流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

曰一由q點(diǎn)畜二實(shí)驗(yàn)須知進(jìn)行一個(gè)流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)，必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)總結(jié)等幾個(gè)主要環(huán)節(jié)。一、 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備（1） 在實(shí)驗(yàn)課開(kāi)始之前，應(yīng)分好實(shí)驗(yàn)小組。（2） 每次實(shí)驗(yàn)課前，要求學(xué)生閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，明確本次實(shí)驗(yàn)的目的、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟以及注意事項(xiàng)；復(fù)習(xí)教材中有關(guān)內(nèi)容，搞清楚實(shí)驗(yàn)原理和有關(guān)理論知識(shí)；對(duì)某些實(shí)驗(yàn)，還應(yīng)該進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)、計(jì)算，同時(shí)回答書(shū)中提出的思考題。二、 實(shí)驗(yàn)操作（1） 實(shí)驗(yàn)課開(kāi)始應(yīng)認(rèn)真聽(tīng)取指導(dǎo)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)的介紹。（2） 分組后先檢查儀器設(shè)備是否齊全和是否完好，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)報(bào)告指導(dǎo)教師。（3） 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，必須愛(ài)護(hù)儀器設(shè)備，遵守操作規(guī)程，嚴(yán)禁亂動(dòng)、亂拆。如有損壞丟失，必須立即報(bào)告指導(dǎo)教師，由實(shí)驗(yàn)室酌情處理。因違反規(guī)章制度、不遵守操作規(guī)程而造成儀器損壞者，需按規(guī)定進(jìn)行賠償。（4） 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)嚴(yán)禁吸煙、吐痰、吃東西和亂扔紙屑。除實(shí)驗(yàn)必須的講義、記錄紙及文具以外，個(gè)人的書(shū)包及衣物等一概不要放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。實(shí)驗(yàn)室不得大聲喧嘩，注意保持肅靜。（5） 實(shí)驗(yàn)做完后，需先經(jīng)指導(dǎo)教師審查數(shù)據(jù)并簽字，然后在將儀器設(shè)備按原樣整理完畢，搞好實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生，經(jīng)教師允許后方可離去。三、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)學(xué)生必須在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)進(jìn)行整理計(jì)算和總結(jié)分析，然后認(rèn)真寫(xiě)好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。編寫(xiě)報(bào)告的過(guò)程是一個(gè)從感性認(rèn)識(shí)到理論認(rèn)識(shí)的提高過(guò)程，也是一個(gè)加深理解和鞏固理論知識(shí)的過(guò)程。因此必須重視并寫(xiě)好實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)交給教師批閱。批閱后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告由學(xué)生妥善保管，以備考核。實(shí)驗(yàn)一雷諾實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察流體在管道中的兩種流動(dòng)狀態(tài)；測(cè)定幾種流速狀態(tài)下的雷諾數(shù)，并學(xué)會(huì)用質(zhì)量測(cè)流量Q方法；了解流態(tài)與雷諾數(shù)的關(guān)系，并驗(yàn)證下臨界雷諾數(shù)Re=2000。c二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖所示，在流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)中，雷諾實(shí)驗(yàn)涉及的部分有高位水箱、雷諾實(shí)驗(yàn)管、閥門(mén)、顏料水(紅墨水)盒及其控制閥門(mén)、上水閥、出水閥、水泵和計(jì)量水箱等，此外，還有秒表、水杯、電子稱及溫度計(jì)。圖1-1三、實(shí)驗(yàn)原理層流和紊流的根本區(qū)別在于層流各流層間互不摻混，只存在粘性引起的各流層間的滑動(dòng)摩擦力;紊流時(shí)則有大小不等的渦體動(dòng)蕩于各流層間。當(dāng)流速較小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)分層有規(guī)則的流動(dòng)狀態(tài)即層流。當(dāng)流速增大到一定程度時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是極不規(guī)則的，各部分流體互相劇烈摻混，就是紊流。反之，實(shí)驗(yàn)時(shí)的流速由大變小，則上述觀察到的流動(dòng)現(xiàn)象以相反程序重演，但由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯呐R界流速Vc小于由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯呐R界流速V「。稱V「為上臨界流速，vc為下臨界流速。雷諾用實(shí)驗(yàn)說(shuō)明流動(dòng)狀態(tài)不僅和流速V有關(guān)，還和管徑d、流體的動(dòng)力粘滯系數(shù)!A和密度P有關(guān)。以上四個(gè)參數(shù)可組合成一個(gè)無(wú)因次數(shù)，叫做雷諾數(shù)，用Re表示。Re=pvd/^=vd/u (1-1)對(duì)應(yīng)于臨界流速的雷諾數(shù)稱臨界雷諾數(shù)，用Rec表示。Rec=pvcd/^=2000 (1-2)工程上，假設(shè)流速時(shí)，流動(dòng)處于紊流狀態(tài)，這樣，流態(tài)的判別條件是層流： Re =pv d/口 < 2000紊流： Re =pv d/口 > 2000四、實(shí)驗(yàn)步驟（1） 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備首先，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的各個(gè)閥門(mén)置于關(guān)閉狀態(tài)。開(kāi)啟水泵，全開(kāi)上水閥門(mén)，使水箱注滿水，再調(diào)節(jié)上水閥門(mén)，使水箱的水位保持不變，并有少量流體溢流。其次，用溫度計(jì)測(cè)量水溫，并用電子稱測(cè)量空杯的質(zhì)量mk，記錄下表1-1中。（2） 觀察流態(tài)全開(kāi)出水閥門(mén)，待水流穩(wěn)定后，打開(kāi)顏料水控制閥，使顏料水從注入針流出，顏料水和雷諾實(shí)驗(yàn)管中的水迅速混合成均勻的淡顏色水，這時(shí)雷諾實(shí)驗(yàn)管中的流動(dòng)狀態(tài)為紊流。隨著出水閥門(mén)的不斷關(guān)小，顏料水和雷諾實(shí)驗(yàn)管中的水摻混程度逐漸減弱，直至顏料水在雷諾實(shí)驗(yàn)管中形成一條清晰的直線流，這時(shí)雷諾實(shí)驗(yàn)管中的流動(dòng)狀態(tài)為層流。（3） 測(cè)定幾種狀態(tài)下的雷諾數(shù)全開(kāi)出水閥門(mén)，再逐漸關(guān)小出水閥門(mén)，直至能看見(jiàn)顏料水在雷諾實(shí)驗(yàn)管中形成一條清晰的直線流（為層流狀態(tài)）。這時(shí)，用水杯從出水閥門(mén)接下一定量的流體，測(cè)出總質(zhì)量m（水杯和流體的質(zhì)t量和），并測(cè)出接流體所用的時(shí)間T。然后，按照從小流量到大流量，大流量到小流量的順序反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在每個(gè)狀態(tài)時(shí)，都要測(cè)出總質(zhì)量及接流體所用的時(shí)間，填入表1-1中。表1-1K閥門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)盛水時(shí)間T（s）總質(zhì)量mt(kg)流體質(zhì)量（kg）m-m質(zhì)流量(kg/s)Q=m/t流速(m/s)v=4Q/pnd2雷諾數(shù)Re=vd/u第一次第二次第一次第二次第一次第二次第一次第二次第一次第二次第一次第二次呈直線狀紅顏色水呈抖動(dòng)水流破壞完全紊流紅顏色水呈抖動(dòng)呈直線狀

測(cè)定下臨界雷諾數(shù)調(diào)整出水閥門(mén)，使雷諾實(shí)驗(yàn)管中的流動(dòng)處于紊流狀態(tài)，然后慢慢地逐漸關(guān)小出水閥門(mén)，觀察管內(nèi)顏色水流的變動(dòng)情況。當(dāng)流量關(guān)小到某一程度時(shí)，管內(nèi)的顏料水開(kāi)始成為一條直線流，即紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯南屡R界狀態(tài)。由表1-1中的相應(yīng)數(shù)據(jù)，用公式求出下臨界雷諾數(shù)Rec，由理論可知Rec是穩(wěn)定的，一般Rec約為2000。觀察層流狀態(tài)下的流速分布關(guān)閉出水閥門(mén)，用手?jǐn)D壓顏料水開(kāi)關(guān)的膠管兩到三下，使顏色水在一小時(shí)段內(nèi)擴(kuò)散到整個(gè)斷面。然后，再微微打開(kāi)出水閥門(mén)，使管內(nèi)呈層流流動(dòng)狀態(tài)，這是即可觀察到水在層流流動(dòng)是呈拋物線狀，演示出管內(nèi)水流流速分布。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理設(shè)某工況下流體重量為G，雷諾實(shí)驗(yàn)管內(nèi)徑為d，流體重量為Y，秒表所測(cè)的時(shí)間為t，根據(jù)所測(cè)的水溫查水的運(yùn)動(dòng)粘度與溫度曲線可知》 4G流速v二一-~(1-3)t*y*兀*d2雷諾數(shù)Re=4G雷諾數(shù)Re=4G兀*y*v(1-4)應(yīng)用Mathematical。軟件，把以上公式輸入，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)量數(shù)據(jù)就可得到雷諾數(shù)Re。F[G]=4G/(n*Y*u*t*d)；接著用plot[f[G],{G,0,10}]就可以畫(huà)出雷諾數(shù)和流量的關(guān)系曲線。不同溫度下，對(duì)應(yīng)的曲線斜率不同。六、 注意事項(xiàng)每調(diào)節(jié)閥門(mén)(上水閥門(mén)與下水閥門(mén)之間的閥門(mén))一次，均需等待流動(dòng)速度穩(wěn)定幾分鐘。在關(guān)小閥門(mén)(上水閥門(mén)與下水閥門(mén)之間的閥門(mén))過(guò)程中，只允許逐漸關(guān)小，不許開(kāi)大。隨著出水量的不斷減少，應(yīng)調(diào)小上水閥門(mén)，以減少溢流量引起的振動(dòng)。七、 思考題液體的粘性主要來(lái)自于液體間的什么作用？在算流速時(shí)，為什么選用下臨界流速v來(lái)計(jì)算臨界雷諾數(shù)，而不是采用上臨界流速v'?c c八、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析?；卮鹚伎碱}。實(shí)驗(yàn)二能量方程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察流體經(jīng)能量方程(又稱伯努利方程)實(shí)驗(yàn)管時(shí)的能量轉(zhuǎn)化情況，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析，從而加深對(duì)能量方程的理解。掌握量杯測(cè)平均流速和用畢托管測(cè)流速的方法。驗(yàn)證伯努利方程。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)中，能量方程實(shí)驗(yàn)部分涉及的有上水箱，能量方程實(shí)驗(yàn)管，上水閥門(mén)，出水閥門(mén)，水泵、測(cè)壓板和計(jì)量水箱等。三、 實(shí)驗(yàn)原理能量方程實(shí)驗(yàn)pv2對(duì)于總流的任意截面有能量方程Z+—+——=常數(shù) (2-1)Y2g式中，各項(xiàng)值都是截面值，它的物理意義、水頭名稱和能量解釋分述如下：Z是斷面對(duì)于選定基準(zhǔn)面的高度，水力學(xué)中稱為位置水頭，表示單位重量的位置勢(shì)能，稱單位位能。P/Y是斷面壓強(qiáng)作用使流體沿測(cè)壓管所能上升的高度，水力學(xué)中稱壓強(qiáng)水頭，表示單位重量的壓強(qiáng)勢(shì)能，稱單位壓能。v2/2g是以斷面平均流速v為初速的鉛直上升射流所能達(dá)到的理論高度，水力學(xué)中稱為流速水頭，表示單位重量的動(dòng)能，稱為單位動(dòng)能。畢托管測(cè)速實(shí)驗(yàn)?zāi)芰糠匠虒?shí)驗(yàn)管上的四組測(cè)壓管的任一組都相當(dāng)一個(gè)畢托管，可測(cè)得管內(nèi)的流體速度。由于本實(shí)驗(yàn)臺(tái)將總測(cè)壓管置于能量方程實(shí)驗(yàn)管的軸線，所以，測(cè)得的動(dòng)壓頭代表了軸心處的最大流速。畢托管求點(diǎn)速度公式為：u=c寸2gAh=k\：Ah k=c(2g (2-2)式中u-—畢托管測(cè)點(diǎn)處的流速；c---畢托管的校正系數(shù)；△h---畢托管全壓水頭與靜水壓頭差。u=、,近AH (2-3)

聯(lián)解上兩式可得4”=c*hlAH (2-4)式中u一測(cè)點(diǎn)處流速，由畢托管測(cè)定；4〃一測(cè)點(diǎn)流速系數(shù)；AH一管嘴的作用水頭。在進(jìn)行能量方程實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，就可以測(cè)定出各點(diǎn)的軸心速度和平均速度，測(cè)試結(jié)果記入表2中。如果用皮托管求出所在截面的理論平均流速，可根據(jù)該截面中心處的最大速度，雷諾數(shù)與平均流速的關(guān)系驗(yàn)證如下結(jié)果。即計(jì)算Re=vd/u，若Re<2300，則為層流，平均流速為最大流速的0.5倍，即v=0.5u或'；若Re>2300,則平均流速為最大流速的0.8倍，即v=0.8u或、。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作首先，開(kāi)啟水泵，全開(kāi)上水閥門(mén)使水箱注滿水，在調(diào)節(jié)上水閥門(mén)，使水箱水位始終保持不變，并有少溢流。其次，用溫度計(jì)測(cè)量水溫t，并用電子稱測(cè)量空杯的質(zhì)量m^，記入下表2-1中。能量方程實(shí)驗(yàn)首先，關(guān)閉閥門(mén)，測(cè)定能量方程實(shí)驗(yàn)四組測(cè)壓管的液體高度，記下各測(cè)壓管的讀數(shù)，填入表2-1中。其次，調(diào)節(jié)出水閥門(mén)至小開(kāi)開(kāi)度，測(cè)定能量方程實(shí)驗(yàn)管的四組截面測(cè)壓管的液體高度。按照從小開(kāi)、中開(kāi)、大開(kāi)的順序改變閥門(mén)的開(kāi)度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，并分別記下各測(cè)壓管的讀數(shù)，填入表-1中。測(cè)流體平均速度量杯法測(cè)定平均速度調(diào)節(jié)出水閥門(mén)至小開(kāi)開(kāi)度，用水杯從出水閥門(mén)接下一定量的流體，測(cè)出總質(zhì)量m(水杯和流體t的質(zhì)量和)，并用秒表測(cè)出接流體所用的時(shí)間T。然后，按照從小開(kāi)、中開(kāi)、大開(kāi)的順序改變閥門(mén)的開(kāi)度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，并分別記下總質(zhì)量mt和時(shí)間「填入下表2-2。根據(jù)質(zhì)流量Q=m/T公式及流速v=4Q/pnd2公式算出流量大小及流速，填入下表2-2。畢托管方法計(jì)算流速maxmax根據(jù)步驟(2)中的測(cè)量數(shù)據(jù)，管軸中心處流速u(mài)max=J2gAH，其中AH=H雙-H單(同一截面兩測(cè)壓管之差)，平均流速v=0.8u ，算出AH、u及平均流速▼，填入下表2-3中。maxmax驗(yàn)證伯努利方程PPV2根據(jù)表2-1、表2-2，及總水頭H「Z「—h+-^t—(i=1,3,5,7)[V是質(zhì)量流量計(jì)算值]，計(jì)算數(shù)據(jù)，并填入表2-4。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理根據(jù)所測(cè)得的流體重量G，時(shí)間t，液柱高度等進(jìn)行計(jì)算把數(shù)據(jù)填入表格。壓力水頭=P/Y速度水頭=(4G/n*d2*Y*t)/2—總水頭=Z+p/Y+(4G/n*d2*Y*t)/2—平均速度=4G/(n*d2*Y*t)軸心處速度=。＜2gAH利用Mathematica.0軟件輸入函數(shù)關(guān)系即可直接得到計(jì)算結(jié)果:f[p_〕=p/Y；f[G_,t_]=(4G/n*d2*Y*t)/2—；f[p_,z_,G_,t_]=z+p/Y+(4G/n*d2*Y*t)/2—；f[G_,t_]=4G/(n*d2*Y*t)；f虹,AH_]=2gAH；六、 注意事項(xiàng)測(cè)壓管讀數(shù)據(jù)時(shí)，視線與液面保持水平，讀凹液面最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。七、 思考題運(yùn)用沿總流的伯努利方程時(shí)所選取的兩個(gè)斷面之間是否可以有急變流？八、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析?；卮鹚伎碱}。九'附表

p表2-1 各測(cè)壓管讀數(shù)記錄（Z+—）Y\測(cè)壓管讀數(shù)（mm）閥門(mén)狀態(tài)、x12345678關(guān)閉小開(kāi)（I）中開(kāi)（II）大開(kāi)(III)表2-2空杯質(zhì)量m=kg,水溫t=°C,水密度p=kg/m3k截面I測(cè)壓管（1—2,5—6,7—8）的直徑d「mm截面II測(cè)壓管（3—4）的直徑d3=mm閥門(mén)狀態(tài)盛水時(shí)間T（s）總質(zhì)量（水+杯）mt（kg）水質(zhì)量（kg）m-m質(zhì)流量Q=m/t(kg/s)平均流速v=4Q2/pnd2截面I截面II小開(kāi)中開(kāi)大開(kāi)表2-3截面I(1--2)截面I(5—6)截面II(7—8)截面II(3—4)閥門(mén)\AHumaxvAHumaxvAHumaxvAHumaxv狀態(tài) \(m)(m/s)(m/s)(m)(m/s)(m/s)(m)(m/s)(m/s)(m)(m/s)(m/s)小開(kāi)中開(kāi)大開(kāi)

表2-4、截面閥門(mén)、、狀態(tài)\各截面總水頭Hi（m）各截面間水頭損失h..wi-j1—23--45--67--8hw1-3hw1-5hw1-7hw3-5hw3-7hw5-7小開(kāi)中開(kāi)大開(kāi)1雷諾實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察流體在管道中的兩種流動(dòng)狀態(tài);測(cè)定幾種流速狀態(tài)下的雷諾數(shù)，并學(xué)會(huì)用質(zhì)量測(cè)流量Q方法;=2000。c了解流態(tài)與雷諾數(shù)的關(guān)系，并驗(yàn)證下臨界雷諾數(shù)Re=2000。c二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖所示，在流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)中，雷諾實(shí)驗(yàn)涉及的部分有高位水箱、雷諾實(shí)驗(yàn)管、閥門(mén)、顏料水(紅墨水)盒及其控制閥門(mén)、上水閥、出水閥、水泵和計(jì)量水箱等，此外，還有秒表、水杯、電子稱及溫度計(jì)。圖1-1圖1-1三、實(shí)驗(yàn)原理層流和紊流的根本區(qū)別在于層流各流層間互不摻混，只存在粘性引起的各流層間的滑動(dòng)摩擦力;紊流時(shí)則有大小不等的渦體動(dòng)蕩于各流層間。當(dāng)流速較小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)分層有規(guī)則的流動(dòng)狀態(tài)即層流。當(dāng)流速增大到一定程度時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是極不規(guī)則的，各部分流體互相劇烈摻混，就是紊流。反之，實(shí)驗(yàn)時(shí)的流速由大變小，則上述觀察到的流動(dòng)現(xiàn)象以相反程序重演，但由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯呐R界流速vc小于由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯呐R界流速v「。稱v「為上臨界流速，vc為下臨界流速。雷諾用實(shí)驗(yàn)說(shuō)明流動(dòng)狀態(tài)不僅和流速V有關(guān)，還和管徑d、流體的動(dòng)力粘滯系數(shù)!A和密度p有關(guān)。以上四個(gè)參數(shù)可組合成一個(gè)無(wú)因次數(shù)，叫做雷諾數(shù)，用Re表示。(1-1)(1-2)Re=pvd/^=vd/u(1-1)(1-2)對(duì)應(yīng)于臨界流速的雷諾數(shù)稱臨界雷諾數(shù)，用Rec表示。Re=pvd/P=2000工程上，假設(shè)流速時(shí)，流動(dòng)處于紊流狀態(tài)，這樣，流態(tài)的判別條件是層流： Re=pvd/口<2000紊流： Re=pvd/口>2000四、實(shí)驗(yàn)步驟（1） 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備首先，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的各個(gè)閥門(mén)置于關(guān)閉狀態(tài)。開(kāi)啟水泵，全開(kāi)上水閥門(mén)，使水箱注滿水，再調(diào)節(jié)上水閥門(mén)，使水箱的水位保持不變，并有少量流體溢流。其次，用溫度計(jì)測(cè)量水溫，并用電子稱測(cè)量空杯的質(zhì)量mk，記入下表1-1中。（2） 觀察流態(tài)全開(kāi)出水閥門(mén)，待水流穩(wěn)定后，打開(kāi)顏料水控制閥，使顏料水從注入針流出，顏料水和雷諾實(shí)驗(yàn)管中的水迅速混合成均勻的淡顏色水，這時(shí)雷諾實(shí)驗(yàn)管中的流動(dòng)狀態(tài)為紊流。隨著出水閥門(mén)的不斷關(guān)小，顏料水和雷諾實(shí)驗(yàn)管中的水摻混程度逐漸減弱，直至顏料水在雷諾實(shí)驗(yàn)管中形成一條清晰的直線流，這時(shí)雷諾實(shí)驗(yàn)管中的流動(dòng)狀態(tài)為層流。（3） 測(cè)定幾種狀態(tài)下的雷諾數(shù)全開(kāi)出水閥門(mén)，再逐漸關(guān)小出水閥門(mén)，直至能看見(jiàn)顏料水在雷諾實(shí)驗(yàn)管中形成一條清晰的直線流（為層流狀態(tài)）。這時(shí)，用水杯從出水閥門(mén)接下一定量的流體，測(cè)出總質(zhì)量m（水杯和流體的質(zhì)t量和），并測(cè)出接流體所用的時(shí)間T。然后，按照從小流量到大流量，大流量到小流量的順序反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在每個(gè)狀態(tài)時(shí)，都要測(cè)出總質(zhì)量及接流體所用的時(shí)間，填入表1-1中。根據(jù)質(zhì)流量Q=m/T公式算出流量大小，根據(jù)流速v=4Q/pnd2公式算出流速，最后根據(jù)Re=vd/uRek公式求出相應(yīng)的雷諾數(shù)?？毡|(zhì)量m=kg，水溫t=°C，d=mmk查飽和水的熱物理性質(zhì)表U水=m2/s調(diào)整出水閥門(mén)，使雷諾實(shí)驗(yàn)管中的流動(dòng)處于紊流狀態(tài)，然后慢慢地逐漸關(guān)小出水閥門(mén)，觀察管內(nèi)顏色水流的變動(dòng)情況。當(dāng)流量關(guān)小到某一程度時(shí)，管內(nèi)的顏料水開(kāi)始成為一條直線流，即紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯南屡R界狀態(tài)。由表1-1中的相應(yīng)數(shù)據(jù)，用公式求出下臨界雷諾數(shù)Rec，由理論可知Rec是穩(wěn)定的，一般約為2000。（5）觀察層流狀態(tài)下的流速分布關(guān)閉出水閥門(mén)，用手?jǐn)D壓顏料水開(kāi)關(guān)的膠管兩到三下，使顏色水在一小段時(shí)內(nèi)擴(kuò)散到整個(gè)斷面。然后，再微微打開(kāi)出水閥門(mén)，使管內(nèi)呈層流流動(dòng)狀態(tài)，這是即可觀察到水在層流流動(dòng)是呈拋物線狀，演示出管內(nèi)水流流速分布。五、 注意事項(xiàng)（1） 每調(diào)節(jié)閥門(mén)（上水閥門(mén)與下水閥門(mén)之間的閥門(mén)）一次，均需等待流動(dòng)速度穩(wěn)定幾分鐘。（2） 在關(guān)小閥門(mén)（上水閥門(mén)與下水閥門(mén)之間的閥門(mén)）過(guò)程中，只允許逐漸關(guān)小，不許開(kāi)大。隨著出水量的不斷減少，應(yīng)調(diào)小上水閥門(mén)，以減少溢流量引起的振動(dòng)。六、 思考題（1） 液體的粘性主要來(lái)自于液體間的什么作用？（2） 在算流速時(shí)，為什么選用下臨界流速v來(lái)計(jì)算臨界雷諾數(shù)，而不是采用上臨界流速cv；?七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求（1） 內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。（2） 回答思考題。2能量方程實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察流體經(jīng)能量方程(又稱伯努利方程)實(shí)驗(yàn)管時(shí)的能量轉(zhuǎn)化情況，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析，從而加深對(duì)能量方程的理解。掌握量杯測(cè)平均流速和畢托管測(cè)流速的方法。驗(yàn)證伯努利方程。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)中，能量方程實(shí)驗(yàn)部分涉及的有上水箱，能量方程實(shí)驗(yàn)管，上水閥門(mén)，出水閥門(mén)，水泵、測(cè)壓板和計(jì)量水箱等。三、 實(shí)驗(yàn)原理能量方程實(shí)驗(yàn)pv2對(duì)于總流的任意截面有能量方程Z+—+——=常數(shù) (2-1)Y2g式中，各項(xiàng)值都是截面值，它的物理意義、水頭名稱和能量解釋分述如下：Z是斷面對(duì)于選定基準(zhǔn)面的高度，水力學(xué)中稱為位置水頭，表示單位重量的位置勢(shì)能，稱單位位能。P/Y是斷面壓強(qiáng)作用使流體沿測(cè)壓管所能上升的高度，水力學(xué)中稱壓強(qiáng)水頭，表示單位重量的壓強(qiáng)勢(shì)能，稱單位壓能。v2/2g是以斷面平均流速v為初速的鉛直上升射流所能達(dá)到的理論高度，水力學(xué)中稱為流速水頭，表示單位重量的動(dòng)能，稱為單位動(dòng)能。畢托管測(cè)速實(shí)驗(yàn)?zāi)芰糠匠虒?shí)驗(yàn)管上的四組測(cè)壓管的任一組都相當(dāng)一個(gè)畢托管，可測(cè)得管內(nèi)的流體速度。由于本實(shí)驗(yàn)臺(tái)將總測(cè)壓管置于能量方程實(shí)驗(yàn)管的軸線，所以，測(cè)得的動(dòng)壓頭代表了軸心處的最大流速。畢托管求點(diǎn)速度公式為：u=^.;2^AH (2-2)式中u-—畢托管測(cè)點(diǎn)處的流速；c---畢托管的校正系數(shù)；△H---畢托管全壓水頭與靜水壓頭差。在進(jìn)行能量方程實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，就可以測(cè)定出各點(diǎn)的軸心速度和平均速度，平均流速v=0.8um戒四、 實(shí)驗(yàn)步驟（1） 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作首先，開(kāi)啟水泵，全開(kāi)上水閥門(mén)使水箱注滿水，在調(diào)節(jié)上水閥門(mén)，使水箱水位始終保持不變，并有少溢流。其次，用溫度計(jì)測(cè)量水溫t，并用電子稱測(cè)量空杯的質(zhì)量m^，記入下表2-2中。（2） 能量方程實(shí)驗(yàn)首先，關(guān)閉閥門(mén)，測(cè)定能量方程實(shí)驗(yàn)四組測(cè)壓管的液體高度，記下各測(cè)壓管的讀數(shù)，填入表2-1。其次，調(diào)節(jié)出水閥門(mén)至小開(kāi)開(kāi)度，測(cè)定能量方程實(shí)驗(yàn)管的四組截面測(cè)壓管的液體高度。按照從小開(kāi)、中開(kāi)、大開(kāi)的順序改變閥門(mén)的開(kāi)度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，并分別記下各測(cè)壓管的讀數(shù)，填入表2-1。（3） 測(cè)流體平均速度1） 量杯法測(cè)定平均速度調(diào)節(jié)出水閥門(mén)至小開(kāi)開(kāi)度，用水杯從出水閥門(mén)接下一定量的流體，測(cè)出總質(zhì)量m（水杯和流體t的質(zhì)量和），并用秒表測(cè)出接流體所用的時(shí)間T。然后，按照從小開(kāi)、中開(kāi)、大開(kāi)的順序改變閥門(mén)的開(kāi)度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，