流体阻力实验报告文档格式.docx

1、， 设备：l，d， 操作：u（p,Z）2）量纲分析 ML-3，ML-1 T-1， lL ，dL，L，uLT-1， hf L2 T-23）选基本变量（独立，含M，L，T） d，u，（l，u，等组合也可以）4）无量纲化非基本变量 ：1aubdc M0L0T0 =ML-1 T-1ML-3aLT-1bLc a=-1,b=-1,c=-1 变换形式后得：1ud / l: 2l/d : 3/d hf: 4hf /u2 5）原函数无量纲化 6）实验 摩擦系数：层流圆直管（Re4000）：=0.3163/Re0.25 湍流普通直管（4000Re=（/d）即2、局部阻力损失函数 局部阻力系数： 考虑流体阻力等因素

2、，通常管道设计液速值取13m/s，气速值取1030m/s。 大多数阀门：顺时针旋转是关闭，逆时针旋转是打开。四、实验流程层流管：；突然扩大管：粗糙管：光滑管：。操作装置图如下：五、实验操作1、关闭流量调节阀门，启动水泵；2、调整阀门V1V5开关，确定测量管路；3、打开对应引压管切换阀门和压差传感器阀门，进行主管路、测压管路排气；4、排气结束，关闭传感器阀门，检查其数值回零，否则继续排气；5、确定量程，布点，改变水流量测多组数据；6、所有参数在仪表柜集中显示，水流量/m3h-1，压降/kPa，温度/；7、层流实验水流量由量筒和秒表测出；8、测完所有数据，停泵，开传感器排气阀，关闭切换阀门；9、检

3、查数据，整理好仪器设备，实验结束。六、实验数据处理原始数据如下表： （kg/m3）=998.2 （mPa.s）=1.005T=20.6 光滑管 l=1.5m d=21.5mmT=21.6粗糙管 l=1.5 d=21.5mm序号流量qv/m3h-1压降p/pa14.107314.54.1210468.023.555580.07748.733.054225.55739.542.583058.72.554054.552.212265.82.203046.761.851608.81.862179.671.501065.21448.281.16643.21.15869.490.85349.30.8448

4、2.5100.65205.5284.5突然扩大管T=22.5 d=15.6mm D=42mm l=140mm L=280mm流量qv/m3h-13.55256.52.01457.50.8159.6层流管 d=2.9mm l=1m T=23.1V/mlt/s111205155.61025065.5842172.0701731.2621535.622438.0数据计算示例：1、 光滑管：近似取T=20.0时水的密度，粘度以光滑管第一组数据为例：2、 粗糙管：以粗糙管第一组数据为例：, , , , 3、 突然扩大管：以第一组数据为例：, , 同理求出三组数据所对应的值，再求其平均值4、 层流管：,按

5、照以上方法将实验数据处理如下表所示： 光滑管：l=1.50 m ，d=21.5mm ，压降零点修正P0=0 kPa，水温度= 20.6 表1.光滑管的原始数据记录及处理结果一览表水流量/m3h-1/Pa流速/ ms-1雷诺数Re摩擦系数Blasius3.138667023.140.0213240.0196582.717658032.230.0216990.0203792.334949858.670.0222610.0211671.975042175.530.0225190.0220721.691836127.100.0227350.0229431.416230242.150.0230360.0

6、239851.148324520.660.0232010.0252760.888018962.640.0234250.0269540.650713895.040.0236930.0291330.497610625.620.0238370.031154l=1.50 m ，d= 21.5mm，压降零点修正P0= 0 kPa，水温度=21.6 表2. 粗糙管的原始数据记录及处理结果一览表3.154067350.080.0302220.0301322.33480.0302371.952141685.120.0305571.684135963.630.0308491.423930405.620.0308

7、750.0315430.880318799.170.0322170.643013731.570.0335120.033000根据以上数据做出散点图如下：图3.光滑管和粗糙管的与Re的关系散点图将上图修正处理，得到曲线图如下图4.光滑管和粗糙管的与Re的关系以及Blasius公式比较（3）突扩管：d1=16.0mm ，d2=42.0mm ，压降零点修正P0= 0 kPa，水温度= 22.5表3. 突然扩张管的原始数据记录及处理结果一览表细管流速/m1s-1粗管流速/m1s-1局部阻力系数5.08920.70210.5702072.90810.40120.6321671.16320.16050.7

8、42252（4）层流管：l= 2.9mm ，d= 1.00 m，压降零点修正P0= 0 kPa，水温度= 23.1 表3. 层流管的原始数据记录及处理结果一览表水体积 /ml/m3s-1/kPa流速/m1s-1雷诺数 Re摩擦阻力 系数理论0.00000560.84072421.460.0423870.0264300.00000510.77252225.120.0493200.0287620.000004221720.63621832.450.0311820.0349260.00000350.53021527.050.0357890.0419110.00000310.46961352.530.

9、0404670.0473190.00000110.1666479.930.0916710.133353图6. 层流管的与Re的关系七、实验结果分析：由上面图表中的数据信息可以得出以下结论：1、 流动进入湍流区时，摩擦阻力系数随雷诺数Re的增大而减小。至足够大的Re后，-Re曲线趋于平缓；2、 实验测出的光滑管-Re曲线和利用Blasius关系式得出的-Re曲线比较接近，说明当Re在范围内，与Re的关系满足Blasius关系式，即；图像有误差可能原因是在调节流量和时间控制中未把握好，人为造成了实验误差。包括流量的控制大小以及压降度数误差等。3、 突然扩大管的局部阻力系数随流量的减小而增大；4、

10、在Re2000范围内，流体流动为层流，实验所得层流管的摩擦阻力系数随Re的变化趋势与公式特性曲线相近，证明在层流区与Re的关系满足公式。Re超过2000后明显与特征曲线相差变大，证明Re大于2000不符合特征曲线。5、 主要实验误差来源：实验过程中水的温度不断改变，数据处理中仅取初始温度20度；压力差计量表的数据在不断变化，读取的是一个瞬时值。八、思考题1、在测量前为什么要将设备中的空气排净，怎样才能迅速地排净？答：在流动测定中气体在管路中，对流动的压力测量产生偏差，在实验中排出气体，保证流体的连续，这样流体的流动测定才能准确。先打开出口阀排净管路中的空气，然后关闭出口阀开U形压差计的排气阀。

11、2、在不同设备（包括相对粗糙度相同而管径不同）、不同温度下测定的-Re数据能否关联在一条曲线上？由，联立得：，可知-Re曲线受、d、l、等的影响，故不一定能关联到一条曲线上。3、以水为工作流体所测得的-Re关系能否适用于其他种类的牛顿型流体？为什么？答，不能，因为由实验证明在湍流区范围内，与Re的关系式遵循Blasius关系式，即，而Re的值与流体密度、粘度等物理性质 有关，不同流体物理性质不同，所以不适用。4、测出的直管摩擦阻力与设备的放置状态有关吗？（管径、管长相同，且R1=R2=R3）与设备的放置状态无关。由伯努利方程：，其中。因为U型管所测得的即是两点间的势能差，即为，当R相同时，三次的摩擦阻力系数也相等。5、如果要增加雷诺数的范围，可采取哪些措施？ 答：根据 更改管径，更改流体温度，从而更改流体的粘度和密度。 实验完成日期： 2012 年评语成 绩辅 导 教 师年 月 日- 10 -