1、中國石油大學(xué)（華東）流體力學(xué)實驗 實驗報告實驗日期：成績：班級：學(xué)號：型名：教師：同組者：實驗六、流動狀態(tài)實驗一、實驗?zāi)康臏y定液體運動時的沿程水頭損失（血）及斷面的平均流速0）；繪制流態(tài)曲線（IgA - lg卩）圖，找出下臨界點并計算臨界雷諾數(shù)（Re ） 的值。二、實驗裝置流動狀態(tài)室驗的裝置如圖1-6-1所示。本實驗所用的設(shè)備有流態(tài)實驗裝置、 量筒、秒表、溫度計及粘溫表。穩(wěn)壓水箱 ；2.進水管；3.溢流1;4.實驗管路；5.壓差計;6.流量調(diào)節(jié)閥；7.回流管線；8.實驗臺;9.蓄水箱；10.抽水泵；11.出水管三、實驗原理液體在同一管道中的流動，當速度不同時有層流、紊流兩種流動狀態(tài)。 層流的特

2、點是流體各質(zhì)點互不摻混，成線狀流動。在紊流中流體的各質(zhì)點相互 摻混，有脈動現(xiàn)象。不同的流態(tài)，其沿程水頭損失與斷面平均流速的關(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 流速的刃次方成正比（刃=1. 75 - 2. 0）。層流與紊流之間存在一個過渡區(qū)，它 的沿程水頭損失與斷面平均流速的關(guān)系與層流、紊流的不同。當穩(wěn)壓水箱一直保持溢流時，實驗管路水平放置且管徑不變，流體在管 內(nèi)的流動為穩(wěn)定流，此種情況下匕=冬。那么從力點到&點的沿程水頭損失 為血，可由流量方程導(dǎo)出：0 =（爲+邑+比）-（乙+仝+空）Yy（7 + ） （z + 冬）=h、_ h“ =

3、AT?Y_ Y_人、九分別是力點、方點的測壓管水頭，由壓差計中的兩個測壓管讀出。根據(jù)雷諾數(shù)判斷流體流動狀態(tài)。雷諾數(shù)的計算公式為：n DvRe =v圓管內(nèi)徑；7-斷面平均速度；V-運動粘度系數(shù)當Re Re（上臨界雷諾數(shù)）為紊流，Re = 4000-12000之間。CC四、實驗要求b有關(guān)常數(shù)：實驗裝置編號：No._5實驗管內(nèi)徑：D= 1.0X1Q-2 m； 水溫：& 17.0C；水的密度：p= 998.8 kg/ms；動力粘度系數(shù)：=1.0828X10Pa s； 運動粘度系數(shù)：IV 1.0841X102m7so實驗數(shù)據(jù)記錄處理見表6-1。表6-1流動狀態(tài)實驗數(shù)據(jù)記錄處理表次數(shù)*1/(10：m)%/

4、(102m)V/(106m3)t /sQ/(lOmVsV/(102nVs)/(102m)R160.630.597514. 25SAA 44 A La265.746.49951& 56L CCCCc369.357.395023. 12LJ c c La4716396029厶 L572.467.391034. 53673. 169.469029. 94LCCC AXVZV CA773. 169.873031.97a rn873.270ZS LC A C aA1173.5727354L251273.772.555035.9V LCL V FTC1374.273.452047. 970 ac厶0rr

5、c41474.373.752566. 38 44 r1574. 373.83354& 54f xw1674.47432550. 47L C1774.474. 133054. 97/Ya A181920選取第二組數(shù)據(jù)寫日d計算實例如下：已知：D = l.Oxl(y2m； y=1.0841xl0-6m2/5；/?1 =65.7xl02m ；h2 =46.4xl0-2m ； V =995xlO“F ； t = &56s995X10618.56= 5361xlO“F/$A=，D2 = 3J415xa012=7.85xl0.5m2；_Q 53.61X106 V _ 7 _ 7.85 xlO-5=6826

6、10一2加/$（i）在雙對i流態(tài)曲線（ighf-igv）圖 系曲線圖hf =/?,-/?. =65.7x1 O2 -46.4xl02 =19.3xl02m;V.0 01X 68 26 X10-2 =6296.301.0841 xlO3.要求：（2）確定下臨界點，找出臨界點速度叫，并寫出計算臨界雷諾數(shù)R的過程。 通過觀察曲線，看到第七和第八個實驗點之間是直線發(fā)生了彎曲，則下臨界 點速度匕=24x10%c60.01x24xl02“R, （二 ecV0曲 2213-82五、實驗步驟熟悉儀器，打開水泵開關(guān)啟動抽水泵；向穩(wěn)壓水箱充水，使液面恒定，并保持少量溢流；在打開流量調(diào)節(jié)閥前，檢查壓差計液面是否齊平

7、。若不平，則須排氣。將流量調(diào)節(jié)閥打開，直到流量最大；待管內(nèi)液體流動穩(wěn)定后，用量筒量測水的體積，并用秒表測出時間。記錄水 的體積及所用的時間，同時讀取壓差計的液柱標高；然后再調(diào)小流量。在調(diào)流量的過程中，要一直觀察壓差計液面的變化，直到 調(diào)至合適的壓差。再重復(fù)步驟5,共測17組數(shù)據(jù)；測量水溫，利用水的密度和粘度表（見附錄B）査出動力粘度“和密度；關(guān)閉水泵電源和流量調(diào)節(jié)閥，并將實驗裝置收拾干凈整齊。六、注意事項在實驗的整個過程中，要求穩(wěn)壓水箱始終保持少量溢流。本實驗要求流量從大到小逐漸調(diào)整，同時在實驗過程中針形閥不得逆轉(zhuǎn)。當實驗進行到過渡段和層流段時，要特別注意針形閥的調(diào)節(jié)幅度一定要小， 使流量及壓

8、差的變化間隔小。實驗點分配要合理，在層流段、紊流段各測5個點，在過渡狀態(tài)測6-8個點。七、問題分析液體流動狀態(tài)及其轉(zhuǎn)變說明了什么本質(zhì)問題？答:液體流動狀態(tài)有紊流和層流，層流時，液體質(zhì)點互不摻混，呈線狀流動，紊 流時液體質(zhì)點互相摻混。隨速度的變化時，液體流動狀態(tài)發(fā)生改變。紊流時，表現(xiàn)為流體質(zhì)點的相互撞 擊和摻混，以慣性力為主；而層流時，主要表現(xiàn)為液體指點的摩擦和變形，以 粘性力為主。液體流動狀態(tài)的改變實質(zhì)上是液體內(nèi)的主導(dǎo)作用力發(fā)生了變化， 如流體從層流變?yōu)槲闪鳎后w內(nèi)的主要作用力從粘性力變成了慣性力。兩種流 態(tài)的轉(zhuǎn)化說明了流體流動阻力從量變到質(zhì)變的發(fā)展過程，通過臨界狀態(tài)產(chǎn)生質(zhì) 的飛躍。為什么在確

9、定下臨界雷諾數(shù)Rq的實驗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：因為下臨界雷諾數(shù)尺耳是液體從紊流過渡到層流的臨界值，管流從大流量到小流量時，心逐漸減小，從紊流過渡到層流，直至到達臨界，測出尺。因為從紊流到層流與從層流到紊流的臨界流速是不同的，即下臨界雷諾數(shù)與上 臨界雷諾數(shù)是不同的，若中間逆轉(zhuǎn)，就混亂了上臨界雷諾數(shù)與下臨界雷諾數(shù)，從而是測量結(jié)果有很大的誤差。所以在確定下臨界雷諾數(shù)的實驗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)。為什么將臨界雷諾數(shù)作為判斷流態(tài)的準數(shù)？你的實測值與標準是否接 近？答；用雷諾數(shù)來判別流態(tài)，能同時反映出流速、管徑和流體物理性質(zhì)三方面對 流態(tài)的影響，綜合了引起流動阻力的內(nèi)因和外因，揭示了流動阻力的物理性質(zhì); 對于任何一種管內(nèi)液流或氣流，任何流態(tài)，都可以確定出一個雷諾數(shù)Re值；大 量實驗證明，不同流體，通過不同直徑的管路時，雖然臨界流速各不相同，但 其臨界雷諾數(shù)卻大致相同，這就更說明了用臨界雷諾數(shù)作為判別流態(tài)標準的可 靠性，故將臨界雷諾數(shù)Re,作為判斷流態(tài)的準數(shù)。我的實測值Re. =2213.82在下臨界雷諾數(shù)的標準值Re, = 200A232 0的范圍之內(nèi)。八、心得體答:通過本次實驗，將理論知識用到了實際的操作中，本次實驗的學(xué)習，驗證了 課堂上所學(xué)的層流紊流與雷諾數(shù)的關(guān)系，加深了對課本內(nèi)容的理解。通過這