大學(xué)工程流體力學(xué)實驗-參考答案

流體力學(xué)實驗室二○○六年靜水壓強(qiáng)實驗2．當(dāng)p〈0時，試根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，確定水箱的真空區(qū)域。BB（2）同理，過箱頂小不杯的液面作一水平面，測壓管4中，該平面以上的水體亦為真（3）在測壓管5中，自水面向下深度某一段水柱亦為真空區(qū)域。這段高度與測壓管2液面低于水箱液面的高度相等，亦與測壓管4液面高于小水杯液面高度相等。3．若再備一根直尺，試采用另外最簡便的法測定Y。0設(shè)被測液體為水，測壓管太細(xì)，測壓管液面因毛細(xì)現(xiàn)象而升高，造成測量誤差，毛細(xì)高度由下式計算一般來說，當(dāng)玻璃測壓管的徑大于10mm時，毛細(xì)影響可略而不計。另外，當(dāng)水質(zhì)不潔時，σ減小，毛細(xì)高度亦較凈水小；當(dāng)采用有機(jī)下班玻璃作測壓管時，浸潤角θ較大，其h較普通玻璃管小。時均有毛細(xì)現(xiàn)象，但在計算壓差時，互相抵消了。5．過C點作一水平面，相對管1、2、5及水箱中液體而言，這個水平面是不是等壓面？哪不全是等壓面，它僅相對管1、2及水箱中的液體而言，這個水平面才是等壓面。因為連通介質(zhì)為同一均質(zhì)液體5）同一水平面。而管5與水箱之間不符合條件（4相對管5資料.和水箱中的液體而言，該水平面不是水平面。關(guān)閉各通氣閥門，開啟底閥，放水片刻，可看到有空氣由C進(jìn)入水箱。這時閥門的出流就是變液位下的恒定水流。因為由觀察可知，測壓管1的液面始終與C點同高，表明作度的減小處于平衡狀態(tài)。醫(yī)學(xué)上的點滴注射就是此原理應(yīng)用的一例，醫(yī)學(xué)上稱這為馬利奧特容器的變液位下恒定流。資料.文丘里實驗得π-4-d-42gΔh4可見本實驗的μ值大小與Q、d、d、Δh有關(guān)。其中d、d影響最敏感。本實驗中若文丘里管d=1.4cm，d=0.71cm，通常在切削加工中d比d測量便，容易掌握好2若d的誤差為－0.01cm，那么μ值將變?yōu)?.006，顯然不合理。2因為計算流量Q'是在不考慮水頭損失情況下，即按理想液體推導(dǎo)的，而實際流體存在如圖所示根據(jù)流體靜力學(xué)程p p=2Y資料.1-分別為各測壓管的液面讀數(shù)。2因此，無論文丘里流量計是否傾斜安裝，對測壓管讀數(shù)都不影響。4．文丘里管喉頸處容易產(chǎn)生真空，允最大真空度為6-7mHO。工程中應(yīng)用文丘里管時，2本實驗若d=1.4cm，d=0.71cm，以管軸線高程為基準(zhǔn)面，以水箱液面和喉頸斷面分別為1-1、2-2計算斷面，列能量程得H0則p=2Yav2+2+hp--av2 -av2=▽-▽-0av22-hw1-2w1-2:-2OY資料.1．為什么上臨界雷諾數(shù)無實際意義，而采用下臨界雷諾數(shù)作為層流和紊流的判據(jù)？實測下根據(jù)實驗測定，上臨界雷諾數(shù)實測值在3000-5000圍，與操作的快慢、水箱的紊動度、外界干擾等密切相關(guān)。有關(guān)學(xué)者做了大量實驗，有的得12000，有的得20000，有的甚至得到40000。實際水流中，干擾總是存在的，故上臨界雷諾數(shù)為不定值，無實際意義。只有下實測下臨界雷諾數(shù)為2100左右。2．雷諾實驗得出的圓管流動下臨界雷諾數(shù)理論值為2320，而目前一般教科書中介紹采用的雷諾實驗的準(zhǔn)確數(shù)值，通常在2000-2300之間。因此，從工程實用出發(fā)，教科書中介紹的圓管下臨界雷諾數(shù)一般是2000。3．圓管液流有哪幾種流動狀態(tài)？它們的特點如？結(jié)合實驗現(xiàn)象說明。4．分析層流和紊流在運動學(xué)特性和動力學(xué)特性面各有差異？動力學(xué)特性動力學(xué)特性流層間無質(zhì)量傳輸流層間無動量交換單位質(zhì)量的能量損失與流速的一次成正比流層間有質(zhì)量傳輸流層間存在動量交換單位質(zhì)量的能量損失與流速的運動學(xué)特性質(zhì)點有規(guī)律地作分層流動斷面流速按拋物線分布運動要素?zé)o脈動現(xiàn)象質(zhì)點互相混滲作無規(guī)則運動斷面流速按指數(shù)規(guī)律分布運動要素發(fā)生不規(guī)則的脈動現(xiàn)象流動狀態(tài)資料.. 1．本實驗中，沿程阻力損失就是壓差計的壓差，如果管道有一定的傾角，壓差計的壓差是現(xiàn)以傾斜等徑管道上裝設(shè)的水銀多管壓差計為例說明（圖中A—A為水平線jhf1-2ppp=2-Hp2Y2這表明水銀壓差計的壓差值即為沿程水頭損失，且和傾角無關(guān)。2．根據(jù)實測m值判斷本實驗的流區(qū)。lgh～lgv曲線的斜率m=1.0～1.8，即h與v1.0-1.8成正比，表明流動為層流ff當(dāng)量粗糙度的測量可用實驗的法測定λ及R的值，然后用下式求解：莫迪圖即是本式的圖解。資料.e 其中（3）式精度最高。在反求Δ時2）式開應(yīng)取負(fù)號。也可直接由λ~R關(guān)系在Δ莫迪圖上查得-，進(jìn)而得出當(dāng)量粗糙度Δ值。d4．實驗工程中的鋼管中的流動，大多為光滑紊流或紊流過渡區(qū)，而水電站泄洪洞的流動，Δ6，相應(yīng)的-=0.0002～0.001，由莫迪圖可知，流動均處在過渡區(qū)。e速的有壓管流在實際工程中非常少見。而泄洪洞的當(dāng)量粗糙度可達(dá)(1～9)mm，洞徑一般為（2～3）m，過流速往往在(5~e資料.1．結(jié)合實驗結(jié)果，分析比較突擴(kuò)與突縮圓管在相應(yīng)條件下的局部阻力損失大小關(guān)系。-2j2g及表明影響局部阻力損失的因素是v和dd。由于有2則有或jejs時，突然擴(kuò)大的水頭損失比相應(yīng)的突然收縮的要大。在本實驗最大流量Q下，突然擴(kuò)大損jejsdd接近于12．結(jié)合流動儀演示的水力現(xiàn)象，分析局部阻力損失機(jī)理在？產(chǎn)生突擴(kuò)與突縮局部損失的主流動演示儀1-7型可顯示突擴(kuò)、突縮、漸擴(kuò)、漸縮、分流、合流、閥道、繞流等三十多種、外流的流動圖譜。據(jù)此對于局部阻力損失的機(jī)理分析如下：源。由于水質(zhì)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。另動能交換，達(dá)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。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(qiáng)度較小，而突縮的后部產(chǎn)生了紊動度較大的漩渦環(huán)區(qū)?？梢姰a(chǎn)生突縮水頭損失的主要部位是在突縮斷面后。資料.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，就長以后，實測阻力系數(shù)減小，主要原因也在這里。3．現(xiàn)備有一段長度及聯(lián)接式與調(diào)節(jié)閥相同，徑與實驗管道相同的直管段(見實驗裝置圖)，段長度大于（20～40）d的斷面處，各布置一個測壓點便可。先測出整個測量段上的總水hj1+hj2jnji+hf12jijnh----兩測點間的沿程阻力損失。然后，把被測段（如閥門）換上一段長度及聯(lián)接法與被測段相同，徑與管道相同的直管f12w12j1jf12資料.1．結(jié)合觀測不同類型管嘴與口出流的流股特征，分析流量系數(shù)不同的原因及增大過流能力根據(jù)實驗結(jié)果可知，流股形態(tài)及流量系數(shù)如下：影響流量系數(shù)大小的原因有：c（2）直角進(jìn)口管嘴出流，μ大于口μ,是因為前者進(jìn)口段后由于分離，使流股側(cè)收縮c而引起局部真空（實際實驗測得局部真空度約為16cmHO產(chǎn)生抽吸作用從而加大過流2能力。后者口出流流股側(cè)面均為大氣壓，無抽吸力存在。（4）圓錐管嘴雖亦屬直角進(jìn)口，但因進(jìn)口直徑漸小，不易產(chǎn)生分離，其側(cè)收縮面面積接穩(wěn)定性，往往在工作段前加一漸縮段，正是利用漸縮的這一水力特性）。能量損失小，因此其μ值與圓角管嘴相近。從以上分析可知，為了加大管嘴的過流能