中國石油大學+局部阻力

1、.中國石油大學（華東）工程流體力學實驗報告實驗八、局部阻力實驗一、實驗目的：填空1掌握三點法、四點法量測局部阻力系數的技能；2通過對圓管突擴局部阻力系數的表達公式和突縮局部阻力系數的經驗公式的實驗驗證與分析，熟悉用理論分析法和經驗法建立函數式的途徑。3.加深對局部阻力損失機理的理解。二、實驗裝置局部阻力實驗的裝置如圖 1-8-1 所示。1.自循環(huán)供水器；2.試驗臺 ；3.可控硅無級調速器；4.恒壓水箱 ；5.溢流板 ；6.穩(wěn)水孔板 ；7.突然擴大實驗管段；8.測壓計；9.滑動測量尺；10.測壓管 ；11.突然收縮實驗管段 ；12. 實驗流量調節(jié)閥 ；圖1-8-1局部阻力實驗裝置圖實驗管道由從小

2、大小3種已知管徑的管道組成，共設有6個測壓點，測點和分別用于測量突擴和突縮的局部水頭損失系數。其中，測點位于突擴界面處，用于測量小管出口端壓強值。三、實驗原理在橫線上正確寫出以下公式寫出局部水頭損失前后兩斷面的能量方程，根據推導條件，扣除沿程水頭損失可得：1突然擴大采用三點法計算，下式中f1-2由f2-3按流長比例換算得出。實測：理論：2突然縮小實驗管段：采用四點法計算，下式中點為突縮點，由換算得出，由換算得出：實測：經驗：四、實驗要求1有關常數 實驗臺號No. _2_實驗管徑：_0.86_；_2.02_；_0.97_實驗管段長度：12；24；12；6；6；6；局部阻力系數：_0.67_，_0

3、.38_。2實驗數據記錄計算結果如表1-8-1和表1-8-2所示。表1-8-1局部阻力實驗記錄表次序流 量測壓管讀數1234561135013.8197.7616.420.319.919.86.33.62129015.8281.5421.624.524.224.114.312.33137018.2275.1924.226.526.326.217.916.24130020.1364.5827.028.828.728.622.521.35114023.6648.1831.031.831.731.728.227.5678020.6337.8132.733.333.233.231.130.874502

4、0.9421.4934.734.934.934.834.133.9828057.724.8535.635.635.735.635.535.5表1-8-2 局部阻力實驗計算表次序阻力形式前斷面后斷面1突然擴大97.7614.4730.870.47520.7759.8950.680.67281.5410.0631.660.33124.8316.6790.660.67375.198.5632.760.28126.7815.8790.690.67464.586.3133.310.20729.0074.2530.670.67548.183.5134.510.11531.9152.5450.730.676

5、37.812.1634.860.07133.3711.4390.670.67721.490.7035.40.02334.9230.4770.680.6784.850.0435.640.00135.6010.0390.980.671突然縮小97.760.47520.2758.93815.2382.2870.260.38281.540.33124.4316.21820.5181.8630.300.38375.190.28126.4815.28723.1871.5440.290.38464.580.20728.8073.90026.41.1570.300.38548.180.11531.8152.1

6、7130.3710.7440.340.38637.810.07133.2711.33732.4370.5340.400.38721.490.02334.8230.43234.5320.0410.090.3884.850.00135.6010.02235.5220.0291.320.383把所測局部阻力系數與理論或經驗值進行比較分析。由上表可得，無論是突擴段還是突縮段都存在實驗誤差。因為實際操作是一次實驗測得的結果，其結果隨實驗的操作人員，實驗儀器，流體流量等不同而存在誤差。故，實測局部阻力系數與理論局部阻力系數之間存在誤差。但是整體來看，突擴段的誤差還是小于突縮段的誤差。原因為：由式及=f（d

7、1/d2）表明影響局部阻力損失的因素是v和d1/d2。其中：突擴：ö突縮：于是有K=s/e=0.5/(1+A1/A2)-=zz分析可知，當A1/A2<0.5或d1/d2<0.707時，突然擴大的局部阻力系數比相應的突然收縮的要大；當A1/A2=0.5或d1/d2=0.707時,突然擴大的局部阻力系數與相應的突然收縮的相等；而當A1/A2>0.5或d1/d2>0.707時,突然擴大的局部阻力系數比相應的突然收縮的要小。五、實驗步驟1測記實驗有關常數。2打開電子調速器開關，使恒壓水箱充水，排除實驗管道中的滯留氣體。待水箱溢流后，檢查泄水閥全關時，各測壓管液面是否齊

8、平，若不平，則需排氣調平。3打開泄水閥至最大開度，待流量穩(wěn)定后，測記測壓管讀數，同時用體積法測記流量。4改變泄水閥開度34次，分別測記測壓管讀數及流量。5實驗完成后關閉泄水閥，檢查測壓管液面是否齊平.否則，需重做。六、注意事項1恒壓水箱內水位要求始終保持在溢流狀態(tài)，確保水頭恒定。2測壓管后設有平面鏡，測記各測壓管水頭值時，要求視線與測壓管液面及鏡子中的影像液面齊平，讀數精度到0.5。七、問題分析1結合實驗成果，分析比較突擴與突縮圓管在相應條件下的局部阻力損失大小關系。由式=及表明影響局部阻力損失的因素是v和d1/d2,有突擴：z突縮：z則有()()=-=zz當 A1/A2<0.5 或 d

9、1/d2<0.707 時，突然擴大的水頭損失比相應的突然收縮的要大。 d1/d2接近于1時，突然擴大的水流形態(tài)接近于逐漸擴大管的流動，因而阻力損失顯著減小。2結合流動儀演示的水力現象，分析局部阻力損失機理何在.產生突擴與突縮局部損失的主要部位在哪里.怎樣減小局部阻力損失.流動演示儀1-7型可顯示突擴、突縮、漸擴、漸縮、分流、合流、閥道、繞流等三十多種內、外流的流動圖譜。據此對于局部阻力損失的機理分析如下：從顯示的圖譜可見，凡流道邊界突變處，形成大小不一的漩渦區(qū)。漩渦是產生損失的主要根源。由于水質點的無規(guī)則運動和激烈的紊動，相互磨擦，便消耗了部分水體的自儲能量。另外，當這部分低能流體被主流

10、的高能流體帶走時，還須克服剪切流的速度梯度，經質點間的動能交換，達到流速的重新組合，這也損耗了部分能量。這樣就造成了局部阻力損失。從流動儀可見，突擴段的漩渦主要發(fā)生在突擴斷面以后，而且與擴大系數有關，擴大系數越大，漩渦區(qū)也越大，損失也越大，所以產生突擴局部阻力損失的主要部位在突擴斷面的后部。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，且強度較小，而突縮的后部產生了紊動度較大的漩渦環(huán)區(qū)?？梢姰a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，在設計變斷面管道幾何邊界形狀時應流線型化或晝接近流線形，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，就應減小管徑比以降低突擴段的漩渦區(qū)域；或把突縮進口的直角改為圓角，以消除突縮斷面后的漩渦環(huán)帶， 可使突縮局部阻力系數減小到原來的1/21/10。突然收縮實驗管道使用年份長以后，實測阻力系數減小，主要原因也在這里。3現備有一段長度及聯(lián)接方式與調節(jié)閥相同，內徑與實驗管道相同的直管段(見實驗裝置圖)，如何用兩點法測量閥門的局部阻力系數.兩點法是測量局部阻力系數的簡便有效辦法。它只需在被測流段（如閥門）前后的直管段長度大于（2040）d的斷面處，各布置一個