重大流体力学实验2不可压缩流体恒定流动的能量方程.doc

《流体力学》实验报告 开课实验室： DA126 2011 年 4月　18 日 学院年级、专业、班姓名成绩课程 名称流体力学实验实验项目 名 称不可压缩流体恒定流动的能量方程实验指导教师教师评语 教师签名： 年 月 日一、实验目的 1、掌握均匀流的压强分布规律以及非均匀流的压强分布特点； 2、验证不可压缩流体恒定流动中各种能量间的相互转换； 3、学会使用测压管与测速管测量压强水头、流速水头与总水头； 4、理解毕托管测速原理。 二、实验原理 流线为平行线的流动为均匀流，流线不平行的流动为非均匀流。对于恒定均匀流，元流上流体流速沿程不产生变化，无加速度产生。非均匀流相反，元流上流通流速不断变化，有加速度产生，由此引起的惯性力不容忽略。根据流线变化???否强烈，非均匀流又分为急变流与突变流，近似平行时，称渐变流；流线变化剧烈时称急变流。均匀流、非均匀流上的压强分布规律各自不同。由于渐变流流线变化较缓并近似平行，通常近似按均匀流处理。均匀流、渐变流同一断面的压强分布规律满足如下的计算公式：z + p /g=c 但是非均匀流同一断面的压强不满足此式，也不能用能量方程求解，它根据流线弯曲方向不同而不同。当其惯性力与重力出现叠加时压强增大，这种情况出现在流体流动的凹岸；当惯性力与重力出现削减时压强减少，它出现再流体流动的凸岸，因此，凹岸压强大，凸岸压强小。 实际流体在流动过程中除遵循质量守恒原理外，必须遵循动量定理，质量守恒原理在一维总流中的应用为总流的连续性方程，动能定理在一维总流中的应用为能量方程。如下所示 实际流体中，总水头线始终沿程降低，实验中可以从测速管的液面相对于基准面的高度读出。测压管水头等于总水头减其流速水头。Z+p/g=H-a/2g,断面平均流速用总水头减去该断面的测压管水头得到：av/2g=H-(z+p/g). 三、使用仪器、材料 自循环供水器、恒压水箱、溢流板、稳水孔板、可控硅无级调速器、实验管道、流量调节阀、接水阀、接水盒、回水管测压计。 四、实验步骤 1、熟悉实验仪器，分清普通测压管和测速管及两者功能上的区别。 2、打开电源，启动供水系统，水箱供水至溢流，排净实验管道内的空气后关闭流量调节阀。检查所有的测压管液面是否齐平，若不平需查明原因并排除气体。 3、全开流量调节阀，使测压管19液面尽可能接近标尺零点，待流动稳定后记录测压管与测速管液面读数，同步定时测量时段流出水体的体积，并计算流量2至3次取平均。 4、逐级调剂流量调节阀的开度，调节流量，待流动稳定后，测读测压管与测速管页面读数，按与步骤3相同的方法同步测量流量。改变流量调节阀的开度，测取3组不同的流量，计入表。 5、实验完毕后，先关闭流量调节阀，检查所有的测压管页面是否齐平，若不表明实验有故障，应排除故障重新实验。确认无误后关闭电源，将仪器回复到实验前状态。 6、比较均匀流与非均匀流断面的测压管水头值。 7、分析计算各断面的流速水头、测压管水头与总水头，从而计算沿程水头损失与局部水头损失，并比较突然扩大与突然缩小的测压管水头及其水头损失。 8、在均匀流断面上，推求测速管处的流速，将测试与计算成果列于表中。 水箱面高程=47.60cm 直径  五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等) 测点液面读数于断面能量转换的测算表 单位：cm 测点管径d位置水头Z压强水头p/γ流速水头v/2g测压管水头z+ p/γ总水头H测压管水头差△(z+ p/γ)水头损失h=-=11.3720.0020.446.8640.4447.3021.3720.5015.706.8636.2043.0611.404.6631.3720.0016.406.8636.4043.26-0.20-0.0241.3720.0015.506.8635.5042.360.900.9051.3720.0014.206.8634.2041.061.301.3061.0020.0012.9212.8832.9245.807.521.5071.0020.00-14.012.886.0018.8828.2022.1881.3720.0013.046.8623.0429.909.8815.9091.3720.0014.406.8624.4031.26-8.40-12.38101.3720.0015.006.8625.003