流動(dòng)狀態(tài)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、中國石油大學(xué)（華東）工程流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)日期：20140509成績： 班級(jí)：石工1207學(xué)號(hào)：12021317姓名： 鄭超 教師：李成華同組者：李威昌韋馨林實(shí)驗(yàn)六、流動(dòng)狀態(tài)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y定液體運(yùn)動(dòng)時(shí)的沿程水頭損失（hf）及斷面的平均流速；在雙對數(shù)坐標(biāo)上繪制流態(tài)（hf-v ）曲線圖，找出下臨界點(diǎn)并計(jì)算臨界雷諾數(shù)的值。二、實(shí)驗(yàn)裝置本室驗(yàn)的裝置如圖所示。本實(shí)驗(yàn)所用的設(shè)備有流態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置、量筒、秒表、溫度計(jì)及粘 溫表。在圖1-6-1橫線上正確填寫實(shí)驗(yàn)裝置各部分的名稱圖1-6-1流態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置1穩(wěn)壓水箱；2.進(jìn)水管；3.溢流管；4.實(shí)驗(yàn)管路；5.壓差計(jì)；6.流量調(diào)節(jié)閥；7.回流管線；8.實(shí)驗(yàn)臺(tái)；9.

2、蓄水箱；10.抽水泵；11.出水管三、實(shí)驗(yàn)原理填空液體在同一管道中流動(dòng)，當(dāng)速速不同時(shí)有層流、紊流兩種流動(dòng)狀態(tài)。層流 的 特點(diǎn)是質(zhì)點(diǎn)互不摻混，成線狀流動(dòng)。在 紊流一中流體的各質(zhì)點(diǎn)相互摻混，有脈動(dòng)現(xiàn)象。不同的流態(tài)，其沿程水頭損失 與斷面平均速度的關(guān)系也不相同。層流的沿程水頭損 失與斷面平均流速的一次方 成正比；紊流的沿程水頭損失與斷面平均速度的m次方成正 比(m= 1.75-2.0 )。層流與紊流之間存在一個(gè)過渡區(qū)，它的沿程水頭損失與斷面平均 流速關(guān)系與層流、紊流的不同。當(dāng)穩(wěn)壓水箱一直保持溢流時(shí)，實(shí)驗(yàn)管路水平放置且管徑不變，流體在管內(nèi)的流動(dòng)為 穩(wěn)定流 此種情況下0=2。那么從A點(diǎn)到B點(diǎn)的沿程水頭損

3、失為。f，可由能流量方程導(dǎo) 出：h= (Z + P + 圮)-(Z + P + %f 1 Y 2g 2 y 2g=(z + P) (z + P) = h h = Ah、h2分別是A點(diǎn)、B點(diǎn)的測壓管水頭，由,壓差計(jì) 中的兩個(gè)測壓管讀出。3.雷諾數(shù)(Reynolds Number)判斷流體流動(dòng)狀態(tài)。雷諾數(shù)的計(jì)算公式為：p Dv Re =vD 圓管內(nèi)徑；v 斷面平均速度；v 運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)當(dāng)Re Re(上臨界雷諾數(shù))為紊流，Re =400012000之間。cc四、實(shí)驗(yàn)要求有關(guān)常數(shù)：實(shí)驗(yàn)裝置編號(hào)：No.9實(shí)驗(yàn)管內(nèi)徑：D= 10 _cm；水溫：T= 188 C；水的密度：P = 0.998 g/cm3；動(dòng)

4、力粘度系數(shù)：目=1.0299 mPa- s；運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)：V = 0.0103 cm2/s0 2、以表1-6-1中的第一組數(shù)據(jù)為例，寫出計(jì)算實(shí)例(包含計(jì)算公式、數(shù)據(jù)及結(jié)果)。(1 )沿程水頭損失：hf =h2-h1=57.6-16.5=41.1cm運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)：v =p /p =1.0299*10-3*104/998=0.0103cm2/s流量：Q =950/12.00=79.17 ml/s斷面平均速度：v =Q/(n D2/4)=79.17/ (3.14*1.02/4) =100.8cm/s雷諾數(shù)：Re =Dv/v =0.01*1.008/(0.0103*10-4)=97913.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

5、處理見表1-6-1。表1-6-1流動(dòng)狀態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄處理表次數(shù)h/cmh2/cmV/mlt/sQ/ml/sv/cm/shf/cmRe157.616.595012.0079.17100.841.19791267.648.591017.5751.7966.019.16406372.463.892028.1832.6541.68.64038472.765.391031.1229.2437.37.43617573.467.593034.9326.6233.95.93293674.070.276034.9721.7327.73.82688774.271.369034.9619.7425.12.92441

6、874.472.373041.8117.4622.22.12159974.573.077049.2515.6319.91.519341074.773.674058.5312.6416.11.115641175.074.154055.919.6612.30.911951275.074.449066.417.389.40.69131375.274.751085.195.997.60.57401475.475.034080.344.235.40.45231575.475.1330102.283.234.10.33994、在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制*-，的關(guān)系曲線圖流動(dòng)狀態(tài)曲線5、確定下臨界點(diǎn)，找出臨界點(diǎn)速

7、度匕，并寫出計(jì)算臨界雷諾數(shù)Re。的過程。v =21.8cm/sRe =Dv/v =0.01*0.218/(0.0103*10-4)=2116五、實(shí)驗(yàn)步驟填空正確排序.將流量調(diào)節(jié)閥打開，直至流量最大；1).熟悉儀器，打開開關(guān)12啟動(dòng)抽水泵；8).關(guān)閉水泵電源和流量調(diào)節(jié)閥，并將實(shí)驗(yàn)裝置收拾干凈整齊。.待管內(nèi)液體流動(dòng)穩(wěn)定后，用量筒量測水的體積，用秒表測出時(shí)間。記錄水的體積及 所用(2).向穩(wěn)壓水箱充水使液面恒定，并保持少量溢流；(7).測量水溫，利用水的粘溫表(見附錄B)查出動(dòng)力粘度系數(shù)P、目；(3 ).在打開流量調(diào)節(jié)閥前，檢查壓差計(jì)液面是否齊平。若不平，則須排氣；的時(shí)間，同時(shí)讀取壓差計(jì)的液柱標(biāo)高；

8、(6).然后再調(diào)小流量。在調(diào)流量的過程中，要一直觀察壓差計(jì)液面的變化，直到調(diào)至合適 的壓差。再重復(fù)步驟5,共測18組數(shù)據(jù)；六、注意事項(xiàng)1、在實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程中，要求穩(wěn)壓水箱始終保持少量溢流；2、本實(shí)驗(yàn)要求流量從大到小逐漸調(diào)整，同時(shí)實(shí)驗(yàn)過程的中流量調(diào)節(jié)閥閥不得逆轉(zhuǎn)：3、當(dāng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到過渡段和層流段時(shí)，要特別注意流量調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)幅度一定要小， 使得流量及壓差的變化間隔要??；4、實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分配要合理，在層流、紊流段各測五個(gè)點(diǎn)，過渡狀態(tài)6-8個(gè)點(diǎn)。七、問題分析液體流動(dòng)狀態(tài)及其轉(zhuǎn)變說明了什么本質(zhì)問題？答：說明了液體的流動(dòng)存在阻力，層流狀態(tài)時(shí)粘性切應(yīng)力占主導(dǎo)，主要表現(xiàn)為液體的摩 擦和變形，紊流狀態(tài)時(shí)核心區(qū)中附加切

9、應(yīng)力占主導(dǎo)，主要表現(xiàn)為液體質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)烈的紊動(dòng)和 摻混，臨界狀態(tài)則表現(xiàn)為紊流到層流的過渡。兩種流態(tài)的轉(zhuǎn)變說明了流體流動(dòng)阻力從量 變到質(zhì)變的發(fā)展過程。為什么在確定下臨界雷諾數(shù)Re c的實(shí)驗(yàn)過程中要求從大流量到小流量慢慢調(diào)節(jié)，且中間 不得逆轉(zhuǎn)？答：因?yàn)閺膶恿鬟^渡到紊流與從紊流到層流，臨界流速不同，相應(yīng)的臨界雷諾數(shù)也不同。 因?yàn)橄屡R界流速比較穩(wěn)定，所以工程中規(guī)定從紊流過渡到層流的較低臨界值作為判別流態(tài) 的依據(jù)。慢慢調(diào)節(jié)的目的是為了保持變化的連續(xù)性，中間不得逆轉(zhuǎn)是因?yàn)樯舷屡R界雷諾數(shù) 不同。為什么將臨界雷諾數(shù)Re c作為判斷流態(tài)的準(zhǔn)數(shù)？你的實(shí)測值與標(biāo)準(zhǔn)是否接近？答：臨界雷諾數(shù)反應(yīng)了流體的慣性力與粘性力之比，當(dāng)管徑或者流動(dòng)介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)， 臨界流速會(huì)發(fā)生變化，而雷諾數(shù)綜合了流速，流體物性和管徑對流態(tài)的影響，所以當(dāng)管 徑或者流動(dòng)介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，下臨界雷諾數(shù)基本不變，所以將臨界雷諾數(shù)作為判斷流態(tài) 的準(zhǔn)數(shù)。我的實(shí)測值與標(biāo)準(zhǔn)比較接近。八、心得體會(huì)通過這次實(shí)驗(yàn)，