同济大学流体力学实验报告.docx

流体力学实验报告专业：土木工程学号：1450878姓名：吴飞1自循环供水器2.实验台3.调速器4.溢流板5.稳水孔板8滑动测量尺9.测压管10.实验管道11.测压点12.毕托管6.恒压水箱7.测压计13.流量调节阀秒表另备）、重量时间法（电子称另备）二伯努力方程实验、实验目的要求1、验证流体恒定总流的能量方程；2、通过对动水力学现象的实验分析研讨，掌握有压管流中动水力学的能量转换特性;3、掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能二、实验装置本仪器测压管有两种：1、毕托管测压管（表2.1中标*的测压管），用以测读毕托管探头对准点的总水头H'2（=Z+p+—），须注意一般情况H'于断面总72g2水头H（二Z——）不同（因一般U=V），72g它的水头线只能定性表示总水头变化趋势；2、普通测压管（表2.1未标*者），用以定量量测测压管水头实验流量用阀13调节，流量由体积时间法（量筒、或电测法测量三、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面可以列出进口断面（1）至另一断面（i）的能量方程式（i=2,3,,n）=:n=1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出ZA值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速2g,从而即可得到各断面测管水头和总水头。

四、实验方法与步骤1、熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别2、打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平如不平则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平3、打开阀13，观察思考1）测压管水头线和总水头线的变化趋势；2）位置水头、压强水头之间的相互关系；3）测点（2）（3）测管水头同否？为什么？4）测点（12）（13）测管水头是否不同？为什么？5）当流量增加或减少时测管水头如何变化？4、调节阀13开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量（毕托管供演示用，不必测记读数）5、改变流量2次，重复上述测量其中一次阀门开度大到使19号测管液面接近标尺零点五、实验成果及要求1、记录有关常数均匀段D^1.40cm缩管段D2=1.03cm扩管段D3=2.00cm表1管径记录表测点编号1234567891011121314151171819管径cm1.401.401.401.401.031.401.401.401.402.001.402、记录各点液面咼程3、测量（Z•丄）并记入表2.2表2测记（ZP）数值表{基准面选在标尺的零点上}单位cm测点编号23457913151719Qcm3/s实验数据3、计算流速水头和总水头（1）流速水头管径dQ=(cm3/s)Q=(cm3/s)(cm)2A(cm)v(cm/s)2v——(cm)2g2A(cm)v(cm/s)2v——(cm)2g1.381.022.002pav⑵总水头（Z）单位：cm2g测点编号23457913151719Q(cm3/s)实验数据4、绘制上述成果中最大流量下的总水头线E-E和测压管水头线P-P（轴线尺寸参见图2.2，总水头线和测压管水头线可以绘在图2.2上）。

图2.21.自循环供水器2.实验台3.可控硅无级调速器4.水位调节阀5.恒压水箱6.管嘴7.集水箱8.带活塞的测压管9.带活塞和翼片的抗冲平板10.上回水管1・动量方程实验、实验目的要求1. 验证不可压缩流体恒定流的动量方程;2. 通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素间相关性的分析研讨，进一步掌握流体动力学的动量守恒定理；3. 了解活塞式动量定律实验仪原理、构造，进一步启发与培养创造性思维的能力二、实验装置自循环供水装置1由离心式水泵和蓄水箱组合而成水泵的开启、流量大小的调节均由调速器3控制水流经供水管供给恒压水箱5,溢流水经回水管流回蓄水箱流经管嘴6的水流形成射流，冲击带活塞和翼片的抗冲平板9，并以与入射角成90°的方向离开抗冲平板抗冲平板在射流冲力和测压管8中的水压力作用下处于平衡状态活塞形心水深入可由测压管8测得，由此可求得射流的冲力，即动量力Fo冲击后的弃水经集水箱7汇集后，再经上回水管10流出，最后经漏斗和下回水管流回蓄水箱为了自动调节测压管内的水位，以使带活塞的平板受力平衡并减小摩擦阻力对活塞的影响，本实验装置应用了自动控制的反馈原理和动摩擦减阻技术，其构造如下：带活塞和翼片的抗冲平板9和带活塞套的测压管8如图所示，该图是活塞退出活塞套时的分部件示意图。

活塞中心设有一细导水管a,进口端位于平板中心，出口端伸出活塞头部，出口方向与轴向垂直在平板上设有翼片b活塞套上设有窄槽c工作时，在射流冲击力作用下，水流经导水管a向测压管加水当射流冲击力大于测压管内水柱对活塞的压力时，活塞内移，窄槽c关小，水流外溢减小，使测压管内水位升高，水压力增大反之，活塞外移，窄槽开大，水流外溢增多，测压管内水位降低，水压力减小在恒定射流冲击下，力和水压力的平衡状态这时活塞处在半进半出、经短时段的自动调整，即可达到射流冲击窄槽部分开启的位置上，过a流进测压管的水量和过c外溢的水量相等由于平板上设有翼片b，在水流冲击下，平板带动活塞旋转,因而克服了活塞在沿轴向滑移时的静摩擦力为验证本装置的灵敏度，只要在实验中的恒定流受力平衡状态下，人为地增减测压管中的液位高度，可发现即使改变量不足总液柱高度的土5%o（约0.5~1mm）,活塞在旋转下亦能有效地克服动摩擦力而作轴向位移，开大或减小窄槽c,使过高的水位降低或过低的水位提高，恢复到原来的平衡状态这表明该装置的灵敏度高达0.5%，亦即活塞轴向动摩擦力不足总动量力的5%o三、实验原理F'=：9（讥-亠）fx.0.5%Fx，可忽略不计，故x方向的动量方程化为Fx—PeA—h「D2二2（0-：iVj4:Qv1xhe—D$=0恒定总流动量方程为因滑动摩擦阻力水平分力即4式中：he――作用在活塞形心处的水深；D――活塞的直径；Q――射流流量；vix——射流的速度；动量修正系数。

实验中，在平衡状态下，只要测得流量Q和活塞形心水深he，由给定的管嘴直径d活塞直径D，代入上式，便可率定射流的动量修正系数打值，并验证动量定律其中，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、实验方法与步骤1•准备：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2•开启水泵：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4•测读水位：标尺的零点已固定在活塞圆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he值5•测量流量：用体积法或重量法测流量时，每次时间要求20秒左右均需重复测三次再取平均值6•改变水头重复实验：逐次打开不同高度上的溢水孔盖，改变管嘴的作用水头调节调速器，使溢流量适中，待水头稳定后，按3-5步骤重复进行实验五、实验成果及要求1记录有关常数管嘴内径d=1.205cm，活塞直径D=2.005cm2. 设计实验参数记录、计算表，并填入实测数据。

测次活塞作用水头hc(cm)流量Q(ml/s)流速v(cm/s)动量力F(N)动量修正系数12。