流體力學(xué)與水力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告及指導(dǎo)書

29/29流體力學(xué)與水力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)夸浟黧w力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)………………()§1-1流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)……………()§1-3動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)………………()§1-5局部水頭損失實(shí)驗(yàn)…………()§1-6文丘里流量計(jì)、孔板流量計(jì)的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)…………………()§1-8雷諾實(shí)驗(yàn)……………………()第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)本章介紹流體力學(xué)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是指用傳統(tǒng)的測(cè)試手段測(cè)量流體運(yùn)動(dòng)的壓強(qiáng)、速度、流量等基本參數(shù)。這些實(shí)驗(yàn)都是教學(xué)大綱要求的必做實(shí)驗(yàn)?！?-1流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．觀察測(cè)點(diǎn)的測(cè)壓管水頭(位置水頭與壓強(qiáng)水頭之和)，加深對(duì)靜壓強(qiáng)公式的理解。2．求未知液體的密度1.1.2實(shí)驗(yàn)裝置SKIPIF1<0圖1.1.1靜壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)儀圖1.1.1是一種靜水壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)儀。管1為開口測(cè)壓管，管2和管3，管4和管5，管6和管7各組成一個(gè)U形管。管1、2、3均與水箱接通，構(gòu)成一個(gè)連通器。其中，管1與密封水箱中部某點(diǎn)接通。管2、3與水箱底部某點(diǎn)接通。管4和管6與水箱上方的氣體壓強(qiáng)接通。管4、5和管6、7分別盛有兩種液體，其密度為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0。水箱上方有密封閥，水箱液面上的氣體與大氣不相通，其壓強(qiáng)為p0。調(diào)壓箱通過(guò)軟管與水箱接通。上、下移動(dòng)調(diào)壓管就可以改變水箱中的水位，也改變水箱中密封氣體的壓強(qiáng)p0。如果調(diào)壓筒水面高于水箱的水面，水將從調(diào)壓筒流入水箱，此時(shí)，水箱中的密封氣體的體積將減小，壓強(qiáng)增大。密封氣體壓強(qiáng)高于當(dāng)?shù)卮髿鈮海琾0>pa。反之，則p0<pa。1.1.3實(shí)驗(yàn)原理流體靜力學(xué)的基本方程是SKIPIF1<0常數(shù)(1.1.1)管1、管3、調(diào)壓筒、水箱互相連通，液面與大氣相通。雖然管1，管3與水箱的接點(diǎn)高低不同，但他們的液面高程相同，這就是說(shuō)明靜止液體內(nèi)任意一點(diǎn)的位置水頭與壓強(qiáng)水頭之和（稱為測(cè)壓管水頭）是相同的。管2的液體與水箱的液體相通，液面氣體的壓強(qiáng)同為p0。因此管2的液面與水箱的液面高程相同。盛有兩種未知密度液體的U形管，其液柱高差是由于壓差p0-pa引起的，故有SKIPIF1<0(1.1.2)SKIPIF1<0(1.1.3)水的密度SKIPIF1<0是已知的，只要讀取各管液面的高程讀數(shù)，就可以求出未知密度SKIPIF1<0和SKIPIF1<0。1.1.4實(shí)驗(yàn)步驟1．關(guān)閉密封閥，并檢查密封效果。其方法是，移動(dòng)調(diào)壓筒至某一高程位置，這時(shí)各管的液面也隨之移動(dòng)。如果密封效果良好，各管液面的升降的速度越來(lái)越慢，并最終停止SKIPIF1<0圖1.1.2靜水壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表在某一高程位置，不再變化。如果密封效果不好，各管的液面總是不停升降，直至各管液面與調(diào)壓筒以及水箱的液面平齊。這就說(shuō)明水箱漏氣。2．將調(diào)壓筒形移至某高度，并用螺絲固定。待各管的液面穩(wěn)定后，讀取各管的液面高度讀數(shù)，并填入數(shù)據(jù)表。本實(shí)驗(yàn)測(cè)量4組數(shù)據(jù)，其中，p0>pa（調(diào)壓筒液面高于水箱液面）和p0<pa（調(diào)壓筒液面低于水箱液面）的情況分別測(cè)量2組數(shù)據(jù)。測(cè)量?jī)?nèi)容：各測(cè)壓管的液柱高度。1.1.6思考題1．在什么情況下，管1，2，3的液面平齊？2．當(dāng)管2，3的液面平齊時(shí)，管4，5以及管6，7的液面是否全分別平齊？為什么？3．管1和管5都與大氣相通，其液面是否處在同一個(gè)等壓面上？4．如果(z7-z6)>(z5-z4)，則SKIPIF1<0和SKIPIF1<0哪個(gè)較大？1.1.5數(shù)據(jù)整理及誤差分析流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)整理是件復(fù)雜的工作，為此，可編制數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)供實(shí)驗(yàn)課使用。圖1.1.2是編者研制的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的靜水壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表界面。實(shí)驗(yàn)裝置中的未知液體的密度值分別為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。由數(shù)據(jù)表看出，測(cè)量誤差小于7%，引起誤差的主要原因是儀器的水柱高度讀數(shù)的精度不夠。水柱高度的刻度為mm，小數(shù)點(diǎn)后面的值是目估的，從而引起誤差。1.3動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)1.3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠酶軛U法測(cè)量水流對(duì)檔板的沖擊力，并用動(dòng)量方程計(jì)算水流對(duì)檔板的作用力，兩者進(jìn)行比較，加深對(duì)動(dòng)量方程的理解。1.3.2實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)原理SKIPIF1<0圖1.3.1動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)儀圖1.3.1是本實(shí)驗(yàn)使用的實(shí)驗(yàn)裝置示圖。水箱為實(shí)驗(yàn)提供穩(wěn)壓水源，水箱的溢流板上開設(shè)若干泄流孔。開、閉這些泄流孔可以控制水位的高低。水流從設(shè)在水箱下部的管嘴射擊，沖擊一個(gè)軸對(duì)稱曲面檔板，檔板將射流沖擊力傳遞給杠桿。移動(dòng)砝碼到某一位置，可使杠桿保持平衡。本實(shí)驗(yàn)用杠桿平衡原理測(cè)量射流的沖擊力。另外，再用流體力學(xué)的動(dòng)量方程計(jì)算射流對(duì)檔板的作用力，并比較這兩個(gè)沖擊力的大小，以便進(jìn)行誤差分析。設(shè)砝碼的重量為G，作用力臂為L(zhǎng)1，射流的作用力為F，作用力臂為L(zhǎng)。當(dāng)杠桿平衡時(shí)，有SKIPIF1<0（1.3.1）SKIPIF1<0圖1.3.2動(dòng)量方程用圖射流的沖擊力也可以由動(dòng)量方程算出，圖1.3.2是計(jì)算用圖，設(shè)射流的偏轉(zhuǎn)角度為SKIPIF1<0（即入射速度矢量轉(zhuǎn)到出流速度矢量所旋轉(zhuǎn)的角度），射流的流量為Q，入射速度為V，則有SKIPIF1<0（1.3.2）本實(shí)驗(yàn)的射流偏角有90°，135°，180°等3種。1.3.3實(shí)驗(yàn)步驟1．實(shí)驗(yàn)前，調(diào)節(jié)平衡錘的位置，使杠桿處于水平狀態(tài)。2．開啟水泵，向水箱充水。調(diào)節(jié)溢流檔板泄孔的開啟程度，使水箱的水位保持在某一高度位置。3．打開出流孔口，使水流沖擊擋板。4．移動(dòng)砝碼至適宜位置，使杠桿保持水平，記錄數(shù)據(jù)。5．改變水位，重復(fù)以上測(cè)量。另外，也可以更換另一種偏轉(zhuǎn)角的擋板，并進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量。6．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉水泵，取下砝碼，排空水箱。測(cè)量?jī)?nèi)容：流量、砝碼力臂。1.3.4數(shù)據(jù)處理及誤差分析圖1.3.3是數(shù)據(jù)表的界面。沖擊力的實(shí)測(cè)值與計(jì)算值存在一定誤差。引起誤差的原因有兩個(gè)，一是杠桿支座存在摩擦力，另一個(gè)原因是動(dòng)量方程沒有考慮重力對(duì)水流的影響，認(rèn)為射流的反射速度為軸對(duì)程分布。其實(shí)，在重力作用下，擋板下部的反射水流速度大于上部的反射水流速度。1.1.5思考題請(qǐng)自己推導(dǎo)方程（1.3.2）實(shí)驗(yàn)中如何確定砝碼的作用力臂？本實(shí)驗(yàn)的流量是用什么方法調(diào)節(jié)的？SKIPIF1<0圖1.3.3動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表1.5局部水頭損失實(shí)驗(yàn)1.5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)量管流中的5種局部水頭損失，并確定局部損失系數(shù)。1.5.2實(shí)驗(yàn)裝置圖1.5.1所示的局部水頭損失實(shí)驗(yàn)儀，由水泵、穩(wěn)壓水箱、實(shí)驗(yàn)管段，局部損失（截面實(shí)擴(kuò)，截面突縮，90°彎管，180°彎管，90°折管）管件、21支測(cè)壓管、回水箱組成。此外，本實(shí)驗(yàn)用手工體積法和電子流量計(jì)兩種方法測(cè)量管流的流量。21支測(cè)壓管中，有些是用于測(cè)量局部水頭損失，有些則用于演示管流中水流靜壓的變化情況。這里著重介紹電子流量計(jì)。這種流量計(jì)由量水筒，水位傳感器，單板機(jī)，顯示表組成。圖1.5.2a表示電子流量計(jì)的工作原理。量筒左側(cè)有玻璃水位指示管，右側(cè)有虹吸管。水位傳感器A、B用于記錄水位信息。當(dāng)水面上升到B時(shí)，單板機(jī)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)水面上升到A時(shí)，單板機(jī)結(jié)束計(jì)時(shí)，兩個(gè)時(shí)間之差為充水時(shí)間，A、B之間的量筒體積（887cm3）為充水體積。體積與時(shí)間之比為流量。當(dāng)水面繼續(xù)上升，淹沒虹吸管之后，水流在虹吸作用下自動(dòng)出流，直至放空，同時(shí)還發(fā)出一種排空聲響。這樣，每隔一段時(shí)間，量筒中的水就會(huì)自動(dòng)排空，無(wú)需人為操作。測(cè)量流量時(shí)，將出水通過(guò)漏斗引入量筒。水面到達(dá)A、B的時(shí)間由單板機(jī)自動(dòng)紀(jì)錄并顯示在流量計(jì)的面板上。流量?jī)x表的板面上設(shè)有電源開關(guān)，控制電源的接通與斷開。參見圖1.5.3。板面上有“時(shí)間”、“體積”、“流量”、“測(cè)量”等四個(gè)命令按鈕。當(dāng)按下“測(cè)量”按鈕時(shí)，儀器開始測(cè)量。如果按下“時(shí)間”、“體積”、“流量”，則儀表上顯示時(shí)間、體積、流量的數(shù)值。板面上還有三個(gè)指示燈，顯示儀器的工作狀態(tài)。測(cè)量的指示燈點(diǎn)亮，表示正在測(cè)量。SKIPIF1<0圖1.5.1局部損失實(shí)驗(yàn)儀SKIPIF1<0圖1.5.2電子流量計(jì)的量筒SKIPIF1<0圖1.5.3電子流量計(jì)的面板測(cè)量之前，先按下板面上的“測(cè)量”按鈕，這時(shí)候儀表就開始工作，量筒充水時(shí)，儀表連續(xù)顯示充水時(shí)間（秒）。充水結(jié)束后，儀表立刻顯示出流量值（單位：ml/s）。如果要顯示充水時(shí)間和充水體積，可以分別按下“時(shí)間”、“體積”按鈕。電子流量計(jì)有時(shí)會(huì)發(fā)生故障。最常見的故障是虹吸管能夠排水，但沒有虹吸的抽水作用，參見圖1.5.2b。這種情況下，量筒以及水位器水位穩(wěn)定在某些方面某一高度，充水不能自動(dòng)排空。排除故障的方法，是加大出水量，使虹吸管滿頂，充水就能排空。1.5.3實(shí)驗(yàn)原理對(duì)局部損失管件的上、下游某斷面應(yīng)用伯努利方程，就可以求得局部水頭損失，現(xiàn)分別予以說(shuō)明。突擴(kuò)管：使用測(cè)壓管3，9測(cè)量突擴(kuò)管上、下游的壓差，相應(yīng)的伯努利方程為SKIPIF1<0(1.5.1)速度等于流量除以管道截面積，水柱高度可直接讀取，這樣，由上式很容易求出局部損失系數(shù)SKIPIF1<0。由流體力學(xué)，SKIPIF1<0的理論值為：SKIPIF1<0（1.5.2）將理論值和實(shí)測(cè)值相比較，就可以確定測(cè)量誤差。突縮管：使用測(cè)壓管11,12測(cè)量突縮管上、下游的壓差，相應(yīng)的伯努利方程是SKIPIF1<0（1.5.3）管流速度，可由流量算出，液柱高度可直接讀出，因而突縮管的局部損失系數(shù)不難算出。在流體力學(xué)中，實(shí)縮管的局部損失系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式為SKIPIF1<0（1.5.4）比較實(shí)測(cè)值和經(jīng)驗(yàn)值，就可以計(jì)算測(cè)量誤差。90°彎管：計(jì)算90°彎管的局部水頭損失所用的伯努利方程為SKIPIF1<0(1.5.5)由此得到90°彎管的局部損失系數(shù)SKIPIF1<0（1.5.6）查閱有關(guān)手冊(cè)，90°彎管的局部損失系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值為SKIPIF1<0。180°彎管：與90°彎管的情況相似，180°彎管的局部損失系數(shù)可由下式計(jì)算：SKIPIF1<0（1.5.7）很少有文獻(xiàn)提供180°彎管的經(jīng)驗(yàn)公式。編者對(duì)本實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行數(shù)次量測(cè)，得到局部損失系數(shù)的平均值為SKIPIF1<0。90°折管：列出截面18、19的伯努利方程：SKIPIF1<0（1.5.8）可見SKIPIF1<0（1.5.9）有關(guān)手冊(cè)給出的90°折管的經(jīng)驗(yàn)值為SKIPIF1<0。1.5.4實(shí)驗(yàn)步驟1．啟動(dòng)水泵，向水箱充水，同時(shí)稍微打開尾閥，讓水在管流中緩慢流動(dòng)。2．觀察管道中，測(cè)壓管內(nèi)是否出現(xiàn)氣泡，若有氣泡，應(yīng)設(shè)法排除。3．調(diào)節(jié)尾閥，待水流穩(wěn)定后，記錄各測(cè)壓管的讀數(shù)，管流的流量值。SKIPIF1<0圖1.5.4局部損失數(shù)據(jù)表注意：對(duì)于實(shí)擴(kuò)管，讀取測(cè)壓管3、9的水柱高度。對(duì)于突縮管，讀取測(cè)壓管11、12的水柱高度，管道流量則用手工體積法和使用電子流量計(jì)分別測(cè)量，取其平均值作為流量值。4．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，立刻切斷電源，關(guān)閉水泵。測(cè)量?jī)?nèi)容：用手工和流量計(jì)分別測(cè)量流量，取平均值填入表格，記錄各種局部損失部件的上、下游的水柱高度。1.5.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理利用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計(jì)算各種數(shù)據(jù)。只要將流量，測(cè)壓管水柱高度填入表格，系統(tǒng)自動(dòng)算出各種局部損失系數(shù)，并給出誤差，詳見圖1.5.4。1.5.6思考題1．?dāng)?shù)據(jù)表中為什么沒有計(jì)算雷諾數(shù)？2．當(dāng)測(cè)壓管、實(shí)驗(yàn)管段出現(xiàn)氣泡時(shí)，你如何將其排除？3．如果用測(cè)壓管3、4計(jì)算實(shí)擴(kuò)管的局部水頭損失，將會(huì)出現(xiàn)什么樣的誤差？1.6文丘里流量計(jì)、孔板流量計(jì)的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)1.6.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)量文丘里流量計(jì)，孔板流量計(jì)的流量系數(shù)1.6.2實(shí)驗(yàn)裝置SKIPIF1<0圖1.6.1文丘里、孔板實(shí)驗(yàn)儀圖1.6.1是文丘里管、孔板流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)儀。圖中，測(cè)壓管1,2用于測(cè)量文丘里流量計(jì)的壓差，孔板流量計(jì)的壓差比較大，因而使用由4支測(cè)壓管組成的復(fù)合式測(cè)壓計(jì)。SKIPIF1<0圖1.6.2文丘里流量計(jì)圖1.6.3孔板流量計(jì)文丘里流量計(jì)和孔板流量計(jì)都屬于節(jié)流式流量計(jì)。即在管流中接入文丘里管或安裝一塊孔板，強(qiáng)制地改變局部地方的管流速度和壓強(qiáng)，測(cè)量其壓差就可以計(jì)算管道流量。文丘里流量計(jì)由收縮段、喉部、擴(kuò)散段組成（參見圖1.6.2）。收縮角為20°~25°，折角處應(yīng)圓滑，盡量接近流線型。喉部是文丘里流量計(jì)的斷面最小的部位，此處的流線曲率半徑相當(dāng)大，流動(dòng)可視為緩變流，擴(kuò)散角一般為5°~15°?？装辶髁坑?jì)是一塊外徑與管道內(nèi)徑相同的不銹鋼板，參見圖1.6.3?？装迳祥_設(shè)一個(gè)內(nèi)孔，這個(gè)內(nèi)孔迫使過(guò)流斷面突然變小，流速變大，壓強(qiáng)降低。文丘里管和孔板都是測(cè)量流量的儀器，在使用之前，要預(yù)先測(cè)量它們的流量系數(shù)，稱為流量計(jì)的標(biāo)定。1.6.3實(shí)驗(yàn)原理為了計(jì)算管道的流量，在管道中安裝一個(gè)文丘里流量計(jì)。對(duì)于圖1.6.2所示的斷面1.2應(yīng)用的努利方程，則有SKIPIF1<0（1.6.1）利用連續(xù)性方程SKIPIF1<0，上式可化為SKIPIF1<0（1.6.2）利用測(cè)壓管直接測(cè)量壓差，則有SKIPIF1<0，于是SKIPIF1<0（1.6.3）速度與截面積相乘就可以計(jì)算流量，上面的計(jì)算中沒有考慮粘性的影響，因此，流量的表達(dá)式可修正為SKIPIF1<0（1.6.4）式中，SKIPIF1<0稱為文丘里管的流量系數(shù)，工藝精良的文丘里流量計(jì)的流量系數(shù)SKIPIF1<0達(dá)0.99以上。利用孔板裝置也可以測(cè)量管道的流量。如圖1.6.3所示，流體受到孔板的節(jié)制，在孔板的下游形成一股射流，圖中的斷面C是射流喉部，對(duì)斷面3和斷面C應(yīng)用伯努利方程。SKIPIF1<0（1.6.5）利用連續(xù)性方程SKIPIF1<03，（A3為管道面積A），則得到射流喉部的流速SKIPIF1<0(1.6.6)用A0表示孔板的孔口截面積，顯然，射流喉部面積AC小于孔口面積A0。即SKIPIF1<0（1.6.7）SKIPIF1<0稱為射流喉部的截面收縮系數(shù)。喉部的壓強(qiáng)不能直接測(cè)出，一般用管壁上的靜壓p6代替。壓差p3-p6很大，因而本實(shí)驗(yàn)采用復(fù)合式測(cè)壓計(jì)測(cè)定壓差p3-p6。顯然。SKIPIF1<0 （1.6.8）射流喉部的速度為SKIPIF1<0（1.6.9）流量SKIPIF1<0，式中A0是孔的面積SKIPIF1<0（1.6.10）引入流量系數(shù)，則SKIPIF1<0（1.6.11）顯示，流量系數(shù)SKIPIF1<0的取值除了受到粘性的影響之外，也還取決于孔口面積與管道面積的比值SKIPIF1<0。標(biāo)定文丘里流量計(jì)或孔板流量計(jì)的流量系數(shù)SKIPIF1<0的方法是：用體積法測(cè)出流量Q，讀取測(cè)壓管的液柱高度。利用式(1.6.4)或式(1.6.11)確定SKIPIF1<0的值。1.6.4實(shí)驗(yàn)步驟1．排除測(cè)壓管的氣體啟動(dòng)水泵，向水箱充水，關(guān)閉尾閥。此時(shí)，管1，2的液面應(yīng)該平齊。管3，4以及管5，6分別用膠管將其上部連接，拔開這些連接膠管，管3，6和管4，5的液面應(yīng)該平齊。如果不能平齊，則在測(cè)壓管內(nèi)存在氣泡，應(yīng)設(shè)法將其排除。2．調(diào)節(jié)尾閥，依次增大流量，記錄各測(cè)壓管的液柱高度。用體積法以及用電子流量計(jì)分別測(cè)量管流的流量，取其平均值作為計(jì)算用。流量要求改變8次。改變流量時(shí)，要等待3~5分鐘，水流穩(wěn)定后方可讀數(shù)。SKIPIF1<0圖1.6.4文丘里、孔板實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表測(cè)量?jī)?nèi)容：流量(分別用手工和流量計(jì)測(cè)量，取平均值)，各測(cè)壓管讀數(shù)。1.6.5數(shù)據(jù)處理圖1.6.4是數(shù)據(jù)表的界面。由表中看出，文丘里流量計(jì)的流量系數(shù)，SKIPIF1<0=0.9446~0.995，實(shí)驗(yàn)值變化較大。另外，孔板的流量系數(shù)可以進(jìn)行估算。在式（1.6.10）中，SKIPIF1<0取0.62，而SKIPIF1<0，因而式(1.6.11)中的SKIPIF1<0=0.6603。此外，還應(yīng)考慮粘性的影響，用p6取代pC也影響SKIPIF1<0的值。因此，再乘一個(gè)系數(shù)0.95，則SKIPIF1<0=0.6273?？梢钥闯?，孔板的流量系數(shù)與實(shí)測(cè)值也有較大誤差。產(chǎn)生誤差的原因，主要是測(cè)壓管讀數(shù)不夠精確。一方面，高度讀數(shù)刻度只精確到mm，而且用人工判讀也產(chǎn)生誤差。此外，水柱液面常發(fā)生波動(dòng)，其高度不易確定。1.6.6思考題1．SKIPIF1<0的值可能大于1嗎？2．影響SKIPIF1<0取值的因素有哪些？3．請(qǐng)推導(dǎo)式(1.6.8)4．請(qǐng)仔細(xì)觀察孔板流量計(jì)。在射流喉部處是否裝有測(cè)壓管？測(cè)壓管裝在喉部的上游還是下游？這樣做會(huì)對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生哪些影響？1.8雷諾實(shí)驗(yàn)1.8.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)量管流的沿程水頭損失，繪制沿程水頭損失與管流速度的對(duì)數(shù)曲線，并確定管流臨界雷諾數(shù)。1.8.2實(shí)驗(yàn)裝置圖1.8.1雷諾儀圖1.8.1的實(shí)驗(yàn)裝置由穩(wěn)壓水箱，試驗(yàn)管段，傾斜式比壓計(jì)組成。水箱向管道提供穩(wěn)壓水流。管段的壓強(qiáng)差用比壓計(jì)測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)用手工體積法測(cè)流量。1.8.3實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于圖1.8.1的管段的首、尾兩個(gè)斷面應(yīng)用伯努利方程，則有SKIPIF1<0（1.8.1）管段水平放置，流速處相同，因而SKIPIF1<0（1.8.2）用比壓計(jì)測(cè)量壓差p1-p2。設(shè)比壓計(jì)兩支測(cè)壓管的液柱長(zhǎng)度之差為l，則有SKIPIF1<0（1.8.3）SKIPIF1<0（1.8.4）式中，SKIPIF1<0是比壓計(jì)的水平傾角。只要測(cè)出比壓計(jì)兩支液柱長(zhǎng)度的差值，由式（1.8.4）便可以計(jì)算管段水流的沿程水頭損失SKIPIF1<0。管流速度等于流量除以截面積。流量用量筒、秒表測(cè)量。小流量的測(cè)量比較費(fèi)時(shí)。充水時(shí)間往往超過(guò)1分鐘。計(jì)算管流雷諾數(shù)時(shí)，需用到水的運(yùn)動(dòng)粘度。運(yùn)動(dòng)粘度與水溫有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)用溫度計(jì)測(cè)量水溫，水的運(yùn)動(dòng)粘度SKIPIF1<0與溫度的經(jīng)驗(yàn)公式可表示為SKIPIF1<0 （1.8.5）式中，大量水溫單位是℃，SKIPIF1<0的單位是m2/s。程水頭損失SKIPIF1<0與速度V的函數(shù)關(guān)系與流態(tài)有關(guān)，層流時(shí)，SKIPIF1<0與V的一次方成正比，紊流時(shí)，SKIPIF1<0與V的1.75~2.0次方成正比，將實(shí)測(cè)值標(biāo)在對(duì)數(shù)坐標(biāo)SKIPIF1<0圖上。如果實(shí)驗(yàn)曲線斜率為45°，則說(shuō)明流態(tài)為層流，否則為紊流。值得注意的是，流量從小變大的曲線與流量從大變小的曲線是不重合的。1.8.4實(shí)驗(yàn)步驟1．啟動(dòng)水泵，向水箱注水，待水位穩(wěn)定后才全開尾閥，以便沖洗管道，排除管內(nèi)氣體。2．關(guān)閉尾閥，松開傾斜比壓計(jì)上端的止水夾，以使測(cè)壓管內(nèi)的殘留氣泡排出，氣泡全部排出后，用氣囊球向比壓計(jì)的測(cè)壓管打氣，壓迫測(cè)壓管水面下降至中部，再夾緊止水夾，防止液面上升。試驗(yàn)管段的水不