北航流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告思考題全解答(雷諾實(shí)驗(yàn)、不可壓縮流體定常流動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)、能量方程實(shí)驗(yàn))2500字

北航流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告思考題全解答(雷諾實(shí)驗(yàn)、不可壓縮流體定常流動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)、能量方程實(shí)驗(yàn))2500字

【北航流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告思考題全解答】（雷諾實(shí)驗(yàn)、不可壓縮流體定常流動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)、不可壓縮流體定常流動(dòng)能量方程實(shí)驗(yàn)）BUAA39051222搜集不可壓縮流體恒定流能量方程實(shí)驗(yàn)1.測壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢有何不同？為什么？測壓管水頭線（P-P）沿程可升可降，線坡JP可正可負(fù)。而總水頭線（E-E）沿程只降不升，線坡J恒為正，即J>0。這是因?yàn)樗诹鲃?dòng)過程中，依據(jù)一定邊界條件，動(dòng)能和勢能可相互轉(zhuǎn)換。測點(diǎn)5至測點(diǎn)7，管收縮，部分勢能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，測壓管水頭線降低，Jp>0。測點(diǎn)7至測點(diǎn)9，管漸擴(kuò)，部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)換成勢能，測壓管水頭線升高，JP<0。而據(jù)能量方程E1=E2+hw1-2,hw1-2為損失能量，是不可逆的，即恒有hw1-2>0，故E2恒小于E1，（E-E）線不可能回升。(E-E)線下降的坡度越大，即J越大，表明單位流程上的水頭損失越大，如圖2.3的漸擴(kuò)段和閥門等處，表明有較大的局部水頭損失存在。2.流量增加，測壓管水頭線有何變化？為什么？有如下二個(gè)變化：（1）流量增加，測壓管水頭線（P-P）總降落趨勢更顯著。這是因?yàn)闇y壓管水頭，任一斷面起始時(shí)的總水頭E及管道過流斷面面積A為定值時(shí)，Q增大，就增大，則必減小。而且隨流量的增加阻力損失亦增大，管道任一過水?dāng)嗝嫔系目偹^E相應(yīng)減小，故的減小更加顯著。（2）測壓管水頭線（P-P）的起落變化更為顯著。因?yàn)閷?duì)于兩個(gè)不同直徑的相應(yīng)過水?dāng)嗝嬗惺街袨閮蓚€(gè)斷面之間的損失系數(shù)。管中水流為紊流時(shí)，接近于常數(shù)，又管道斷面為定值，故Q增大，H亦增大，（P-P）線的起落變化就更為顯著。3.測點(diǎn)2、3和測點(diǎn)10、11的測壓管讀數(shù)分別說明了什么問題？測點(diǎn)2、3位于均勻流斷面（圖2.2），測點(diǎn)高差0.7cm，HP=均為37.1cm（偶有毛細(xì)影響相差0.1mm），表明均勻流同斷面上，其動(dòng)水壓強(qiáng)按靜水壓強(qiáng)規(guī)律分布。測點(diǎn)10、11在彎管的急變流斷面上，測壓管水頭差為7.3cm，表明急變流斷面上離心慣性力對(duì)測壓管水頭影響很大。由于能量方程推導(dǎo)時(shí)的限制條件之一是“質(zhì)量力只有重力”，而在急變流斷面上其質(zhì)量力，除重力外，尚有離心慣性力，故急變流斷面不能選作能量方程的計(jì)算斷面。在繪制總水頭線時(shí)，測點(diǎn)10、11應(yīng)舍棄。不可壓縮流體恒定流動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)1、實(shí)測β與公認(rèn)值(β=1.02～1.05)符合與否？如不符合，試分析原因。實(shí)測β=1.035與公認(rèn)值符合良好。(如不符合，其最大可能原因之一是翼輪不轉(zhuǎn)所致。為排除此故障，可用4B鉛筆芯涂抹活塞及活塞套表面。)2、帶翼片的平板在射流作用下獲得力矩，這對(duì)分析射流沖擊無翼片的平板沿x方向的動(dòng)量力有無影響？為什么？無影響。因帶翼片的平板垂直于x軸，作用在軸心上的力矩T，是由射流沖擊平板是，沿yz平面通過翼片造成動(dòng)量矩的差所致。即式中Q——射流的流量；Vyz1——入流速度在yz平面上的分速；Vyz2——出流速度在yz平面上的分速；α1——入流速度與圓周切線方向的夾角，接近90°；α2——出流速度與圓周切線方向的夾角；r1,2——分別為內(nèi)、外圓半徑。該式表明力矩T恒與x方向垂直，動(dòng)量矩僅與yz平面上的流速分量有關(guān)。也就是說平板上附加翼片后，盡管在射流作用下可獲得力矩，但并不會(huì)產(chǎn)生x方向的附加力，也不會(huì)影響x方向的流速分量。所以x方向的動(dòng)量方程與平板上設(shè)不設(shè)翼片無關(guān)。3、通過細(xì)導(dǎo)水管的分流，其出流角度與V2相同，試問對(duì)以上受力分析有無影響？無影響。當(dāng)計(jì)及該分流影響時(shí)，動(dòng)量方程為即該式表明只要出流角度與V1垂直，則x方向的動(dòng)量方程與設(shè)置導(dǎo)水管與否無關(guān)。雷諾實(shí)驗(yàn)⒈流態(tài)判據(jù)為何采用無量綱參數(shù)，而不采用臨界流速？雷諾在1883年以前的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)園管流動(dòng)存在兩種流態(tài)——層流和紊流，并且存在著層流轉(zhuǎn)化為紊流的臨界流速V’，V’與流體的粘性ν及園管的直徑d有關(guān)，即（1）因此從廣義上看，V’不能作為流態(tài)轉(zhuǎn)變的判據(jù)。為了判別流態(tài)，雷諾對(duì)不同管徑、不同粘性液體作了大量的實(shí)驗(yàn)，得出了用無量綱參數(shù)（vd/ν）作為管流流態(tài)的判據(jù)。他不但深刻揭示了流態(tài)轉(zhuǎn)變的規(guī)律，而且還為后人用無量綱化的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究樹立了典范。用無量綱分析的雷列法可得出與雷諾數(shù)結(jié)果相同的無量綱數(shù)?？梢哉J(rèn)為式（1）的函數(shù)關(guān)系能用指數(shù)的乘積來表示。即（2）其中K為某一無量綱系數(shù)。式（2）的量綱關(guān)系為（3）從量綱和諧原理，得L：2α1+α2=1T：-α1=-1聯(lián)立求解得α1=1，α2=-1將上述結(jié)果，代入式（2），得或雷諾實(shí)驗(yàn)完成了K值的測定，以及是否為常數(shù)的驗(yàn)證。結(jié)果得到K=2320。于是，無量綱數(shù)vd/ν便成了適應(yīng)于任何管徑，任何牛頓流體的流態(tài)轉(zhuǎn)變的判據(jù)。由于雷諾的奉獻(xiàn)，vd/ν定命為雷諾數(shù)。隨著量綱分析理論的完善，利用量綱分析得出無量綱參數(shù)，研究多個(gè)物理量間的關(guān)系，成了現(xiàn)今實(shí)驗(yàn)研究的重要手段之一。⒉為何認(rèn)為上臨界雷諾數(shù)無實(shí)際意義，而采用下臨界雷諾數(shù)作為層流與紊流的判據(jù)？實(shí)測下臨界雷諾數(shù)為多少？根據(jù)實(shí)驗(yàn)測定，上臨界雷諾數(shù)實(shí)測值在3000～5000范圍內(nèi)，與操作快慢，水箱的紊動(dòng)度，外界干擾等密切相關(guān)。有關(guān)學(xué)者做了大量實(shí)驗(yàn)，有的得12000，有的得20000，有的甚至得40000。實(shí)際水流中，干擾總是存在的，故上臨界雷諾數(shù)為不定值，無實(shí)際意義。只有下臨界雷諾數(shù)才可以作為判別流態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。凡水流的雷諾數(shù)小于下臨界雷諾數(shù)者必為層流。一般實(shí)測下臨界雷諾數(shù)為2100左右。⒊雷諾實(shí)驗(yàn)得出的圓管流動(dòng)下臨界雷諾數(shù)2320，而目前一般教科書中介紹采用的下臨界雷諾數(shù)是2000，原因何在？下臨界雷諾數(shù)也并非與干擾絕對(duì)無關(guān)。雷諾實(shí)驗(yàn)是在環(huán)境的干擾極小，實(shí)驗(yàn)前水箱中的水體經(jīng)長時(shí)間的穩(wěn)定情況下，經(jīng)反復(fù)多次細(xì)心量測才得出的。而后人的大量實(shí)驗(yàn)很難重復(fù)得出雷諾實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確數(shù)值，通常在2000～2300之間。因此，從工程實(shí)用出發(fā)，教科書中介紹的園管下臨界雷諾數(shù)一般是2000。

第二篇：流體力學(xué)雷諾實(shí)驗(yàn)（附圖）《流體力學(xué)、泵與泵站綜合實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告＋北航流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告思考題全解答(雷諾實(shí)驗(yàn)、不可壓縮流體定常流動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)、能量方程實(shí)驗(yàn))發(fā)表于：2023.1.28來自：字?jǐn)?shù)：2562手機(jī)看范文【北航流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告思考題全解答】（雷諾實(shí)驗(yàn)、不可壓縮流體定常流動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)、不可壓縮流體定常流動(dòng)能量方程實(shí)驗(yàn)）BUAA39051222搜集不可壓縮流體恒定流能量方程實(shí)驗(yàn)1.測壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢有何不同？為什么？測壓管水頭線（P-P）沿程可升可降，線坡JP可正可負(fù)。而總水頭線（E-E）沿程只降不升，線坡J恒為正，即J>0。這是因?yàn)樗诹鲃?dòng)過程中，依據(jù)一定邊界條件，動(dòng)能和勢能可相互轉(zhuǎn)換。測點(diǎn)5至測點(diǎn)7，管收縮，部分勢能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，測壓管水頭線降低，Jp>0。測點(diǎn)7至測點(diǎn)9，管漸擴(kuò)，部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)換成勢能，測壓管水頭線升高，JP<0。而據(jù)能量方程E1=E2+hw1-2,hw1-2為損失能量，是不可逆的，即恒有hw1-2>0，故E2恒小于E1，（E-E）線不可能回升。(E-E)線下降的坡度越大，即J越大，表明單位流程上的水頭損失越大，如圖2.3的漸擴(kuò)段和閥門等處，表明有較大的局部水頭損失存在。2.流量增加，測壓管水頭線有何變化？為什么？有如下二個(gè)變化：（1）流量增加，測壓管水頭線（P-P）總降落趨勢更顯著。這是因?yàn)闇y壓管水頭，任一斷面起始時(shí)的總水頭E及管道過流斷面面積A為定值時(shí)，Q增大，就增大，則必減小。而且隨流量的增加阻力損失亦增大，管道任一過水?dāng)嗝嫔系目偹^E相應(yīng)減小，故的減小更加顯著。（2）測壓管水頭線（P-P）的起落變化更為顯著。因?yàn)閷?duì)于兩個(gè)不同直徑的相應(yīng)過水?dāng)嗝嬗惺街袨閮蓚€(gè)斷面之間的損失系數(shù)。管中水流為紊流時(shí)，接近于常數(shù)，又管道斷面為定值，故Q增大，H亦增大，（P-P）線的起落變化就更為顯著。3.測點(diǎn)2、3和測點(diǎn)10、11的測壓管讀數(shù)分別說明了什么問題？測點(diǎn)2、3位于均勻流斷面（圖2.2），測點(diǎn)高差0.7cm，HP=均為37.1cm（偶有毛細(xì)影響相差0.1mm），表明均勻流同斷面上，其動(dòng)水壓強(qiáng)按靜水壓強(qiáng)規(guī)律分布。測點(diǎn)10、11在彎管的急變流斷面上，測壓管水頭差為7.3cm，表明急變流斷面上離心慣性力對(duì)測壓管水頭影響很大。由于能量方程推導(dǎo)時(shí)的限制條件之一是“質(zhì)量力只有重力”，而在急變流斷面上其質(zhì)量力，除重力外，尚有離心慣性力，故急變流斷面不能選作能量方程的計(jì)算斷面。在繪制總水頭線時(shí)，測點(diǎn)10、11應(yīng)舍棄。不可壓縮流體恒定流動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)1、實(shí)測β與公認(rèn)值(β=1.02～1.05)符合與否？如不符合，試分析原因。實(shí)測β=1.035與公認(rèn)值符合良好。(如不符合，其最大可能原因之一是翼輪不轉(zhuǎn)所致。為排除此故障，可用4B鉛筆芯涂抹活塞及活塞套表面。)2、帶翼片的平板在射流作用下獲得力矩，這對(duì)分析射流沖擊無翼片的平板沿x方向的動(dòng)量力有無影響？為什么？無影響。因帶翼片的平板垂直于x軸，作用在軸心上的力矩T，是由射流沖擊平板是，沿yz平面通過翼片造成動(dòng)量矩的差所致。即式中Q——射流的流量；Vyz1——入流速度在yz平面上的分速；Vyz2——出流速度在yz平面上的分速；α1——入流速度與圓周切線方向的夾角，接近90°；α2——出流速度與圓周切線方向的夾角；r1,2——分別為內(nèi)、外圓半徑。該式表明力矩T恒與x方向垂直，動(dòng)量矩僅與yz平面上的流速分量有關(guān)。也就是說平板上附加翼片后，盡管在射流作用下可獲得力矩，但并不會(huì)產(chǎn)生x方向的附加力，也不會(huì)影響x方向的流速分量。所以x方向的動(dòng)量方程與平板上設(shè)不設(shè)翼片無關(guān)。3、通過細(xì)導(dǎo)水管的分流，其出流角度與V2相同，試問對(duì)以上受力分析有無影響？無影響。當(dāng)計(jì)及該分流影響時(shí)，動(dòng)量方程為即該式表明只要出流角度與V1垂直，則x方向的動(dòng)量方程與設(shè)置導(dǎo)水管與否無關(guān)。雷諾實(shí)驗(yàn)⒈流態(tài)判據(jù)為何采用無量綱參數(shù)，而不采用臨界流速？雷諾在1883年以前的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)園管流動(dòng)存在兩種流態(tài)——層流和紊流，并且存在著層流轉(zhuǎn)化為紊流的臨界流速V’，V’與流體的粘性ν及園管的直徑d有關(guān)，即（1）因此從廣義上看，V’不能作為流態(tài)轉(zhuǎn)變的判據(jù)。為了判別流態(tài)，雷諾對(duì)不同管徑、不同粘性液體作了大量的實(shí)驗(yàn)，得出了用無量綱參數(shù)（vd/ν）作為管流流態(tài)的判據(jù)。他不但深刻揭示了流態(tài)轉(zhuǎn)變的規(guī)律，而且還為后人用無量綱化的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究樹立了典范。用無量綱分析的雷列法可得出與雷諾數(shù)結(jié)果相同的無量綱數(shù)?？梢哉J(rèn)為式（1）的函數(shù)關(guān)系能用指數(shù)的乘積來表示。即（2）其中K為某一無量綱系數(shù)。式（2）的量綱關(guān)系為（3）從量綱和諧原理，得L：2α1+α2=1T：-α1=-1聯(lián)立求解得α1=1，α2=-1將上述結(jié)果，代入式（2），得或雷諾實(shí)驗(yàn)完成了K值的測定，以及是否為常數(shù)的驗(yàn)證。結(jié)果得到K=2320。于是，無量綱數(shù)vd/ν便成了適應(yīng)于任何管徑，任何牛頓流體的流態(tài)轉(zhuǎn)變的判據(jù)。由于雷諾的奉獻(xiàn)，vd/ν定命為雷諾數(shù)。隨著量綱分析理論的完善，利用量綱分析得出無量綱參數(shù)，研究多個(gè)物理量間的關(guān)系，成了現(xiàn)今實(shí)驗(yàn)研究的重要手段之一。⒉為何認(rèn)為上臨界雷諾數(shù)無實(shí)際意義，而采用下臨界雷諾數(shù)作為層流與紊流的判據(jù)？實(shí)測下臨界雷諾數(shù)為多少？根據(jù)實(shí)驗(yàn)測定，上臨界雷諾數(shù)實(shí)測值在3000～5000范圍內(nèi)，與操作快慢，水箱的紊動(dòng)度，外界干擾等密切相關(guān)。有關(guān)學(xué)者做了大量實(shí)驗(yàn)，有的得12000，有的得20000，有的甚至得40000。實(shí)際水流中，干擾總是存在的，故上臨界雷諾數(shù)為不定值，無實(shí)際意義。只有下臨界雷諾數(shù)才可以作為判別流態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。凡水流的雷諾數(shù)小于下臨界雷諾數(shù)者必為層流。一般實(shí)測下臨