白城师院液压实验指导书(修).doc

实验一、雷诺实验 一、实验目的 （1）观察液体流层、紊流（湍流）两种流动型态及层流时管中流速分布情况，以建立感性认识； （2）加深理解层流、紊流、雷诺数的概念。确立“层流和湍流与Re 之间有一定联系”的概念； （3）熟悉雷诺数的测定与计算。做出下临界值2320。 二、实验原理 雷诺数是流体力学里面的一个参数 粘性流体流动状态的无因次数(即无量纲参数)群，其表达式： Re＝Lu/μ式中u为流体流动速度；L为流场的几何特征尺寸（如管道的直径）；u为流体的密度；μ为流体的粘度。雷诺数是流体流动中惯性力与粘性力比值的量度： 1883年，英国物理学家O.雷诺观察了圆管内的流动状态,首先提出:由层流向湍流的过渡取决于比值dup/μ（d为管子内径）。这个比值即雷诺数 Re。流态转变时的Re值称为临界雷诺数。实验（见层流）表明：对于圆管内的流动，当Re〈2300时，流动总是层流；Re〉4000时，流动一般为湍流；其间为过渡区，流动可能是层流，也可能是湍流，取决于外界条件。对于平行流体流过光滑平板的情况，边界层由层流转变为湍流的临界雷诺数约在105～3×106之间。 层流时，流体质点作直线运动且互相平行。 湍流时，流体质点紊乱地向各个方向作无规则运动，但对流体主体仍可看作向某一规则方向流动。 实验中我们可以看到，当管中流速较小时，从细管中引到水流中心处的墨水成一条线，说明流体质点有规律的沿管轴作直线运动，此时流体流动型态为流层；当流速逐渐增大时，将发现墨水线开始波动，此时为过渡流（并非一种流型）；当流速增大道到一定数值时，波动的墨水线消失，墨水线一经流出随即散开与水完全混合到一起，说明此时流体质点紊乱地向各个方向作不规则运动，但主流体仍向一规定方向流动，此时流动型态为湍流。实验证明流体的流动特性取决于流体流动的流速，导管的几何尺寸，流体的性质（粘度、密度），各物理参数对流体流动的影响由Re 的数值决定。即 Re = ud/v = duρ/μ 式中 u——流速（m/s） d——导管直径（m） ρ——流体密度（kg/m3） μ——流体动力粘度（kg/s·m 即Pa·s） 水的μ=0.001Pa·s（μ＝1.01×10^-3Pa·s，　v＝1.01×10^-6m/s Re≤2000 时为层流； Re=2000 时为层流临界值； Re≥4000 时为湍流； Re=4000 时为湍流临界值； 三、实验流程 实验流程图如图2-1 所示。 自来水由调节阀A 送入高位槽中，缓冲器2 用来消除进水带来的干扰，高位水槽的水位由溢流箱3 保持其恒定，在水槽下面接一垂直玻璃管，其水量由C 阀调节；其流量由转子流量计测出，在水槽上部放一墨水瓶1，在垂直管入口处插入一根与墨水瓶相通的墨水注入针，墨水的流量可由阀门B 调节。 四、实验步骤 （1）熟悉实验装置及流程 （2）开阀门B 放一团墨水（2cm-3cm），再关B 阀，略微开启C 阀，使管中的水在很低的流速下流动，观察墨水顶端形状。 （3）开阀A 向高位槽供水，并调节阀A 保持有少量水溢流。 （4）微开启阀B 调节阀C 的开度，观察墨水现在管中出现的不同现象。 （5）记录层流，湍流时转子流量计的读数。 （6）流量由小到大，观察墨水线由直线转变为波动时转子流量计的读数，再使流量由大到小，观察墨水线条由波动转为直线时的转子流量计的读数，如此重复测定，即可测出本实验装置层流临界值。 （7）关阀B，再关阀C，后关阀A。 五、注意事项 （1）溢流量不要太大，液面波动严重时会影响测试结果； （2）B 阀墨水量不应过大，否则既浪费又影响试验结果； （3）读取流量计读数应待C 阀调节完稍后再读； （4）轻开轻关各阀门。 雷诺实验数据表 层流 至 临界 紊流 至 临界 A = A = B = B = H = H = t = t = V = V = Q = Q = u = u = d = d = ρ = ρ = μ = 0.001Pa·s μ = 0.001Pa·s Re = duρ/μ Re = duρ/μ Recr = 备注： 实验二 伯努力方程、流量连续性方程实验 一、实验目的 （1）了解伯努力方程仪的使用。 （2）观测流动流体阻力的表现。 （3）观测流动流体中各种能量间相互转化的关系和规律，加深对,伯努力方程的理解。 （4）了解在不同的情况下，流动流体的流速与通流截面的关系（选作）。 二、实验原理 １．流量连续性方程 流量连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。 液体在不等截面　管内作恒定流动，任取1、2两个通流截面，设其面积分别为A1和A2，两个截面中液体的平均流速和密度分别为1、1和2、2，根据质量守恒定律，在单位时间内流过两个截面的液体质量相等，即