流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 朱紅青 實(shí)驗(yàn)一 能量方程實(shí)驗(yàn) 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 朱紅青 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?解它們之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系 量和流速等水力學(xué)參數(shù)的測(cè)試技能，并對(duì)其進(jìn)行比較 實(shí)驗(yàn)原理 本實(shí)驗(yàn)采用一種稱之為伯努利實(shí)驗(yàn)儀的簡(jiǎn)單裝置，實(shí)驗(yàn)觀察不可壓縮流體在導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，各種形式機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，并驗(yàn)證機(jī)械能守恒方程（伯努利方程）。通過實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)流體流動(dòng)過程基本原理的理解。流體在流動(dòng)時(shí)具有位能、動(dòng)能、壓力能、內(nèi)能，另還由于流體流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生阻力，因而損耗一部分機(jī)械能，當(dāng)流體在導(dǎo)管內(nèi)作定常流動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)管的各截面之間的的各種形式機(jī)械能的變化規(guī)律，可由穩(wěn)定流動(dòng)總能量基本方程來表達(dá)。 實(shí)驗(yàn)儀器 1穩(wěn)壓水槽 2實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管 3出口調(diào)節(jié)閥 4靜壓頭測(cè)量管 5沖壓頭測(cè)量管 實(shí)驗(yàn)步驟 水箱供水，使水有適量的溢流關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，看槽內(nèi)液面是否平齊。實(shí)驗(yàn)前一定要將實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管和測(cè)壓管中的空氣泡排除干凈 量液體處于靜止?fàn)顟B(tài)下各測(cè)試點(diǎn)（ A、 三點(diǎn)）的壓強(qiáng) 察液體在流動(dòng)情況下的各測(cè)試點(diǎn)的壓頭變化 量流體在不同流量下的各測(cè)試點(diǎn)的靜壓頭，動(dòng)壓頭和損失壓頭 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 泵啟動(dòng) 23分鐘后，短暫關(guān)閉 23秒鐘，以利用回水排除離心式水泵內(nèi)滯留的空氣 溢流量適中，待水頭穩(wěn)定后才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 預(yù)習(xí)和思考題 析未將空氣排凈對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響？ 為何一定要緩慢調(diào)節(jié)閥的開啟度？ 你解釋原因。 試做總結(jié)。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 容、步驟 出能量方程表達(dá)方式，并說明能量方程各項(xiàng)物理意義 實(shí)驗(yàn)二 動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn) 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 朱紅青 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?量、出射角度、動(dòng)量矩等因素間相關(guān)性的分析研究，進(jìn)一步掌握液體動(dòng)力學(xué)的動(dòng)量定律守恒特性 造，進(jìn)一步啟發(fā)與培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力 實(shí)驗(yàn)原理 恒定總流動(dòng)量方程為 因滑動(dòng)摩擦阻力水平分力 ，可忽略不計(jì)，在 式中： 作用在活塞圓心處的水深； 活塞的直徑； 射流的速度； 射流的速度； 動(dòng)量修正系數(shù)。 實(shí)驗(yàn)中，在平衡狀態(tài)下，只要測(cè)量流量 Q、測(cè)壓管液柱，由給定的管嘴直徑 ，便可驗(yàn)證動(dòng)量方程并確定射流的動(dòng)量修正系數(shù)值，其中，測(cè)壓管的標(biāo)尺零點(diǎn)已固定在活塞的圓心處。標(biāo)尺的液面讀數(shù)，即為作用在活塞圓心處的水深。 2 0114 122 實(shí)驗(yàn)儀器 自循環(huán)供水裝置 1由離心式水泵和蓄水箱組合而成 ，如下圖所示 實(shí)驗(yàn)步驟 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) 開調(diào)速器開關(guān)，水泵啟動(dòng) 23分鐘后，短暫關(guān)閉 23秒鐘，以利用回水排除離心式水泵內(nèi)滯留的空氣 尺的零點(diǎn)已固定在活塞圓心的高程上。當(dāng)測(cè)壓管內(nèi)液面穩(wěn)定后，記下測(cè)壓管內(nèi)液面的標(biāo)尺讀數(shù)，即 用體積時(shí)間法，在上回水管的出口處測(cè)量射流的流量，流量時(shí)間根據(jù)流速定。利用量筒接水，并測(cè)量其體積 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，按上述步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 泵啟動(dòng) 23分鐘后，短暫關(guān)閉 23秒鐘，以利用回水排除離心式水泵內(nèi)滯留的空氣 溢流量適中，待水頭穩(wěn)定后才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 預(yù)習(xí)和思考題 什么？ 說明原因。 與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較。計(jì)算實(shí)測(cè)值與計(jì)算值間的誤差。分析產(chǎn)生誤差的原因。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 容、步驟 實(shí)驗(yàn)三 雷諾實(shí)驗(yàn) 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 朱紅青 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理 流體流動(dòng)有兩種不同的狀態(tài)，層流和紊流，用雷諾數(shù)來判斷流態(tài) 液體在管道中的平均流速（ m/s） d 管道內(nèi)徑（ m） 液體密度（ 液體動(dòng)力粘度（ ） 液體運(yùn)動(dòng)粘度（ /s） 實(shí)驗(yàn)儀器 雷諾實(shí)驗(yàn)涉及的水箱 、 雷諾試管 、 閥門 、 伯努利（ 能量 ） 方程實(shí)驗(yàn)管道 、 孔板流量計(jì)試驗(yàn)管道 、文丘里管 、 局部阻力試管 、 皮托管和計(jì)量水箱等 ，并自備秒表和溫度計(jì) 。 實(shí)驗(yàn)步驟 啟水泵，打開雷諾水箱下面控制的閥門，使水箱注滿水，保持水箱少量溢流，如溢流過大，請(qǐng)調(diào)正桌面上的溢流閥門 開顏料水控制閥，使顏料水從注入針中流出，顏料水和雷諾試管中的水將迅速混合成均勻的淡顏色水，此時(shí)，雷諾試管中的水為紊流；隨著出水閥門的不斷關(guān)小，顏料水與雷諾試驗(yàn)管中的水的滲混程度逐漸減弱，直至顏料水在雷諾試管中成一條清晰地線流，此時(shí)，雷諾試管中的水為層流流動(dòng)，稱為層流 開出水閥門，再逐漸關(guān)閉出水閥門，直至能開始保持雷諾試管內(nèi)顏料水處于層流狀態(tài)。測(cè)量體積流量和水溫，并求出相應(yīng)的雷諾數(shù) 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 泵啟動(dòng) 23分鐘后，短暫關(guān)閉 23秒鐘，以利用回水排除離心式水泵內(nèi)滯留的空氣 溢流量適中，待水頭穩(wěn)定后才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 預(yù)習(xí)和思考題 320作為臨界雷諾數(shù)？ 徑 、管長等與雷諾數(shù)的關(guān)系？ 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 容、步驟 實(shí)驗(yàn)四 沿程阻力實(shí)驗(yàn) 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 朱紅青 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?同雷諾數(shù)下的變化情況 實(shí)驗(yàn)儀器 雷諾實(shí)驗(yàn)涉及的水箱 、 雷諾試管 、 閥門 、伯努利 （ 能量 ） 方程實(shí)驗(yàn)管道 、 孔板流量計(jì)試驗(yàn)管道 、 文丘里管 、 局部阻力試管 、皮托管和計(jì)量水箱等 、 并自備秒表和溫度計(jì) 。 實(shí)驗(yàn)步驟 時(shí)針方向）流量調(diào)節(jié)閥、溢流閥、放水閥，再開啟水泵給各水箱上水，使各水箱處于溢流狀態(tài)，以保證測(cè)量水位穩(wěn)定。 時(shí)針方向）流量調(diào)節(jié)閥，排出測(cè)試管段內(nèi)空氣，直到測(cè)壓計(jì)的所有玻璃管水位高度一致。 預(yù)先估計(jì)，使閥在全關(guān)到全開即： 00調(diào)出 6同時(shí)觀察測(cè)壓計(jì)。當(dāng)液柱穩(wěn)定后關(guān)閉放水閥，記錄所測(cè)管段進(jìn)出口玻璃管液位及計(jì)量水箱接納一定容積水所用時(shí)間。 復(fù)上述測(cè)量內(nèi)容，共測(cè)量 6測(cè)試數(shù)據(jù)記入數(shù)據(jù)表。 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 于壓差不穩(wěn)定而容易產(chǎn)生誤差，特別是在小流量、小壓差下，誤差會(huì)更大，因此要多做幾次才能準(zhǔn)確 關(guān)閥門要緩慢，否則會(huì)是紊流狀態(tài)提前出現(xiàn)，從而影響實(shí)驗(yàn)效果 預(yù)習(xí)和思考題 同流量下，沿程阻力系數(shù) 值應(yīng)為定值或變值？ 把流量調(diào)至相等，沿程阻力系數(shù) 值是否相等？ 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 容、步驟 實(shí)驗(yàn)五 局部阻力損失實(shí)驗(yàn) 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 朱紅青 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?點(diǎn)法測(cè)量局部阻力系數(shù)的技能 悉用理論分析法和經(jīng)驗(yàn)法建立函數(shù)式的途徑 實(shí)驗(yàn)儀器 雷諾實(shí)驗(yàn)涉及的水箱 、 雷諾試管 、 閥門 、 伯努利（ 能量 ） 方程實(shí)驗(yàn)管道 、 孔板流量計(jì)試驗(yàn)管道 、文丘里管 、 局部阻力試管 、 皮托管和計(jì)量水箱等 ，并自備秒表和溫度計(jì) 。 實(shí)驗(yàn)步驟 恒壓水箱充水，排除實(shí)驗(yàn)管道中的滯留氣體。待水箱溢流后，檢查泄水閥全關(guān)時(shí)各測(cè)壓管液面是否齊平，若不平，則需排氣調(diào)平。 流量穩(wěn)定后，測(cè)記測(cè)壓管讀數(shù)，同時(shí)用體積法或用電測(cè)法測(cè)記流量。 4次，分別測(cè)記測(cè)壓管讀數(shù)及流量。 查測(cè)壓管液面是否齊平？否則，需重做。 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 對(duì)各測(cè)壓管液面同時(shí)測(cè)讀 節(jié)后應(yīng)穩(wěn)定一段時(shí)間后再進(jìn)行測(cè)讀。 ，使溢流量適中，待水頭穩(wěn)定后才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 預(yù)習(xí)和思考題 析比較突擴(kuò)與突縮在相應(yīng)條件下的局部損失大小關(guān)系 析局部阻力損失機(jī)理何在？產(chǎn)生突擴(kuò)與突縮局部阻力損失的主要部位在哪里？怎樣減小局部阻力損失？ 徑與實(shí)驗(yàn)管道相同的直管段，如何用兩點(diǎn)法測(cè)量閥門的局部阻力系數(shù) ? 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 容、步驟 實(shí)驗(yàn)六 串并聯(lián)管路實(shí)驗(yàn) 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 朱紅青 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理 流體流過孔板時(shí)，孔板前后產(chǎn)生壓差，其差值隨流量而變，兩者之間有確定的關(guān)系，因此可通過測(cè)量壓差來測(cè)定流量。 實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)步驟 1、準(zhǔn)備工作 （ 1）記錄儀器常數(shù) D、 、 e、 d。 （ 2）檢查當(dāng) 時(shí)測(cè)壓管液面是否水平，如果不在同一水平面上，必須將橡皮管內(nèi)空氣排盡，使測(cè)壓管液面處于水平狀態(tài)，才能進(jìn)行以后的實(shí)驗(yàn)。 （ 3）全部開啟出口閥門與各管路閥門，微開入口閥門 1。 （ 4）將測(cè)壓計(jì)排氣閥關(guān)閉。 2、進(jìn)行實(shí)驗(yàn) （ 1）打開電機(jī)，經(jīng)進(jìn)水閥門組件開啟至最大流量，使 3， 4測(cè)壓管高度差達(dá)到最大值，則為第一個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，測(cè)讀出并記錄測(cè)壓及內(nèi)液面的讀數(shù)。 （ 2）逐漸關(guān)小進(jìn)水閥門，讀出 10個(gè)測(cè)壓點(diǎn)的高度，共測(cè)三次。 （ 3）關(guān)閉電機(jī)，檢查測(cè)出液面是否在同一水平面上，從而檢查實(shí)驗(yàn)過程中橡皮管內(nèi)是否有氣泡。 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 對(duì)各測(cè)壓管液面同時(shí)測(cè)讀 節(jié)后應(yīng)穩(wěn)定一段時(shí)間后再進(jìn)行測(cè)讀 預(yù)習(xí)和思考題 析未將空氣排凈對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響？ 為何一定要緩慢調(diào)節(jié)閥的開啟度？ 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 記錄數(shù)據(jù) 實(shí)驗(yàn)七 流量計(jì)流量系數(shù)的測(cè)定方法 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 朱紅青 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定文丘里及孔板流量計(jì)的流量系數(shù) 實(shí)驗(yàn)儀器 雷諾實(shí)驗(yàn)涉及的水箱 、 雷諾試管 、 閥門 、 伯努利（ 能量 ） 方程實(shí)驗(yàn)管道 、 孔板流量計(jì)試驗(yàn)管道 、文丘里管 、 局部阻力試管 、 皮托管和計(jì)量水箱等 ，并自備秒表和溫度計(jì) 。 實(shí)驗(yàn)步驟 經(jīng)上水管流進(jìn)管道 17，再流經(jīng)管道 15后，流回水箱。 文丘里和孔板達(dá)到一定的流量，如有空氣，請(qǐng)排氣。 檢查在水閥全關(guān)時(shí)，測(cè)管液面讀數(shù)是否為 0，不為 0時(shí)，需查出原因并予以排除； 流量穩(wěn)定后測(cè)記測(cè)壓管讀數(shù)和流量。打開回水閥開度 3 4次，分別測(cè)記測(cè)壓器讀數(shù)，并用秒表、量筒測(cè)定流量； 水泵。 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 泵啟動(dòng) 23分鐘后，短暫關(guān)閉 23秒鐘，以利用回水排除離心式水泵內(nèi)滯留的空氣 溢流量適中，待水頭穩(wěn)定后才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 讀取時(shí)均值 預(yù)習(xí)和思考題 1. 文丘里的實(shí)際流量與理論流量為什么會(huì)有差別？這種差別是由哪些因素造成的？ m 的因素有哪些？ m 值有無影響？ 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 實(shí)驗(yàn)八 皮托管測(cè)速實(shí)驗(yàn) 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 朱紅青 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?握用皮托管測(cè)量點(diǎn)流速的技能 檢驗(yàn)其量測(cè)精度，進(jìn)一步明確傳統(tǒng)流體力學(xué)量測(cè)儀器的現(xiàn)實(shí)作用 實(shí)驗(yàn)儀器 雷諾實(shí)驗(yàn)涉及的水箱 、 雷諾試管 、 閥門 、 伯努利（ 能量 ） 方程實(shí)驗(yàn)管道 、 孔板流量計(jì)試驗(yàn)管道 、文丘里管 、 局部阻力試管 、 皮托管和計(jì)量水箱等 ，并自備秒表和溫度計(jì) 。 實(shí)驗(yàn)步驟 經(jīng)上水管流進(jìn)管道 17，再流經(jīng)管道 15后，流回水箱 文丘里和孔板達(dá)到一定的流量，如有空氣，請(qǐng)排氣。打開回水閥至最大開度，等流量穩(wěn)定后測(cè)記測(cè)壓管讀數(shù)和流量。打開回水閥開度 3 4次，分別測(cè)記測(cè)壓器讀數(shù)和流量。按照?qǐng)D示分成 3個(gè)等面積同