1、管路沿程阻力系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)1 為什么壓差計(jì)的水柱差就是沿程水頭損失？如實(shí)驗(yàn)管道安裝成傾斜，是否影響實(shí)驗(yàn)成果？現(xiàn)以?xún)A斜等徑管道上裝設(shè)的水銀多管壓差計(jì)為例說(shuō)明（圖中A A 為水平線(xiàn)）：如圖示 O O 為基準(zhǔn)面，以 1 1 和 2 2 為計(jì)算斷面，計(jì)算點(diǎn)在軸心處， 設(shè) v1v2 ，h j0 ，由能量方程可得這表明水銀壓差計(jì)的壓差值即為沿程水頭損失，且和傾角無(wú)關(guān)。2據(jù)實(shí)測(cè) m 值判別本實(shí)驗(yàn)的流動(dòng)型態(tài)和流區(qū)。lg h f lg v 曲線(xiàn)的斜率m=1.0 1.8，即 hf 與 v1 .0 1.8 成正比，表明流動(dòng)為層流（ m=1.0 ）、紊流光滑區(qū)和紊流過(guò)渡區(qū)（未達(dá)阻力平方區(qū)）。 3本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果與莫迪圖吻合

2、與否？試分析其原因。通常試驗(yàn)點(diǎn)所繪得的曲線(xiàn)處于光滑管區(qū)， 本報(bào)告所列的試驗(yàn)值，也是如此。但是，有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相應(yīng)點(diǎn)落到了莫迪圖中光滑管區(qū)的右下方。對(duì)此必須認(rèn)真分析。如果由于誤差所致，那么據(jù)下式分析d和 Q的影響最大，Q有 2%誤差時(shí)，就有 4%的誤差，而 d有 2%誤差時(shí)，可產(chǎn)生 10%的誤差。 Q的誤差可經(jīng)多次測(cè)量消除，而d值是以實(shí)驗(yàn)常數(shù)提供的，由儀器制作時(shí)測(cè)量給定，一般 1%。如果排除這兩方面的誤差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍出現(xiàn)異常，那么只能從細(xì)管的水力特性及其光潔度等方面作深入的分析研究。還可以從減阻劑對(duì)水流減阻作用上作探討，因?yàn)樽詣?dòng)水泵供水時(shí)，會(huì)滲入少量油脂類(lèi)高分子物質(zhì)?？傊?，這是尚待進(jìn)一步探討的問(wèn)題

3、。1管路局部阻力系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)分析與討論1結(jié)合實(shí)驗(yàn)成果，分析比較突擴(kuò)與突縮在相應(yīng)條件下的局部損失大小關(guān)系：1）不同 Re 的突擴(kuò) e 是否相同？2）在管徑比變化相同的條件下，其突擴(kuò)e 是否一定大于突縮 s？由式及表明影響局部阻力損失的因素是v 和 d1 d2 。由于有2突擴(kuò)：突縮：A1e1A2A1s0.5 1A2則有當(dāng)A1 A20.5或時(shí)，突然擴(kuò)大的水頭損失比相應(yīng)的突然收縮的要大。在本實(shí)驗(yàn)最大流量Q 下，突然擴(kuò)大損失較突然縮小損失約大一倍，即h je hjs 6.54 / 3.60 1.817 。d1d 2 接近于 1 時(shí)，突然擴(kuò)大的水流形態(tài)接近于逐漸擴(kuò)大管的流動(dòng)，因而阻力損失顯著減小。

4、2結(jié)合流動(dòng)儀演示的水力現(xiàn)象，分析局部阻力損失機(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？流動(dòng)演示儀 1-7 型可顯示突擴(kuò)、突縮、漸擴(kuò)、漸縮、分流、合流、閥道、繞流等三十多種內(nèi)、外流的流動(dòng)圖譜。據(jù)此對(duì)于局部阻力損失的機(jī)理分析如下：從顯示的圖譜可見(jiàn)，凡流道邊界突變處，形成大小不一的漩渦區(qū)。漩渦是產(chǎn)生損失的主要根源。由于水質(zhì)點(diǎn)的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)和激烈的紊動(dòng)，相互磨擦，便消耗了部分水體的自?xún)?chǔ)能量。另外，當(dāng)這部分低能流體被主流的高能流體帶走時(shí)，還須克服剪切流的速度梯度，經(jīng)質(zhì)點(diǎn)間的動(dòng)能交換，達(dá)到流速的重新組合，這也損耗了部分能量。這樣就造成了局部阻力損失。從流動(dòng)儀可見(jiàn)，突擴(kuò)段的漩

5、渦主要發(fā)生在突擴(kuò)斷面以后，而且與擴(kuò)大系數(shù)有關(guān)，擴(kuò)大系數(shù)越大，漩渦區(qū)也越大，損失也越大，所以產(chǎn)生突擴(kuò)局部阻力損失的主要部位在突擴(kuò)斷面的后部。而突縮段的漩渦在收縮斷面均有。突縮前僅在死角區(qū)有小漩渦，且強(qiáng)度較小，而突縮的后部產(chǎn)生了紊動(dòng)度較大的漩渦環(huán)區(qū)。可見(jiàn)產(chǎn)生突縮水頭損失的主要部位是在突縮斷面后。從以上分析可知，為了減小局部阻力損失，在設(shè)計(jì)變斷面管道幾何邊界形狀時(shí)應(yīng)流線(xiàn)型化或晝接近流線(xiàn)形，以避免漩渦的形成，或使漩渦區(qū)盡可能小。如欲減小管道的局部阻力，就應(yīng)減小管徑比以降低突擴(kuò)段的漩渦區(qū)域；或把突縮進(jìn)口的直角改為圓角，以消除突縮斷面后的漩渦環(huán)帶，可使突縮局部阻力系數(shù)減小到原來(lái)的1 1 。2102突然收縮

6、實(shí)驗(yàn)管道使用年份長(zhǎng)以后，實(shí)測(cè)阻力系數(shù)減小，主要原因也在這里。3流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)分析與討論1同一靜止液體內(nèi)的測(cè)壓管水頭線(xiàn)是根什么線(xiàn)？測(cè)壓管水頭指zp，即靜水力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀顯示的測(cè)壓管液面至基準(zhǔn)面的垂直高度。測(cè)壓管水頭線(xiàn)指測(cè)壓管液面的連線(xiàn)。實(shí)驗(yàn)直接觀(guān)察可知，同一靜止液面內(nèi)的測(cè)壓管水頭線(xiàn)是一根水平線(xiàn)。2當(dāng) pB0 時(shí)，試根據(jù)記錄數(shù)據(jù)確定水箱內(nèi)的真空區(qū)域。pB 0 ，相應(yīng)容器的真空區(qū)域包括以下三個(gè)部分：（ 1）過(guò)測(cè)壓管2 液面作一水平面，由等壓面原理知，相對(duì)測(cè)壓管2 及水箱內(nèi)的水體而言，該水平面為等壓面，均為大氣壓強(qiáng)，故該平面以上由密封的水、氣所占區(qū)域，均為真空區(qū)域。（ 2）同理，過(guò)箱頂小不杯的液面

7、作一水平面，測(cè)壓管 4 中，該平面以上的水體亦為真空區(qū)域。（ 3）在測(cè)壓管5 中，自水面向下深度某一段水柱亦為真空區(qū)域。這段高度與測(cè)壓管 2 液面低于水箱液面的高度相等，亦與測(cè)壓管4 液面高于小水杯液面高度相等。3若再箅一根直尺，試采用另外最簡(jiǎn)便的方法測(cè)定0 。最簡(jiǎn)單的方法，是用直尺分別測(cè)量水箱內(nèi)通大氣情況下，管5 油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h 和 h0 ，由式w hw0 h0 ，從而求得0 。4如測(cè)壓管太細(xì)，對(duì)測(cè)壓管液面的讀數(shù)將有何影響？設(shè)被測(cè)液體為水，測(cè)壓管太細(xì)，測(cè)壓管液面因毛細(xì)現(xiàn)象而升高，造成測(cè)量誤差，毛細(xì)高度由下式計(jì)算式中，為表面張力系數(shù)；為液體容量；d 為測(cè)壓管的內(nèi)徑；

8、h 為毛細(xì)升高。常溫的水，0.073N m ，0.0098 N m3 。水與玻璃的浸潤(rùn)角很小，可以認(rèn)為cos1.0。于是有h29.7 d（ h 、 d 均以 mm計(jì)）一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)玻璃測(cè)壓管的內(nèi)徑大于10 mm時(shí)，毛細(xì)影響可略而不計(jì)。另外，當(dāng)水質(zhì)不潔時(shí)，減小，毛細(xì)高度亦較凈水??；當(dāng)采用有機(jī)下班玻璃作測(cè)壓管時(shí)，浸潤(rùn)角較大，其 h 較普通玻璃管小。如果用同一根測(cè)壓管測(cè)量液體相對(duì)壓差值，則毛細(xì)現(xiàn)象無(wú)任何影響。因?yàn)闇y(cè)量高、低壓強(qiáng)時(shí)均有毛細(xì)現(xiàn)象，但在計(jì)算壓差時(shí)，互相抵消了。5過(guò) C 點(diǎn)作一水平面，相對(duì)管1、2、5 及水箱中液體而言，這個(gè)水平面是不是等壓面？哪一部液體是同一等壓面？不全是等壓面，它僅相對(duì)管1

9、、 2 及水箱中的液體而言，這個(gè)水平面才是等壓面。因?yàn)橹挥腥烤哂邢铝? 個(gè)條件的平面才是等壓面：（ 1）重力液體； （ 2）靜止；（ 3）連通；（ 4）連通介質(zhì)為同一均質(zhì)液體； （ 5）同一水平面。而管 5 與水箱之間不符合條件（ 4），相對(duì)管 5 和水箱中的液體而言，該水平面不是水平面。6用圖 1.1 裝置能演示變液位下的恒定流實(shí)驗(yàn)嗎？4觀(guān)閉各通氣閥門(mén)，開(kāi)啟底閥，放水片刻，可看到有空氣由C 進(jìn)入水箱。這時(shí)閥門(mén)的出流就是變液位下的恒定水流。 因?yàn)橛捎^(guān)察可知， 測(cè)壓管 1 的液面始終與 C 點(diǎn)同高，表明作用于底閥上的總水頭不變，故為恒定流動(dòng)。這是由于液位的降低與空氣補(bǔ)充使箱體表面真空度的減小處于平衡狀態(tài)。醫(yī)學(xué)上的點(diǎn)滴注射就是此原理應(yīng)用的一例，醫(yī)學(xué)上稱(chēng)這為馬利奧特容器的變液位下恒定流。7該儀器在加氣增壓后，水箱液面將下降 而測(cè)壓管液面半升高H, 實(shí)驗(yàn)時(shí) , 若以p0=0 時(shí)的水箱液面作為測(cè)量基準(zhǔn), 試分析加氣增壓后, 實(shí)際壓強(qiáng) (H+