六、分析与思考
1、为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？
如果实验管道安装得不水平，是否影响实验结果？
2、本次实验结果与莫迪图吻合与否？
分析原因。
3、实验中的误差主要由哪些环节产生？
表1记录及计算
次序
体积
㎝³
时间
s
流量
qv
㎝³/s
流速
V
㎝/s
水温
℃
粘度
υ
㎝²/s
雷诺数
Re
差压计
㎝
沿程损失
hf
㎝
沿程损失系数
λ
Re<2320
λ=64/Re
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
实验四、局部阻力系数的测定
一、实验目的
1、学会利用三点法量测突扩圆管局部阻力损失系数的方法。
2、学会利用四点法量测突缩管路局部阻力损失系数的方法。
3、加深对局部阻力损失的感性认识及对局部阻力损失机理的理解。
二、实验装置
流体力学综合实验台（LTZ-15）
三、实验原理
1、有压管道恒定流遇到管道边界局部突变的情况时，流动会分离形成剪切层，剪切层流动不稳定，引起流动结构的重新调整，并产生旋涡，造成不可逆的能量耗散。
与沿程因摩擦造成的分布损失不同，这部分损失可以看成是集中在管道边界的突变处，单位质量流体的能量损失称为局部水头损失，参见图1。
2、局部水头损失系数是局部水头损失与速度水头的比例系数，即
当上下游断面平均流速不同时，应明确它对应的是那个速度水头。
例如对于突扩圆管就有
之分。
其他情况的局部水头损失系数在查表或使用经验公式确定时也应该注意这一点。
通常情况下对应下游的速度水头。
3、局部水头损失的机理复杂，除了突扩圆管的情况以外，一般难于用解析方法确定，而要通过实测来得到各种局部水头损失系数。
对于突扩圆管，在不考虑突扩段沿程阻力损失的前提下，可推导出局部阻力损失因数的表达式
对于突缩圆管，局部阻力损失因数的经验公式：
四、实验步骤
1、做好实验前的各项准备工作，记录与实验有关的常数。
2、往恒压水箱中充水，排除实验管道中的滞留气体。
待水箱溢流后，检查泄水阀全关时，各测压管液面是否齐平，若不平，则需排气调平。
3、打开泄水阀至最大开度，等流量稳定后，测记测压管读数，同时用体积法测量流量。
4、调整泄水阀不同开度，重复上述过程5次，分别测记测压管读数及流量。
5、实验完成后关闭泄水阀,检查测压管液面是否齐平，如平齐，关闭电源实验结束，否则，需重做。
五、实验数据及整理
d1=14㎜d2=26㎜d3=14㎜水温=℃
次序
流量㎝³/s
测压管读数㎝
体积
时间
流量
实验数据整理表
阻力
形式
序
号
流量
㎝³/s
后断面流速V
㎝/s
总阻力h
㎝
沿程阻力hλ
㎝
局部阻力hζ
㎝
阻力因素
ζ实
阻力因素
ζ计
突
然扩
大
突
然缩
小
六、分析与思考
1、结合实验成果，分析比较突扩与突缩在相应条件下下的局部损失大小。
2、结合流动仪演示的水力现象，分析局部阻力损失机理何在？
产生突扩与突缩局部阻力损失的主要因素是哪些？
怎样减小局部阻力损失？
3、将实验测得到的ζ值与理论公式计算值（突扩）与经验公式值（突缩）相比较，并对结果作出分析。
实验五、伯努利方程实验
一、实验目的
1、验证流体恒定总流的能量方程；
2、通过对流体力学诸多水力现象的实验分析研究，进一步掌握有压管流体动力学的能量转换特性；
3、掌握流速、流量、压强等要素的实验量测技能。
二、实验装置
流体力学综合实验台（LTZ-15）
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）
取1=2=……n=1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出Z+（P/g）值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速V及V²/2g，从而即可得到各断面测压管水头和总水头
四、实验步骤
1、熟悉实验设备，分清哪些管是静压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。
2、供水使水箱充满水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有全压管水面是否齐平。
如不平则需查明故障原因（例如连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。
3、打开调节阀，观察思考
（1）测压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）流量增加或减少时测管水头如何变化？
4、调节阀开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量。
5、改变流量2次，重复上述测量。
五、实验数据及整理
1、记录有关常数
d1=14㎜d2=26㎜
根据以上公式计算某一工况各测点处的轴心速度和平均流速填入表格，可验证出连续性方程。
对于不可压缩流体稳定的流动，当流量一定时，管径粗的地方流速小，细的地方流速大。
序号
项目
1
2
3
4
点速度Vp（m/s）
平均速度V（m/s）
管内径（㎜）
（3）观察和计算流体、流径，能量方程实验管对能量损失的情况：
在能量方程实验管上布置四组测压管，每组能测出全压和静压，全开阀门，观察总压沿着水流方向的下降情况，说明流体的总势能沿着流体的流动方向是减少的，改变给水阀门的开度，同时计量不同阀门开度下的流量及相应的四组测压管液柱高度，进行记录和计算。
能量方程实验管工况点实验数据记录：
液柱高
序号
1
2
3
4
流量
m³/S
全压
静压
全压
静压
全压
静压
全压
静压
一
二
能量方程管
中心高
㎜
位置
水头
㎜
能量方程管
内径㎜
d1=14㎜
d1=26㎜
静水头㎜
六、分析与思考
1、测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？
为什么？
2、流量增加，测压管水头线有何变化？
为什么？
实验六、文丘里流量计和孔板流量计系数的测定实验
一、实验目的
1、掌握文丘里流量计的工作原理和修正系数的测量方法；
2、掌握压差计的使用方法和体积法测流量的实验技能；
3、掌握能量方程和连续性方程的使用原则；
4、学会用孔板流量计测量流量。
二、实验装置
流体力学综合实验台（LTZ-15）
三、实验原理
1、文丘里流量计是一种常用的管道流量的测量仪，见图1，属压差式流量计。
它由“收缩段”、“喉部”、和“扩散段”三部分组成，安装在需要测定流量的管路上。
在收缩段进口断面1-1和喉部断面2-2上设测压孔，并接上比压计，通过测量两个断面的测管水头差△h。
就可计算管道的理论qv，再经修正得到实际流量qvs。
2、理论流量：
不考虑水头损失，速度水头的增加等于测管水头的减小（即比压计液面高差△h）通过测得的△h，建立两断在平均流速V1和V2之间的一个关系：
如果我们假设动能修正系数1=2=1，则
另一方面，由恒定总流连续方程有
所以
于是
解得
最终得到理论流量为
式中
3、际流量：
用量筒测量水的实际流量qvs。
4、流量因数：
（1）流量计流过实际流体时，两断面测管水头差中包括了粘性造成的水头损失，这导致计算出的理论流量偏大。
（2）对于某确定的流量计，流量因数还取决于流动的雷诺数：
Re=V2d2/，但当雷诺数较大（流速较高）时，流量因数基本不变。
5、孔板流量计的原理
流体流过孔板时，孔板前后产生压差，其差值随流量而变，两者之间有确定的关系，因此可通过测量压差来测量流量。
结构原理图如下：
式中：
μ—流量系数
△h—压差计读数（㎜）
A—空口截面积（㎜²）
μ为流量因素，不同孔板流量计μ值不同；△h为差。
四、实验步骤
1、查阅用压差计量测压和用体积法测量流量的原理和方法；
2、对照实物了解仪器设备的使用方法和操作步骤；
3、启动水泵，给水箱充水，并保持溢流状态，使水位稳定；
4、检查下游阀门关闭时，压差计各个测压管水面是否处于同一平面上。
如不平，则需排气调平；
5、录断面管径等数据；
6、先从大流量开始实验。
开启下游阀门，使压差计上出现最大的值，待水流稳定后，再进行量测，并将数据记录入表中；
7、依次减小流量，待稳定后，重复上述步骤8次以上，并按序记录数据；
8、检查数据记录表是否有缺漏？
是否有某组数据明显不合理？
若有此情况，进行补测；
9、整理实验结果，得出流量计在各种流量下的△h，qv，qvs和。
10、对实验结果进行分析讨论。
五、实验数据及整理
有关常数
文丘里管：
d2=8㎜d1=14㎜水温t=℃
孔板流量计：
d2=8㎜d1=14㎜
序号
测压管读数（㎝）
水量
（㎝³）
测量时间
（s）
h1
h2
h3
h4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
序号
qvs
（㎝³/s）
△h
（h1-h2+h3-h4）
（㎝）
（㎝³/S）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
六、分析与思考
1、文丘里流量计的实际流量与理论流量为什么会有差别，这种差别是由那些因素造成的？
2、文丘里流量计的流量因数是否与雷诺数有关？
通常给出一个固定的流量因数应怎么理解？
3、为什么在实验中要反复强调保持水流稳定的重要性？
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