流體流動阻力的測定

流體流動阻力的測定第1頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1

實驗內(nèi)容測定流體在特定材質(zhì)和粗糙度的直管中流動的阻力摩擦系數(shù)λ，并確定λ和Re之間的關系；測定流體通過閥門或彎頭時的局部阻力系數(shù)。第2頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2

實驗原理由于流體粘性的存在，流體在流動的過程中會發(fā)生流體間的摩擦，從而導致阻力損失。層流時阻力損失的計算式是由理論推導得到的；湍流時由于情況復雜得多，未能得出理論式，但可以通過實驗研究，獲得經(jīng)驗的計算式。第3頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.2.1尋找影響過程的主要因素

（1）問題的提出

hf=f(d,u,ρ,μ,l,ε)

若每個自變量的數(shù)值依次變化10次，而其它自變量保持不變，測取hf

的值。6個自變量，根據(jù)正交網(wǎng)絡法規(guī)劃，實驗次數(shù)將達106

。

第4頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）能否減少實驗次數(shù)

量綱分析法是通過將變量組合成無量綱數(shù)群，從而研究無量綱數(shù)群之間的關系，大大減少實驗自變量的個數(shù)，大幅度地減少實驗次數(shù)。第5頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月基本物理量、導出物理量量綱：是物理量（測量）單位的種類?；玖烤V：基本物理量的量綱。如，在流體力學中，[L]、[M]、[T]。導出量綱：由基本量綱經(jīng)公式推導而出，稱為導出量綱。無量綱準數(shù)：又稱無量綱數(shù)群，由若干個物理量組合得到一個復合物理量，其量綱的指數(shù)為零。(3)幾個基本概念第6頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.2簡化工程處理方法

(1)π定理在物理方程量綱一致性的條件下，任何一個方程都可化為無量綱方程；無量綱方程的變量總數(shù)=（原方程變量總數(shù)－基本量綱數(shù)）。原方程變量總數(shù)：7個基本量綱數(shù)：3個[L]、[M]、[T]無量綱數(shù)群的個數(shù)π=7-3=4個hf=f(d,u,ρ,μ,l,ε)

第7頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.3量綱分析法規(guī)劃實驗由π定理：

hf=f(d,u,ρ,μ,l,ε)→π4=f（π1

，π2，π3

）

d--[L]u--[LT-1]ρ–[ML-3]μ--[ML-1T-1]ε--[L]hf--[L2T-2]第8頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月π1=π2=π3=π4=具體推導見課本24頁第9頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月由量綱分析法可將對下式的研究轉化成對無量綱數(shù)群之間關系的研究hf=f(d,u,ρ,μ,l,ε)→π4=f（π1

，π2

，π3

）

即：第10頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

從而，實驗工作量大大降低。

實驗次數(shù)將從106

次實驗→103次實驗，

實驗次數(shù)又將從次實驗→次實驗若實驗設備是水平直管：成正比與dlhf/→第11頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.4量綱分析法優(yōu)點：由此及彼，由小見大。即：只要無量綱數(shù)群的值相等，阻力系數(shù)λ相等。

不是萬能的:(1)降低的工作量有限無量綱方程的變量總數(shù)＝原方程變量總數(shù)－基本量綱數(shù)

4＝7－3(2)必須對研究的過程有足夠的了解（多一個變量或少一個變量都不行）第12頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

實驗操作變量：流量—閥門開度—流速u—流量計：2個壓差計

ρ

：溫度計配上泵、變頻器、水槽、管路、閥門、管件組合成如下實驗流程圖對于1.2.5實驗規(guī)劃方法第13頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3實驗流程圖第14頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

差壓變送器工作原理

來自雙側導壓管的差壓直接作用于變送器傳感器雙側隔離膜片上，通過膜片內(nèi)的密封液傳導至測量元件上，測量元件將測得的差壓信號轉換為與之對應的電信號傳遞給轉換器，從而以標準電信號輸出。第15頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月平時兩個平衡閥都是打開，只有測量是關閉第16頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.4實驗步驟(1)打開兩個平衡閥、四個引壓閥，關閉出口閥，啟動泵。(2)排氣順序如下：

a.總管排氣將出口控制閥“打開—關閉”重復三次后，再打開總管排氣閥“打開—關閉”重復三次；

b.引壓管排氣分別打開四個壓差計排氣閥“打開—關閉”重復三次；

c.壓差計排氣關閉兩個平衡閥，分別打開四個壓差計排氣閥，“打開—關閉”重復三次；第17頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

(3)檢驗氣體是否排凈:

讀取壓差計的讀數(shù)讀取流量計的讀數(shù)第18頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)實驗布點:大流量少布點，小流量多布點。（為什么？）(5)實驗順序:從大流量開始做到小流量。第19頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5原始數(shù)據(jù)記錄

1.5.1一次性原始數(shù)據(jù)記錄

L=d直=d局=t水=

第20頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.2原始數(shù)據(jù)表序流量光滑管壓差彎頭壓差流量粗糙管壓差閥門壓差號l/sKPaKPal/sKPaKPa1 2 3 4 56789101112131415

第21頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月幾點說明：1.在雙對數(shù)坐標紙上作圖2.有效數(shù)字的要求按照儀表刻度讀得準確值和估計值第22頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月λ與Re及ε／d的關系圖第23頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月注意事項(1)平時兩個平衡閥都是打開，只有測量是關閉。(2)大流量少布點，小流量多布點(3)從大流量開始做到小流量。

第24頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1.流體流動阻力測定1.1實驗內(nèi)容1.1.11.1.2

1.2實驗原理1.2.11.2.21.2.31.3實驗流程圖1.4實驗注意事項1.5實驗步驟1.5.11.5.21.5.3