流体力学实验指导书与报告.doc

流体力学实验 指导书与报告 所在学院：地侧学院 使用专业：安全工程 2006.6 实验一：压强、流速、流量测定实验 一、压强测定试验 知识点： 静力学的基本方程；绝对压强；相对压强；测压管；差压计。 1.实验目的与意义 1）验证静力学的基本方程； 2）学会使用测压管与差压计的量测技能； 3）灵活应用静力学的基本知识进行实际工程量测。 2.实验要求与测试内容 1）熟练并能准确进行测压管的读数； 2）控制与测定液面的绝对压强或相对压强； 3）验证静力学基本方程； 4）由等压面原理分析压差值。 3.实验原理 1）重力作用下不可压缩流体静力学基本方程： 2）静压强分布规律： 式中：——被测点相对于基准面的位置高度； ——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； ——水箱中液面压强； ——液体容重； ——被测点在液体中的淹没深度。 3）等压面原理：对于连续的同种介质，流体处于静止状态时，水平面即等压面。 4.实验仪器与元件 实验仪器： 测压管、U型测压管、差压计 仪器元件：打气球、通气阀、放水阀、截止阀、量杯 流体介质：水、油、气 实验装置如下图： 5.实验方法与步骤 实验过程中基本操作步骤如下： 1）熟悉实验装置各部分的功能与作用； 2）打开通气阀，保持液面与大气相通。观测比较水箱液面为大气压强时各测压管液面高度； 3）液面增压。关闭通气阀、放水阀、截止阀，用打气球给液面加压，读取各测压管液面高度，计算液面下a、b、c各点压强及液面压强； 4）液面减压。关闭通气阀，打开截止阀，放水阀放出一定水量后，读取各测压管液面高度，计算液面下a、b、c各点压强及液面压强。 6.实验成果 实验测定与计算值如下内容： ，a、b、c各测压管与U型测压管液面标高?、压强水头、测压管水头； ，a、b、c各测压管与U型测压管液面标高?、压强水头、测压管水头； ，a、b、c各测压管与U型测压管液面标高?、压强水头、测压管水头；填入表1中。 表1 压强水头与测压管水头测量成果表 单位：cm 7.实验分析与讨论 1）静止流体中，不同断面测压管水头线如何变化？ 2）根据等压面原理，找出几个等压面。 3）当，求出的绝对压强与相对压强；当，求出的相对压强、绝对压强和真空值。 二、流速、流量测定试验 见能量方程实验指导书。 实验2：动量定理试验 知识点 不可压缩流体恒定流的动量方程；射流；测压管。 一、实验目的与意义 1、验证不可压缩流体恒定流的动量方程； 2、了解射流的特点； 3、灵活应用静力学的基本知识，由测压管推求压力。 二、实验要求与测试内容 1、熟练进行测压管的压力测量，准确读取测压管水位； 2、观察理解射流与孔口出流的水力现象； 3、测定平板的冲击力； 4、测定不可压缩流体恒定流的射流冲击力。 三、实验原理 1、测压管的压力测量： 2、不可压缩流体恒定流动能量方程： 3、不可压缩流体恒定流动动量方程： 忽略滑动摩擦阻力，则： 式中：——活塞直径； ——活塞形心水深； ——管嘴出流量，即射流流量； ——管嘴出流速，即射流流速； ——为动量修正系数； ——射流对活塞冲击力； ——液体密度。 实验中，在平衡状态下，只要测得流量和活塞形心水深，由给定的活塞直径，代入上式，便可验证动量方程，并率定射流的动量修正系数值。其中，测压管的标尺零点已固定在活塞的圆心处，因此液面标尺读数，即为作用在活塞圆心处的水深。 四、实验仪器与元件 实验仪器：自循环供水系统、带活塞的测压管 仪器元件：放水阀、测压管 流体介质：水 实验装置如图： 五、实验方法与步骤 实验方法与操作步骤如下： 1、熟悉实验装置各部分名称、结构特征，作用性能，记录有关常数。活塞直径； 2、启动供水系统，打开调速器开关，水泵启动2～3分钟后，关闭2～3秒钟，以利用回水排除离心式水泵内滞留的空气； 3、调整测压管位置。待恒压水箱满顶溢流后，松开测压管固定螺丝，调整方位，要求测压管垂直、螺丝对准十字中心，使活塞转动松快。然后旋转螺丝固定好。测该水位、流量，并改变作用水头并重复实验。 4、测读水位。标尺的零点已固定在活塞园心的高程上。当测压管内液面稳定后，记下测压管内液面的标尺读数，即hc值。 5、测量流量。利用体积时间法，在上回水管的出口处测量射流的流量，流量时间要求在15～20秒以上，可用塑料桶等容器，通过活动漏斗接水，再用量筒测量其体积(亦可用重量法测量)。 6、验证对的影响。取下平板活塞，使水流冲击到活塞套内，调整好位置，使反射水流的回射角度一致，记录回射角度的目估值、测压管作用水深。 六、实验成果 表1 动量力（射流冲击力）测量成果表 测次 体积