[理学]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

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1、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

2、不容忽略。根据流线变化是否强烈，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

3、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

4、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

5、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/流速水头v/2g测压管水头z+ p/总水头H测压管水头差(z+ p/)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-

6、0.20-0.0241.3720.0015.506.8635.5042.360.900.9051.3720.0014.206.8634.2041.061.301.3061.0020.0012.9212.8832.9245.807.521.5071.0020.00-14.012.886.0018.8828.2022.1881.3720.0013.046.8623.0429.909.8815.9091.3720.0014.406.8624.4031.26-8.40-12.38101.3720.0015.006.8625.0031.86111.3710.002.906.8612.9019.76121

7、.3710.009.946.8619.9426.804.103.10131.370.0016.506.8616.5023.36-3.60-4.60141.370.0012.746.8612.7419.600.167.20151.370.009.806.869.8016.666.706.70162.000.0013.183.2213.1816.40-0.443.50172.000.0012.803.2212.8016.02-3.000.44181.370.007.846.867.8414.705.341.70191.370.003.906.863.9010.76-8.905.26毕托管测速计算表编号6812141618备注测速管读速45.1034.6031.9026.0023.7022.40测压管读速16.8027.3024.1018.9021.4014.70点流速u2.350.850.870.830.470.92六、实验结果及分析