工程流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、精選資料，歡迎下載工程流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：交通運(yùn)輸工程學(xué)院班級(jí)：交通設(shè)備1206姓名：邱瑞玢學(xué)號(hào)：1104120907雷諾數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹坑^察水的層流和紊流的形態(tài)及特征；學(xué)習(xí)測(cè)量和計(jì)算流體的雷諾數(shù)和臨界雷諾數(shù)?！緦?shí)驗(yàn)原理】2雷諾數(shù)是流體慣性力二一與黏性力 二 的比值，它是一個(gè)無(wú)因次化的量。LL1 2隔空=2- 舟/1）|雷諾說(shuō)較小時(shí)，粘滯力對(duì)流場(chǎng)的影響大于慣性力，流場(chǎng)中流速的擾動(dòng)會(huì)因粘滯力而衰減,體流動(dòng)穩(wěn)定，為層流；反之，若雷諾數(shù)較大時(shí)，慣性力對(duì)流場(chǎng)的影響大于粘滯力，流體流動(dòng) 較不穩(wěn)定，流速的微小變化容易發(fā)展、增強(qiáng)，形成紊亂、不規(guī)則的紊流流場(chǎng)?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】緩慢調(diào)節(jié)水量控制閥，觀察透明水

2、管中紅色水流線的變化。觀察水的層流態(tài)、紊流態(tài)的 特征。找出層流和紊流轉(zhuǎn)換臨界點(diǎn)，在臨界點(diǎn)測(cè)量水的流速，往復(fù)測(cè)量三次。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出水的臨界雷諾數(shù)?！緦?shí)驗(yàn)現(xiàn)象】當(dāng)水流流速較低時(shí)，水管中水流處于層流狀態(tài)，示蹤劑（紅色墨水）呈線狀，無(wú)分散；逐漸開(kāi)大控制閥，水流速度加大，呈線狀流動(dòng)的紅色墨水開(kāi)始出現(xiàn)波動(dòng)，逐漸散開(kāi)，這時(shí)水流處于過(guò)渡狀態(tài)；3.再開(kāi)大控制閥，水流速度繼續(xù)增大，紅色墨水消失，此時(shí)水流處于紊流狀態(tài)。層流狀態(tài)紊流狀態(tài)【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】項(xiàng)目組別1時(shí)間（s）水量（mL）流量（mL/s）60流量均值201200從層流到紊流22011005559.1320125062.513060020從紊流到層流230

3、70023.322.4330720244q實(shí)驗(yàn)中，水流束的特征長(zhǎng)度l=D=3CM,流速由公式Vv2求得，得到V1=0.032m/s,V2=0.084m/s， 而水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，室溫時(shí)的動(dòng)力粘度.-3M.0OO X10 PaS，則雷諾數(shù)VDRe1 = =960Re2 =:VD=2520【結(jié)果分析】查閱資料可知一般管道雷諾數(shù)Rev 2000為層流狀態(tài)，Re 4000為紊流狀態(tài)，Re- 20004000為過(guò)渡狀態(tài)。而本次實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的紊流狀態(tài)下的雷諾數(shù)比理論值小，產(chǎn)生誤差的原因?yàn)椋号既徽`差：觀察出現(xiàn)偏差，將水流處于由層流向紊流的過(guò)渡狀態(tài)當(dāng)作紊流狀態(tài)，從而測(cè) 得的水流速度偏小，造成所計(jì)算的雷諾數(shù)偏小。系

4、統(tǒng)誤差：示蹤劑（紅色墨水）很容易在水中擴(kuò)散，當(dāng)處于過(guò)渡狀態(tài)時(shí)，由于水流開(kāi)始 產(chǎn)生攪動(dòng)，從而將紅色墨水打散，擴(kuò)散在水中，造成水流已處于紊流狀態(tài)的假象，導(dǎo)致 誤差產(chǎn)生。文丘里管實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹坑^察文丘里效應(yīng)，學(xué)習(xí)文丘里管測(cè)量流量的原理和方法。【實(shí)驗(yàn)原理】文丘里效應(yīng)，以其發(fā)現(xiàn)者，意大利物理學(xué)家文丘里(Giova nni Battista Ven turi)命名。這種效應(yīng)是指在高速流動(dòng)的氣體附近會(huì)產(chǎn)生低壓，從而產(chǎn)生吸附作用。利用這種效應(yīng)可以做出文丘里管。文丘里管在現(xiàn)今科技發(fā)展中得到應(yīng)用，因?yàn)槠渲圃旌途S護(hù)成本比較低。1 2 1 2Pi + 2 V1+ ghi = P2 + 2 V2 + gh2 +基于文

5、丘里效應(yīng)制造的設(shè)備，叫做文丘里xxxx，如文丘里水膜除塵器、文丘里擴(kuò)散管、文丘里收縮管、文丘里噴射泵、文丘里流量計(jì)等。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】認(rèn)識(shí)文丘里管，并觀察透明文丘里管內(nèi)水流產(chǎn)生的文丘里效應(yīng)。通過(guò)調(diào)節(jié)流量控制閥，設(shè)定高中低三種水流速度，分別測(cè)量對(duì)應(yīng)流速下文丘里管的最大 壓差，并且用量杯和秒表分別測(cè)量水流的真實(shí)流量。通過(guò)文丘里管和伯努利方程計(jì)算出水流速度，與用量杯秒表測(cè)量的真實(shí)流速對(duì)比，評(píng)估 文丘里管測(cè)量流量的準(zhǔn)確性，討論消除誤差的方法?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】組別時(shí)間/s水量/mLh1/cmh2/cm h/cm12572034.332.81.5220110031.4264.63109502612.213.8【數(shù)

6、據(jù)處理】本次實(shí)驗(yàn)中，d仁40mm d2=10mm h/cmV1(cm/s)V2(cm/s)V1實(shí)測(cè)值(cm/s) J1.5 二3.454.42.34.6 二5.994.44.413.8 二10.3164.87.6由 伯 努 利 方 程 P+:gh=C 可 求 得【結(jié)果分析】本次實(shí)驗(yàn)，由水柱高度差所求得的管內(nèi)流速（非縮頸處）均比由水管出水流量所求得的管內(nèi)流速大，其誤差原因來(lái)源于兩方面：偶然誤差：（1） 在讀取hl與h2的高度值時(shí)，讀書(shū)出現(xiàn)偏差（仰視讀數(shù)，俯視讀數(shù)），造成 h存在 偏差，進(jìn)而導(dǎo)致 v1，v2的計(jì)算出現(xiàn)誤差；（2）在用量杯測(cè)取水量時(shí)，量杯的接入滯后于秒表開(kāi)始記時(shí)，導(dǎo)致量杯水量偏少，進(jìn)

7、而 所求得的v1實(shí)測(cè)值偏小。系統(tǒng)誤差：實(shí)驗(yàn)室器材老化嚴(yán)重，在文丘里管縮頸與立管連接的地方，漏水較為嚴(yán)重，也就是說(shuō)，所測(cè)得的h2要偏小，故 h偏大，所求得的v1, v2也隨之偏大。漏水導(dǎo)致從水管末端接入量杯 的水減少，由此求得的 v1實(shí)測(cè)值也將偏小。要提高文丘里管的測(cè)量精度，首先應(yīng)該著眼于提高文丘里管的密封性，使其密封性達(dá)到一個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)密閉的狀態(tài)；其次在文丘里管內(nèi)部， 在主管與縮頸的連接處應(yīng)采用光滑連接，內(nèi)壁盡量采用對(duì)流體粘滯力的材料，以減少水頭損失，提高測(cè)量精度。皮托管及伯努利方程應(yīng)用實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繉W(xué)習(xí)皮托管的使用方法。增強(qiáng)對(duì)伯努利方程的理解和認(rèn)識(shí)?！緦?shí)驗(yàn)原理】伯努利方程：流體在忽略粘性損失

8、的流動(dòng)中，流線上任意兩點(diǎn)的壓力勢(shì)能、動(dòng)能與位勢(shì)能之和保持不變。這個(gè)理論是由瑞士數(shù)學(xué)家丹尼爾-伯努利在1738年提出的，被稱為伯努利原理。 重力場(chǎng)中無(wú)粘性流體定常流動(dòng)的能量方程稱為伯努利定理?；蚍Q為伯努利方程，是流體動(dòng)力學(xué)基本方程之一。P+1v + Ph=c皮托管皮托管是測(cè)量氣流總壓和靜壓以確定氣流速度的一種管狀裝置，由法國(guó)H 皮托發(fā)明而得名。皮托管的構(gòu)造如圖， 頭部為半球形，后為一雙層套管。測(cè)速時(shí)頭部對(duì)準(zhǔn)來(lái)流，頭部中心處小孔（總壓孔）感受來(lái)流總壓經(jīng)內(nèi)管傳送至壓力計(jì)。頭部后約3-8D處的外套管壁上均勻地開(kāi)有一排孔（靜壓孔），感受來(lái)流靜壓p，經(jīng)外套管也傳送至壓力計(jì)。皮托管常用在測(cè)量通風(fēng)管道、工業(yè)管

9、道、爐窯煙道內(nèi)的氣流速度，經(jīng)過(guò)換算來(lái)確定流量，也可測(cè)量管道內(nèi)的水流速度。用皮托管測(cè)速和確定流量， 有可靠的理論根據(jù)，使用方便、準(zhǔn)確,是一種經(jīng)典的廣泛的測(cè)量方法。此外，它也可用來(lái)測(cè)量流體的壓力?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】控制水量調(diào)節(jié)閥，分別調(diào)出高中低三種水流速度；在每一種速度下，用皮托管測(cè)量出水管內(nèi)的動(dòng)壓；用量杯和秒表測(cè)量水管內(nèi)的真實(shí)流量；分別計(jì)算出二中不同方法的測(cè)量結(jié)果并比較，討論皮托管測(cè)量流速的優(yōu)勢(shì)和不足。【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】組別時(shí)間/s水量(mL)靜壓孔/cm總壓孔/cm h/cm15115020.427.77.3210135029.731.51.831060034.5350.5【數(shù)據(jù)處理】2由伯努利方程P+丄譏廠+ gh=C可以推導(dǎo)出 V = : h，則得到：2 v2gV1=119.6cm/s;V2=59.4cm/s;V3=31.1cm/s.由量杯/秒表測(cè)得的水流量求得的流速：V1=114.4cm/s;V2=67.1cm/s;V3=29.8cm/s.【結(jié)果分析】由皮托管測(cè)得管內(nèi)水流流速與從管末端通過(guò)量杯/秒表測(cè)得的管內(nèi)水流流速有一定的出入。首先這可能源于量杯/秒表方法測(cè)水流流速偶然誤差發(fā)生的概率比較大，尤其是當(dāng)水流流速 很大的時(shí)候，秒表開(kāi)