流体力学试验

局部水头损失实验局部水头损失实验 一．实验目的和要求一．实验目的和要求 1. 掌握三点法、四点法测量局部水头损失与局部阻力系数的技能。 ，并将突扩管的实测值与 理论值比较，将突缩管的实验值与经验值比较。 2. 通过阀门局部阻力因素测量的设计性实验，学习二点法测量局部阻力因素的方法。 二．实验原理二．实验原理 1.由于流动边界急剧变化所产生的阻力称局部阻力， 克服局部阻力引起的水头损失称局部水 头损失。 2.从内部机理上，局部阻力或是由于边界面积大小变化引起的边界层分离现象产生 ，或是 流动方向改变时形成的螺旋流动造成， 或者两者都存在造成的局部阻力因此， 很难能用一个 公式表示。通常 ，局部水头损失用局部阻力系数ξ 和流速水头的乘积表示，即 v2 h f  2g 绝大多数的局部阻力系数ξ 只能通过实验测定， 不同的边界开关局部阻力系数ξ 不同， 只有 少数局部阻力系数可以用理论分析得出。 v 1 v 2 2 h f  2g 如突然扩大的局部水头损失与阻力系数 或 Avv h f  2122 2 2 A 1 2g2g Avv h f  1121 1 1 A 2 2g2g 或 22 22  0.51 对于突然缩小的局部阻力系数为 A 2 A 1 三、实验内容与方法三、实验内容与方法 1、测量突然扩大局部水头损失与突然缩小局部水头损失，并测定相应的局部水头损失 因数。 参照实验基本操作方法， 在恒定流条件下改变流量2-3 次，其中一次为最大流量， 待流 量稳定后，测记各测压管液面读数，同时侧记实验流量。 2、 设计性实验 利用实验装置， 设计某开度下阀门的局部阻力因数的测量实验。 要求 用二点法测量， 设计实验装置改造简图， 制定实验方案， 并结合 CAI 软件 （已随仪器配置） ， 进行计算机仿真实验。 四．四．实验步骤实验步骤 1熟悉实验仪器，记录有关参数，并写入实验记录表格。 2打开电源供水， 待水箱溢流恒定后全开流量调节阀， 排除实验管道内气体管道内气体排 净后关闭流量调节阀，检查测压管液面是否齐平。 3全开流量调节阀， 待流量稳定后， 采用时间体积法测算流量， 并计算通过各管段的流速， 同时读取测压管液面高度。 4调节流量调节阀开度，逐级放大流量，重复步骤 3,测试 5 组流量，记录数据到计算表 中。关闭流量调节阀，再次检查测压管液面是否齐平。若未齐平，则需重新实验。齐平 后关闭电源，将仪器恢复到实验前状态。 五．实验数据处理五．实验数据处理 实验管直径d1D11.03*10-2m d2d3d4D21.93*10-2m d5d6D31.01*10-2m 实验管长度 L1-2 12*10-2；L2-3 24*10-2m；L3-412*10-2m；L4-b6*10-2m； Lb-56*10-2m；L5-66*10-2m 测试数据记录表 序体积时间 号V／cm3T／s 流量 Q／h1 （ cm ／s） 83.0026.3 107.8 0 18.3 测压管读数 h2h3h4h5h6 1 2 3 局 部 阻 力 形 式 突 然 扩 大 439 595 485 5.30 5.50 5.45 28.2 21.6 25.2 28.0 21.4 24.9 28.0 21.4 24.9 14.9 7.5 14.1 19.0 5.8 12.889.0122.5 前断面 av2 2g 实验数据计算表 序流量 号 3 Q/cm /s 后断面 E1’E2’ h j  理论经 验值av2 2g 183.00 2107.80 389.01 6.7833. 08 0.428. 20772 0.722. 09741 0.425. 83878 6.4 17 18. 83 27. 22 20. 03 4.389 3 7.320 3 4.506 2 1.203 7 2.084 5 2.555 4 0.643 0.640 0.578 0.188 0.193 0.346 0.564 0.564 0.564 0.372 0.372 0.372 11.430.9 73 7.79 0.402 7 0.707 9 0.483 8 20. 29 28. 42 22. 11 25. 33 突 然 缩 小 183.00 2107.80 389.017.322. 78478 六．思考题六．思考题 为什么本实验中压差计的水柱差就是沿程水头损失如实验管道安装成倾斜， 是否影响实验结果 在管道中的，水头损失直接反应于水头压力。 测力水头两端压差就等于水头损失。 如果管道 倾斜安装，不影响实验结果。但压差计应垂直，如果在特殊情况下无法垂直，可乘以倾斜角 度转化值。 文丘里综合型实验文丘里综合型实验 一．实验目的和要求一．实验目的和要求 1、了解文丘里流量计的构造、原理和适用条件，率定流量因素μ 。 2、掌握应用气水多管压差计量测压的方法 3、通过确定文丘里流量计最大允许过流量的设计性实验，体验理论分析和实验相结合的 研究过程。 二．实验原理二．实验原理 根据能量方程式和连续性方程式，可得不计阻力作用时的文氏管过水能力关系式 式中Δ h 为两断面测压管水头差。 由于阻力的存在，实际通过的流量 Q 恒小于 Q’。今引入一无量纲系数Q/Q’（μ 称为流 量系数） ，对计算所得的流量值进行修正。 即 另，由水静力学基本方程可得气水多管压差计的Δ h 为 三、实验方法与步骤三、实验方法与步骤 1排气方法 多管压差计 12 及其连接管的排气水箱溢满状态下，开关调节阀14 数次，在开关交替时， 停顿操作片刻，滞留水体中的空气即通过实验管道排除，排气后测压管液面滑尺读数 h1-h2h3-h4 为 0，h 的下标为测压管的序号。压差传感器9 及其两连接管的排气。 （2）调节多管压差计 全开调节阀 14 检查各测压管液面是否处于滑尺读数范围内否则， 按下列步骤调节1、关 阀 14，拧开气阀 11，待各测压管中液位稳定后，将清水注入压差计12 中编号 2、3 的测管 内；2、拧紧气阀 11，全开调节阀 14，若压差计 2 中编号为 1、3 的测压管液面上升过高， 可微微松开相应的气阀 11。 （3）调节压差电测仪 关闭阀门 14 的情况下，文丘里流量计中充满水但流速为零。 此时，测点 1 和 2 压差应为零， 电测仪读值也应为零；若不为零，可旋转电测仪面板上的调零旋钮，使读值为零。 （4）测压管水头差 h 测量 1、读取气水多管压差计12 各测压管的液面读数，。 2、直接读取压差电测仪8 的读数值。 （5）真空度测量 实验时， 将电测仪传感器低压端用连通管连接于文丘里流量计后颈处， 电测仪传感器高压端 （即红色点）端接通大气，并调整传感器放置高度， 使高压端口与文丘里流量计后颈处的测 点齐平。此时，即可测量测点的真空度。 （6）流量测量 实验流量用调节阀 14 调节，用称重法测量。 四．实验注意事项四．实验注意事项 ○ 1流量计要与管道同心 ○ 2垫片要与管道同心，不能凸出于管道中 ○ 3 两根导压管的最高端的高度要一致 ○