)節(jié)閥。四、實驗步驟1、熟悉實驗儀器，分清普通測壓管和畢托管測壓管及兩者功能上的區(qū)別。2、啟動電源供水， 排凈實驗管道內(nèi)的空氣后關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥， 檢查所有的測管液面是否齊平； 若不平需查明原因并予以排除（容許誤差1mm ）。3、全開流量調(diào)節(jié)閥 13，使測壓管 19 液面盡可能接近標(biāo)尺零

7、點，待流動穩(wěn)定后先測記流量并 根據(jù)要求記錄各測管液面讀數(shù)入表 1、 2 中。4、實驗完成后先關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥13，檢查所有的測壓管液面是否齊平；若不平表明實驗有瑕疵，應(yīng)排除故障重新實驗。確認(rèn)無誤后關(guān)閉電源，將儀器恢復(fù)到實驗前狀態(tài)。五、實驗過程原始記錄 （ 數(shù)據(jù)、圖表、計算等 ）1、 基本參數(shù)：水箱液面高程 0cm，上管道軸線高程z 上 cm，下管道軸線高程 z 下cm管道直徑： d1， d 2，d32、 記錄計算：體積：V=3cm，測流時間： t= s，流量：Q= cm3/s表1測點液面讀數(shù)與斷面能量轉(zhuǎn)換測量記錄計算表單位：測壓管水測壓管水壓強水頭流速水頭頭位置水頭總水頭頭差總水頭差測點2Zp2

8、gzpH(z p)H23457913151719表2畢托管測速記錄計算表測點編號6/78/912/1314/1516/1718/19畢托管讀數(shù)(cm)測壓管讀數(shù)(cm)測點流速水頭(cm)測點流速(cm/s)3、 繪制測壓管水頭線、總水頭線六、實驗結(jié)果及分析1、均勻流斷面測壓管水頭、壓強分布與非均勻流斷面測壓管水頭與壓強分布是否相同？2、實際流體測壓管水頭沿程是否可以升高？總水頭沿程如何變化？各部分能量如何進行轉(zhuǎn) 換？3、當(dāng)流量增加時，測壓管水頭線如何變化？4、如何利用現(xiàn)有的測壓管與測速管測量某點的點流速？5、比托管測定的流速是否準(zhǔn)確？原因何在？學(xué)院年級、專業(yè)、班姓名成績課程名稱流體力學(xué)( I

9、I )實驗項目 名稱實驗三不可壓縮流體恒定流動動量定律實驗指導(dǎo)教師教師評語教師簽名：年月日開課實驗室：年月日、實驗?zāi)康?、驗證不可壓縮流體恒定流的動量方程；2、了解活塞式動量定律實驗儀原理與構(gòu)造，進一步啟發(fā)與培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力。、實驗原理不可壓縮流體恒定流動動量方程： F Q( 2 2 1 2)忽略滑動摩擦阻力，則式左為FxpcAhc D 24式右為： Q 0 1 1x即： hc D 2 Q 1 1x4則：FxQ 1x式中：D活塞直徑；4 hcD2Q 1xhc活塞形心水深；管嘴出流量，即射流流量；1x 管嘴出流流速，即射流流速；動量修正系數(shù)；Fx 射流對活塞沖擊力；液體密度。實驗中，在平衡狀

10、態(tài)下，只要測得流量Q和活塞形心水深 hc，由給定的管嘴直徑 d 和活塞直徑 D，代入上式，便可驗證動量方程，并率定射流的動量修正系數(shù)值。其中，測壓管的標(biāo)尺零 點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。三、使用儀器、材料實驗儀器：自循環(huán)供水系統(tǒng)、帶活塞的測壓管 儀器元件：放水閥、測壓管管嘴水箱帶活塞測壓管水位調(diào)節(jié)閥抗沖平板流體介質(zhì)：水循環(huán)水泵圖2 動量方程實驗儀水閥 水閥四、實驗步驟1、熟悉實驗裝置各部分名稱、結(jié)構(gòu)特征，作用性能，記錄有關(guān)常數(shù)。2、啟動供水系統(tǒng)，打開調(diào)速器開關(guān)，水泵啟動23 分鐘后，關(guān)閉 2 3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

11、位置： 待恒定水箱溢流后， 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)十字中心且十字中心水平線應(yīng)與標(biāo)尺零點重合，并使活塞轉(zhuǎn)動輕快；然后擰緊螺絲。4、測讀水位：標(biāo)尺的零點已固定在活塞園心的高程上。當(dāng)測壓管內(nèi)液面穩(wěn)定后，記錄測壓管 內(nèi)液面標(biāo)尺讀數(shù)，即 hc 值以及恒定水箱液面讀數(shù) H。5、測定流量： 利用體積時間法， 在上回水管的出口處測量射流流量。 測流時間要求盡可能長。6、根據(jù)測試數(shù)據(jù)現(xiàn)場計算結(jié)果，要求1 介于 1.021.05 間。7、改變水頭重復(fù)實驗： 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 35 步驟重復(fù)進行實

12、驗。8 、實驗完成后先關(guān)閉關(guān)閉電源，將儀器恢復(fù)到實驗前狀態(tài)。五、實驗過程原始記錄 （ 數(shù)據(jù)、圖表、計算等 ）1、基本參數(shù)：管嘴內(nèi)徑： d= ，活塞直徑： D=, 管嘴型形心高程： 0 m2 、記錄計算：次 序體積V3 (m3)時間 t(s)流量 Q（m3/ s）活塞 作用 水頭 hc（m）恒定水 箱液面 高程H1（m）管嘴作用 水頭H0（m）射流 流速4Qd2 （m/s）動量力Fxhc D2x c 4(N)動量修正系數(shù) 流量系數(shù)123456六、實驗結(jié)果及分析1、動量修正系數(shù)是否等于 1，為什么？2、帶翼片的平板在射流作用下獲得力矩，這對分析射流沖擊無翼片的平板沿x 方向的動量方程有無影響，為什

13、么？3、滑動摩擦力為什么可以忽略不計？試用實驗驗證。學(xué)院年級、專業(yè)、班姓名成績課程名稱流體力學(xué)（ II ）實驗項目 名稱實驗四局部水頭損失實驗指導(dǎo)教師開課實驗室：年月日評語教師教師簽名：年月日、實驗?zāi)康?、掌握三點法、四點法量測局部阻力系數(shù)的技能；2、驗證圓管突然擴大局部阻力系數(shù)公式及突然縮小局部阻力系數(shù)經(jīng)驗公式；3、加深對局部阻力損失機理的理解。二、實驗原理1、能量守恒：hj1 iz11 12i i22gzpizi2ghf1i1i2、突然擴大：實測： hj1 2z1p11 12 2gz2p22 22 2ghf12ehj1 2211，2g ，其中：hf1212 hf2 3理論（包達(dá)公式） ：1

14、 AA12hj 1 12 e 2g3 、突然縮?。簩崪y： hj4 5z4 p4s hj4 55 52 ， 2g ，經(jīng)驗：s 0.5 124g42z5其中：p5hf4BA5A4hjss5 52 2ghf4 Bh fB 512hf3 4 ， hfB5hf5 62 5 5s 2g三、使用儀器、材料實驗儀器： 自循環(huán)供水系統(tǒng)、突然擴大與突然縮小實驗管道 儀器元件：測壓管、滑動量尺等流體介質(zhì)：水、氣圖3 局部阻力實驗儀四、實驗步驟1、熟悉實驗儀器，記錄有關(guān)參數(shù)。2、打開電源供水， 待恒壓水箱溢流后全開流量調(diào)節(jié)閥， 排除實驗管道內(nèi)氣體； 排凈后關(guān)閉調(diào) 節(jié)閥，檢查測壓管液面是否齊平（允許誤差1mm）。3、全

15、開流量調(diào)節(jié)閥，待流量穩(wěn)定后測記流量、測壓管液面讀數(shù)。注意：擴大管道中2、3、4點測壓管液面讀數(shù)應(yīng)反應(yīng) h2 h3 h4, 不可相等，更不可后點測管讀數(shù)大于前點測管讀數(shù)；且hf2-3 hf3-4 。4、調(diào)節(jié)流量 4 次，照步驟 3 再行測試。5、關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，再次檢查測壓計液面是否齊平，若否，需重新實驗；若是，關(guān)閉電源， 將儀器恢復(fù)到實驗前狀態(tài)。五、實驗過程原始記錄 （ 數(shù)據(jù)、圖表、計算等 ）1、基本參數(shù)、常數(shù)：管道直徑：d1=cm； d2=d3=d4=； d5=d6=L1-2=12 ； L2-3 =24 ； L3-4 =12 ； 局部阻力系數(shù)（理論、經(jīng)驗） ：2測點間距：L4-b=6 ； L

16、b-5 =6 ；L5-6=6 1AA120.5 1 A5A42、記錄計算：表 1 局部水頭損失實驗數(shù)據(jù)記錄表 單位：序 號體積V3 ( )時間 t(s)流量Q3 （ /s ）測壓管讀數(shù)12345612345表 2 局部水頭損失實驗計算表 單位：阻 力 形 式序 號流量Q （ 3/s ）前斷面后斷面前后 斷面沿 程阻力損失 hf實測局 部阻力 損失值 hj實測局 部阻力 系數(shù)理論局 部阻力 損失值 hj22g總水 頭 H22g總水 頭 H突 然 擴 大12345突 然 縮 小12345六、實驗結(jié)果及分析1、結(jié)合實驗成果，分析比較突擴與突縮在相應(yīng)條件下的局部損失大小關(guān)系；2、不同 Re 的突擴 是

17、否相同 ?3、在管徑比變化相同的條件下，其突擴是否定大于突縮 ？4、結(jié)合流動儀演示的水力觀象， 分析局部阻力損失機理何在？產(chǎn)生突擴與突縮局部損失阻力 損失的主要部位在哪里 ?怎樣減小局部阻力損失 ?評語A 2 gH 0收縮系數(shù)：AcAdcd2流速系數(shù)：阻力系數(shù)：21學(xué)院年級、專業(yè)、班姓名成績課程名稱流體力學(xué)（ II ）實驗項目 名稱實驗五孔口與管嘴出流實驗指導(dǎo)教師開課實驗室：年月日教師教師簽名：年月日、實驗?zāi)康?、掌握孔口與管嘴出流的流量系數(shù)、流速系數(shù)、側(cè)收縮系數(shù)、局部阻力系數(shù)的量測技能；2、通過測試，了解進口形狀對孔口管嘴出流能力的影響。二、實驗原理流量系數(shù) ：三、使用儀器、材料實驗儀器：

18、自循環(huán)供水系統(tǒng)、孔口與管嘴 儀器元件：測壓管、游標(biāo)卡尺、防濺旋板、移動觸頭等 流體介質(zhì)：水、氣6. 穩(wěn)水孔板；圖內(nèi)小字標(biāo)號 1#喇叭口管嘴， 2#直角進口管嘴， 3#錐形管嘴， 4#孔口）；8. 檔水旋板； 9.測量孔口射流收縮直徑7. 孔口管嘴的移動觸頭； 10. 上回水槽； 11. 標(biāo)尺； 12. 測壓管。四、實驗步驟1、熟悉實驗儀器，記錄有關(guān)參數(shù)。2、啟動電源供水， 待恒壓水箱溢流后打開 1#圓角管嘴， 恒定液面穩(wěn)定后測記恒定液面高程標(biāo) 尺讀數(shù) H1、流量 Q，完畢后堵塞 1#管嘴。3 、依照上法， 打開 2#管嘴，測記恒定液面高程標(biāo)尺讀數(shù) H1及流量 Q,觀察和量測直角管嘴出 流時的真空度，完畢后堵塞 2#管嘴。4、打開 3#圓錐形管嘴，測記 H1 及 Q，完畢后堵塞 33 管嘴。5、打開 4#孔口，觀察孔口出流現(xiàn)象，測定H1 及 Q，并照下述方法測記孔口收縮斷面直徑：松開孔口兩邊的移動觸頭螺絲，先移動一邊觸頭將其與水股切向接觸后旋緊螺絲，再移動另一邊觸 頭使之與水股切向接觸并旋緊螺絲，然后用檔水旋板關(guān)閉孔口，用卡尺測量觸頭間距，即為射流 直徑。五、實驗過程原始記錄 （ 數(shù)據(jù)、圖表、計算等 ）1、記錄計算有關(guān)參數(shù)：圓角管嘴d1=cm ,出口高程讀數(shù)z1 z2cm直角管嘴d 2=cm ,圓錐管嘴d 3=cm ,出口高程讀數(shù)z3 z4cm孔口d 4=cm