流動狀態(tài) 中國石油大學(華東)流體力學實驗報告

PAGEPAGE5中國石油大學（華東）工程流體力學實驗報告實驗日期：成績：班級：學號：姓名：教師：李成華同組者：實驗六、流動狀態(tài)實驗一、實驗目的1．測定液體運動時的沿程水頭損失（）及斷面的平均流速；2．在雙對數坐標上繪制流態(tài)（—）曲線圖，找出下臨界點并計算雷諾數的值。二、實驗裝置本室驗的裝置如圖所示。本實驗所用的設備有流態(tài)實驗裝置、量筒、秒表、溫度計及粘溫表。在圖1-6-1橫線上正確填寫實驗裝置各部分的圖1-6-11.穩(wěn)壓水箱；2.進水管；3.試驗管路；4.試驗管路；5.壓差計；6流量調節(jié)閥；7.回流管線；8.試驗臺；9.蓄水箱；10.抽水泵；11.出水管

三、實驗原理填空1．液體在同一管道中流動，當速度不同時有層流、紊流兩種流動狀態(tài)。的特點是質點互不摻混，成線狀流動。在紊流中流體的各質點相互摻混，有脈動現象。不同的流態(tài)，其沿程水頭損失與斷面平均速度的關系也不相同。層流的沿程水頭損失與斷面平均流速的一次方成正比；紊流的沿程水頭損失與斷面平均速度的m次方成正比(m=1.75~2)。層流與紊流之間存在一個過渡區(qū)，它的沿程水頭損失與斷面平均流速關系與層流、紊流的不同。2．當穩(wěn)壓水箱一直保持溢流時，實驗管路水平放置且管徑不變，流體在管內的流動為穩(wěn)定流，此種情況下v1=v2。那么從A點到B點的沿程水頭損失為hf，可由能流量方程導出：h1、h2分別是A點、B點的測壓管水頭，由壓差計中的兩個測壓管讀出。3．雷諾數（ReynoldsNumber）判斷流體流動狀態(tài)。雷諾數的計算公式為：—圓管內徑；—斷面平均速度；—運動粘度系數當（下臨界雷諾數）為層流，=2000~2320；當（上臨界雷諾數）為紊流，=4000~12000之間。四、實驗要求1．有關常數：實驗裝置編號：No.10實驗管內徑：D=1.0cm；水溫：T=20.4℃；水的密度：=0.998125g/cm；動力粘度系數：=0.993mPas；運動粘度系數：=9.949×10-3cm2/s。2、以表1-6-1中的任意一組數據為例，寫出計算實例（包含計算公式、數據及結果）（1）沿程水頭損失：=h1-h2=56.4-15.4=41.0(cm)（2）運動粘度系數：=μ/ρ=0.993÷998.125=9.949×10-3(cm2/s)（3）流量：=V/t=965÷12.19=79.16(ml/s)（4）斷面平均速度：v=4Q/πD2=(4×79.16)÷(3.14×12)=100.84(cm/s)（5）雷諾數：=vD/ν=100.84×1÷9.949×10-3=106263．實驗數據記錄處理見表1-6-1。表1-6-1流動狀態(tài)實驗數據記錄處理表次數h1/cmh2/cmV/mlt/sQ/ml/sv/cm/shf/cmRe156.415.496512.1979.16100.8441.0010626.44265.946.395018.1052.4966.8619.607045.46368.955.798023.2842.1053.6313.205650.76471.363.490528.6631.5840.237.904238.74572.366.996537.5025.7332.785.403454.30672.969.777535.4121.8927.883.202937.92772.970.175035.3121.2427.062.802851.20873.371.376041.0418.5223.592.002485.82973.471.876045.2216.8121.411.602256.041073.972.873565.5711.2114.281.101504.691173.973.056053.9710.3813.220.901392.841274.173.554568.607.9410.120.601066.441374.373.8545106.415.126.520.50687.511474.373.9550131.094.205.340.40563.191574.374.0550180.323.053.890.30409.431617181920

4、在雙對數坐標紙上繪制的關系曲線圖5、確定下臨界點，找出臨界點速度，并寫出計算臨界雷諾數的過程。=21.41(cm/s)=vD/ν=21.41×1÷9.949×10-3=2256.0五、實驗步驟填空正確排序（4）．將流量調節(jié)閥打開，直至流量最大；（1）．熟悉儀器，打開開關12啟動抽水泵；（8）．關閉水泵電源和流量調節(jié)閥，并將實驗裝置收拾干凈整齊。（5）．待管內液體流動穩(wěn)定后，用量筒量測水的體積，用秒表測出時間。記錄水的體積及所用(2)．向穩(wěn)壓水箱充水使液面恒定，并保持少量溢流；(7)．測量水溫，利用水的粘溫表（見附錄B)查出動力粘度系數、；(3)．在打開流量調節(jié)閥前，檢查壓差計液面是否齊平。若不平，則須排氣；的時間，同時讀取壓差計的液柱標高；(6)．然后再調小流量。在調流量的過程中，要一直觀察壓差計液面的變化，直到調至合適的壓差。再重復步驟5，共測18組數據；六、注意事項1、在實驗的整個過程中，要求穩(wěn)壓水箱始終保持少量溢流；2、本實驗要求流量從大到小逐漸調整，同時實驗過程的中流量調節(jié)閥閥不得逆轉；3、當實驗進行到過渡層和層流段時，要特別注意流量調節(jié)閥的調節(jié)幅度一定要小，使得流量及壓差的變化間隔要??；4、實驗點分配要合理，在層流、紊流段各測五個點，過渡狀態(tài)6-8個點。七、問題分析1．液體流動狀態(tài)及其轉變說明了什么本質問題？答：流體流動狀態(tài)受兩個因素的影響，一個是其粘性阻力，一個是慣性力。層流狀態(tài)時主要受粘性阻力的影響；紊流狀態(tài)時主要表現為液體質點的互相碰撞和摻混，即其慣性力起主導作用；臨界狀態(tài)則表現為層流到紊流的過渡。兩種流態(tài)的轉變說明了流體流動阻力從量變到質變的發(fā)展過程。2．為什么在確定下臨界雷諾數的實驗過程中要求從大流量到小流量慢慢調節(jié)，且中間不得逆轉？答：因為上臨界雷諾數和下臨界雷諾數大小不一樣，上臨界相比于下臨界的要大，且不穩(wěn)定。一旦逆轉，則下其臨界雷諾數就會出現很大的誤差。3．為什么將臨界雷諾數作為判斷流態(tài)的準數？你的實測值與標準是否接近？答：因為臨界雷諾數的物理意義是：慣性力和粘性力的比值。在不同的流態(tài)中，不同的力起主導作用。層流中粘性力起主導作用，紊流中慣性力