1、-. z.*科技大學(xué)建筑工程二學(xué)歷實(shí)踐報(bào)告流體力學(xué)實(shí)踐報(bào)告實(shí)踐概述 在此次實(shí)踐中，教師給我演示了雷諾試驗(yàn)和伯努利方程試驗(yàn)。下面我就實(shí)踐的主要內(nèi)容進(jìn)展一下總結(jié)。二、雷諾實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、觀察液體流動(dòng)時(shí)的層流和紊流現(xiàn)象。區(qū)分兩種不同流態(tài)的特征，搞清兩種流態(tài)產(chǎn)生的條件。分析圓管流態(tài)轉(zhuǎn)化的規(guī)律，加深對(duì)雷諾數(shù)的理解。2、測(cè)定顏色水在管中的不同狀態(tài)下的雷諾數(shù)及沿程水頭損失。繪制沿程水頭損失和斷面平均流速的關(guān)系曲線，驗(yàn)證不同流態(tài)下沿程水頭損失的規(guī)律是不同的。進(jìn)一步掌握層流、紊流兩種流態(tài)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性與動(dòng)力學(xué)特性。3、通過對(duì)顏色水在管中的不同狀態(tài)的分析，加深對(duì)管流不同流態(tài)的了解。學(xué)習(xí)古典流體力學(xué)中應(yīng)用無量綱參

2、數(shù)進(jìn)展實(shí)驗(yàn)研究的方法，并了解其實(shí)用意義。二、實(shí)驗(yàn)原理1、液體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，存在著兩種根本不同的流動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)液體流速較小時(shí)，慣性力較小，粘滯力對(duì)質(zhì)點(diǎn)起控制作用，使各流層的液體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，液流呈層流運(yùn)動(dòng)。當(dāng)液體流速逐漸增大，質(zhì)點(diǎn)慣性力也逐漸增大，粘滯力對(duì)質(zhì)點(diǎn)的控制逐漸減弱，當(dāng)流速到達(dá)一定程度時(shí)，各流層的液體形成渦體并能脫離原流層，液流質(zhì)點(diǎn)即互相混雜，液流呈紊流運(yùn)動(dòng)。這種從層流到紊流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，反響了液流內(nèi)部構(gòu)造從量變到質(zhì)變的一個(gè)變化過程。液體運(yùn)動(dòng)的層流和紊流兩種型態(tài)，首先由英國(guó)物理學(xué)家雷諾進(jìn)展了定性與定量的證實(shí)，并根據(jù)研究結(jié)果，提出液流型態(tài)可用以下無量綱數(shù)來判斷：Re=Vd/Re稱為雷諾數(shù)。液流型態(tài)

3、開場(chǎng)變化時(shí)的雷諾數(shù)叫做臨界雷諾數(shù)。 在雷諾實(shí)驗(yàn)裝置中，通過有色液體的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，可以將兩種流態(tài)的根本區(qū)別清晰地反映出來。在層流中，有色液體與水互不混慘，呈直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在紊流中，有大小不等的渦體振蕩于各流層之間，有色液體與水混摻。2、在如下圖的實(shí)驗(yàn)設(shè)備圖中，取1-1，1-2兩斷面，由恒定總流的能量方程知：因?yàn)楣軓讲蛔僔1=V2 h所以，壓差計(jì)兩測(cè)壓管水面高差h即為1-1和1-2兩斷面間的沿程水頭損失，用重量法或體積濁測(cè)出流量，并由實(shí)測(cè)的流量值求得斷面平均流速，作為lghf和lgv關(guān)系曲線，如以下圖所示，曲線上EC段和BD段均可用直線關(guān)系式表示，由斜截式方程得：lghf=lgk+mlgv lghf

4、=lgkvm hf=kvm m為直線的斜率式中：實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明EC=1，=45，說明沿程水頭損失與流速的一次方成正比例關(guān)系，為層流區(qū)。BD段為紊流區(qū)，沿程水頭損失與流速的1.752次方成比例，即m=1.752.0，其中AB段即為層流向紊流轉(zhuǎn)變的過渡區(qū)，BC段為紊流向?qū)恿鬓D(zhuǎn)變的過渡區(qū)，C點(diǎn)為紊流向?qū)恿鬓D(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)，C點(diǎn)所對(duì)應(yīng)流速為下臨界流速，C點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)為下監(jiān)界雷諾數(shù)。A點(diǎn)為層流向紊流轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)，A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)流速為上臨界流速，A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)為上臨界雷諾數(shù)。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備以下圖是流態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置圖。它由能保持恒定水位的水箱，試驗(yàn)管道及能注入有色液體的局部等組成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要微微開啟出水閥，并翻

5、開有色液體盒連接收上的小閥，色液即可流入圓管中，顯示出層流或紊流狀態(tài)。圖7-1 自循環(huán)液體兩種流態(tài)演示實(shí)驗(yàn)裝置圖1、自循環(huán)供水器；2、實(shí)驗(yàn)臺(tái)；3、可控硅無級(jí)調(diào)速器；4、恒箱； 5、有色水水管；6、穩(wěn)水孔板；7、溢流板；8、實(shí)驗(yàn)管道； 9、實(shí)驗(yàn)流量調(diào)節(jié)閥供水流量由無級(jí)調(diào)速器調(diào)控，使恒壓水箱4始終保持微溢流的程度，以提高進(jìn)口前水體穩(wěn)定度。本恒壓水箱還設(shè)有多道穩(wěn)水隔板，可使穩(wěn)水時(shí)間縮短到35分鐘。有色水經(jīng)水管5注入實(shí)驗(yàn)管道8，可據(jù)有色水散開與否判別流態(tài)。為防止自循環(huán)水污染，有色指示水采用自行消色的專用有色水。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、開啟電流開關(guān)向水箱充水，使水箱保持溢流。2、微微開啟泄水閥及有色液體盒出水閥

6、，使有色液體流入管中。調(diào)節(jié)泄水閥，使管中的有色液體呈一條直線，此時(shí)水流即為層流。此時(shí)用體積法測(cè)定管中過流量。3、慢慢加大泄水閥開度，觀察有色液體的變化，在*一開度時(shí)，有色液體由直線變成波狀形。再用體積法測(cè)定管中過流量。4、繼續(xù)逐漸開大泄水閥開度，使有色液體由波狀形變成微小渦體擴(kuò)散到整個(gè)管內(nèi)，此時(shí)管中即為紊流。并用體積法測(cè)定管中過流量。5、以相反程序，即泄水閥開度從大逐漸關(guān)小，再觀察管中流態(tài)的變化現(xiàn)象。并用體積法測(cè)定管中過流量。 三、伯努利方程實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?l、研究流體各種形式能量之間關(guān)系及轉(zhuǎn)換，加深對(duì)能量轉(zhuǎn)化概念的理解; 2、深入了解柏努利方程的意義。二、實(shí)驗(yàn)原理l、不可壓縮的實(shí)驗(yàn)液體在

7、導(dǎo)管中作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，其機(jī)械能守恒方程式為：1式中：ul、u2一分別為液體管道上游的*截面和下游*截面處的流速，ms； P1、P2一分別為流體在管道上游截面和下游截面處的壓強(qiáng)，Pa； zl、z2一分別為流體在管道上游截面和下游截面中心至基準(zhǔn)水平的垂直距離，m;一流體密度，Kgm； We液體兩截面之間獲得的能量，JKg; g一重力加速度，ms2； hf一流體兩截面之間消耗的能量，JKg。 2、理想流體在管內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)，假設(shè)無外加能量和損失，則可得到：2表示1kg理想流體在各截面上所具有的總機(jī)械能相等，但各截面上每一種形式的機(jī)械能并不一定相等，但各種形式的機(jī)械能之和為常數(shù)，能量可以相互轉(zhuǎn)換。 3、流體

8、靜止，此時(shí)得到靜力學(xué)方程式：3所以流體靜止?fàn)顟B(tài)僅為流動(dòng)狀態(tài)一種特殊形式。三、實(shí)驗(yàn)裝置及流程試驗(yàn)前，先關(guān)閉試驗(yàn)導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥，并將水灌滿流水糟，然后開啟調(diào)節(jié)閥，水由進(jìn)水管送入流水槽，流經(jīng)水平安裝的試驗(yàn)導(dǎo)管后，試驗(yàn)導(dǎo)管排出水和溢流出來的水直接排入下水道。流體流量由試驗(yàn)導(dǎo)管出口閥控制。進(jìn)水管調(diào)節(jié)閥控制溢流水槽內(nèi)的溢流量，以保持槽內(nèi)液面穩(wěn)定，保證流動(dòng)系統(tǒng)在整個(gè)試驗(yàn)過程中維持穩(wěn)定流動(dòng)。d=18mmd=30mm圖 1 柏努利實(shí)驗(yàn)裝置圖 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 此次實(shí)驗(yàn)主要以教師演示實(shí)驗(yàn)為主。 1、靜止流體的機(jī)械能分布及轉(zhuǎn)換 將試驗(yàn)導(dǎo)管出口閥全部關(guān)閉，以便于觀察也可在測(cè)壓管內(nèi)滴入幾滴紅墨水，觀察A、B、C、D點(diǎn)處測(cè)壓管內(nèi)液柱上下。 2、一定流量下流體的機(jī)械能分布及轉(zhuǎn)換 緩慢調(diào)節(jié)進(jìn)水管調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)流量使溢流水槽中有足夠的水溢出，再緩慢慢開啟試驗(yàn)導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥，使導(dǎo)管內(nèi)水流動(dòng)注意出口調(diào)節(jié)閥的開度，在實(shí)驗(yàn)中能始終保持溢流水槽中有水溢出，當(dāng)觀察到試驗(yàn)導(dǎo)管中部的兩支測(cè)壓水柱略有差異時(shí)，將流量固定不變，當(dāng)各測(cè)壓管的水柱高度穩(wěn)定不變時(shí)，說明導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)穩(wěn)定?？砷_場(chǎng)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 3、不同流量下穩(wěn)定流體機(jī)械能分布及轉(zhuǎn)換連續(xù)緩慢地開啟試驗(yàn)導(dǎo)管的出口閥，調(diào)節(jié)出口閥使流量不斷加大，觀察A、B、C、D處測(cè)壓管內(nèi)液柱變化。 五、實(shí)驗(yàn)考前須知 1. 本實(shí)驗(yàn)裝置系演示儀器，因此所測(cè)得的數(shù)值準(zhǔn)確度較差，但在一定情況下仍能定量地說明