流体力学

哈尔滨工业大学实验报告课程：————————————姓名：————————————专业：————————————学号：————————————日期：————————————哈尔滨工业大学成教学院学生实验守则一、学生在实验课中，必须按实验教学大纲所规定的内容和要求在教师和实验人员的指导下进行。严守课堂纪律，自觉遵守实验的各项章制度。讲文明、讲礼貌、不高声喧哗，保持实验室安静。二、学生必须以实事求是的科学态度进行实验，实验前要认真预习，明确学习目的、方法和步骤。实验时要思想集中，认真操作，如实记录各种数据及现象。上课不迟到，不早退，测得数据要得到指导老师的认可签字。三、实验时要注意安全，节约用水、用电、用气。使用剧毒、易燃、易爆等化学危险品时，必须按指导教师的安全方法进行操作，并按规定采取安全措施。如遇危险，应立即切断电源、水源、气源，并向指导教师报告。四、实验完毕后，应整理好实验场地和实验仪器。设计、工具如有损坏，应按学校有关规定进行赔偿。最后还要作好实验室的清洁卫生，经指导教师同意或签署意见后方可离开实验室。五、开放性实验课对学生的要求也按此规定执行。实验室目录实验一、文丘里流量计校正实验实验二、动量实验实验三、管道沿程阻力系数测定实验实验四、宽顶堰实验（实验三、实验四选作其一）成绩评定：成教学院实验报告实验一文丘里流量计校正实验一、实验目的：1、掌握文丘里流量计的测量原理；2、验证能量方程、连续方程；3、率定文丘里流量计的流量系数μ。二、实验装置:本实验的装置如图1所示。图1.文丘里实验装置图1、自循环供水器；2、实验台；3、调速器；4、整流板；5、恒压水箱；6、溢流板；7文丘里流量计；8、气阀；9、测压计；10、滑动标尺；11、多管压差计；12、实验调节阀。图2.文丘里流量计结构图其中，文丘里流量计的结构如图2所示。三、实验原理：在文丘里流量计上取断面1－1，2－2列能量方程，令α1=α2=1，不计水头损失，可得：gvgpzgvgpz2222222111(1)由连续性方程：2211AvAv(2)得：22112112)(ddvAAvv代入（1）式，可得流量计算公式如下：)()(21)(4221142121gpzgpzgdddQ式中)()(2211gpzgpz为两断面测压管水头差Δh。令：2141242()1dKgdd并定义为仪器常数。于是hkQ可以看出，在已知文丘里流量计两断面的内径时，只要测得测压管水头差，即可得到计算流量Q。但在实际液体中，由于水头损失的存在，实际通过的流量Q0略小于计算流量Q。令QQ0为流量系数。μ是一小于1的数，用它来对计算流量进行修正，则实际流量的计算公式为：QQ0(3)本实验即通过测量实际流量Q0和计算流量Q确定μ系数的具体数值。其中实际流量Q0用体积法来测定：tVQ0V为t时间内通过文丘里流量计水的体积。四、实验方法与步骤：1.准备工作：记录仪器常数并算出值。2.打开电源开关，全关实验调节阀，检查测压管读数是否相等，不相等时，分析原因，并予以排除。打开实验调节阀，使测压管高度在可读数范围内。3.待水流稳定后读取各测压管的液面读数，同时用秒表、量筒测定流量。4.逐次改变实验调节阀，改变流量6次,重复步骤3。5.把测量值记录在实验表格内，计算出平均流量系数μ。6.实验结束，检查测压管读数是否相等，不相等时，分析原因，排除后重新实验。7.进行成果分析，回答思考题。五、注意事项：1.测压管读数在实验开始和结束时应相等。2.调节阀门应缓慢，使测压管的液面在滑尺的读数范围内，每次调节后应待水流稳定后再进行测量。3.电源一打开时为最大流量，实验时保持最大流量。4.流量系数μ应为一小于1并接近于1的数，若误差较大，将其去掉，分析原因。六、实验数据及成果见表1。七、思考题1.文丘里流量计在安装时是否必须保持水平，如不水平，上述计算公式是否仍可应用？2.能量方程和连续性方程的应用条件是什么？本实验是否满足这些条件。实验二动量定律实验一、实验目的1、验证不可压缩流体恒定流的动量方程2、通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素相关性的分析研讨、进一步掌握动量守恒原则二、实验装置本实验装置如图1所示。图11、恒压水箱；2、喷嘴；3、承压板；4、测压管；5、溢流板；三、实验原理恒定总流的动量方程为：)(1122vvQF取管嘴和承压板之间的水为隔离体，忽略摩擦阻力，以水平方向为x方向，动量方程转化为：)0(xcxxvQAghPF即：xcQvAgh/式中：ch为测压管高度；A为承压板面积；Q为管嘴流量；xv为管嘴流速；为动量修正系数。实验中，在恒定流动状态下，只要测定流量Q和测压管高度ch，根据仪器常数管嘴直径d和承压板直径D即可计算出动量修正系数。应在１．０２～１．０５范围内。四、实验方法和步骤1．熟悉实验装置，记录实验仪器常数。2．调整测压管，使其处于垂直状态。打开电源。3．待流动稳定后，测定流量Q和测压管高度ch。每个溢流高度测两组。4．改变溢流高度，重复3步骤。5．进行成果分析，回答思考题。五、注意事项：１、实验必须在流动稳定后进行。２、对流量的测量应注意准确。六、实验数据及成果1．仪器常数：mmd12，mmD202．记录计算表格：NohCVΔtQvxcmcm3sscm3scm123456七、思考题１、实测值是否在１．０２～１．０５范围内，若不在此范围分析原因。２、忽略摩擦阻力对实验的结果会有多大影响，试分析之。答1实际中任何理论都是理想情况提炼的结果，实际中几乎不存在理想情况。比如元器件工艺的一致性造成的差异、测量仪表的精准度造成的测量误差、温度湿度高度等的变化引起误差等等。实际中这些误差只要控制在一定范围就可以不考虑了。2摩擦力是从力的性质分类的，而阻力是从力的作用效果分类的。当摩擦力与物体运动方向相反时，从效果上说阻碍了物体运动，所以是阻力。但当摩擦力方向与运动方向相同时，从效果上就是动力了，如人走路时就是由静摩擦力作动力的。而其它性质的力也可以是阻力，如上抛小球，它的重力就是阻力，你向前走，别人在后面拉你，拉力就是阻力。所以，摩擦力不一定是阻力，阻力也不一定是摩擦力。第页成教学院实验报告实验三管道沿程阻力系数测定实验一、实验目的1、掌握沿程阻力系数的测定技能；2、了解紊流时沿程阻力的规律。二、实验装置本实验装置如图1所示。图11、自循环供水器；2、实验台；3、调速器；4、整流板；5、溢流板；6、恒压水箱；7、实验管路；8、测压计；9、滑动标尺；10实验流量调节阀12345678910三、实验原理在实验管段测压管连接的两个断面列1－2断面能量方程：ｗhgvgpzgvgpz2222222111因为实验管段水平设置，管径沿程不变，所以ｚ１＝ｚ2ｖ１＝ｖ2ｈｗ＝ｈｆ于是hgpgphf21gvdlhf2222vgldh四、实验方法与步骤1、记录实验仪器常数。2、全关调节阀，打开电子调速器开关，使恒压水箱充水，排除实验管段中的滞留气体。待水箱溢流后，检查各测压管液面是否齐平，若不平，则需排气调平。3、打开调节阀11，待水流稳定后，读取各测压管的液面读数，同时用秒表、量筒测定流量。4、逐次改变调节阀，改变流量6次重复步骤3。把测量值记录在实验表格内。实验结束，全关调节阀，检查各测压管液面是否齐平，若不平，则需排气调平。分析原因，排除后重新实验。5、进行成果分析，回答思考题。五、注意事项：1、在实验开始和结束时，必须检查各测压管液面是否齐平，若不平，则需排除测压管内气体，调平后再实验。2、实验前，必须将实验管段中的气体排出。3、调节阀门应缓慢，每次调节后应待水流稳定后再进行测量。4、实验中应使测点均匀分布，即使每次实验Δｈ的数值差尽量接近。5、电源一打开时为最大流量，实验时保持最大流量。实验数据及成果仪器常数：ｄ＝9.22mml1-2=500mmNoh1h2Δh=hfVΔtQvλcmcmcmcm3sscm3cm/s12345678思考题1、分析影响λ值的因素有那些。2、分析各次实验λ值不同的原因。一.1纸层析时要在密闭仪器中加入平衡试剂使纸层析上吸附的溶剂达到饱和。2滤纸要保持洁净，点样时要适量斑点不能过大。二与雷诺数有关，流量不同，则雷诺数不同，是变值。只有在雷诺数很大的时候（完全湍流）才是定值。第页成教学院实验报告第页成教学院实验报告第页成教学院实验报告第页