文档介绍：流体力学实验指导书
上海海洋大学工程学院
二零零七年一月
实验须知
进行一个流体力学实验,必须经过实验预习、实验操作、实验总结等几个主要环节。
一、实验前的准备
(1)在实验课开始之前,应分好实验小组。
(2)每次实验课前,要求学生阅读实验指导书,明确本次实验的目的、实验原理、实验步骤以及注
意事项;复习教材中有关内容,搞清楚实验原理和有关理论知识;对某些实验,还应该进行必要的
设计、计算,同时回答书中提出的思考题。
二、实验操作
(1)实验课开始应认真听取指导教师对实验的介绍。
(2)分组后先检查仪器设备是否齐全和是否完好,如发现问题应及时报告指导教师。
(3)实验过程中,必须爱护仪器设备,遵守操作规程,严禁乱动、乱拆。如有损坏丢失,必须立即
报告指导教师,由实验室酌情处理。因违反规章制度、不遵守操作规程而造成仪器损坏者,需按规
定进行赔偿。
(4)实验室内严禁吸烟、吐痰、吃东西和乱扔纸屑。除实验必须的讲义、记录纸及文具以外,个人
的书包及衣物等一概不要放在实验台上。实验室不得大声喧哗,注意保持肃静。
(5)实验做完后,需先经指导教师审查数据并签字,然后在将仪器设备按原样整理完毕,搞好实验
室卫生,经教师允许后方可离去。
三、实验总结
学生必须在实验的基础上,对实验现象及数据进行整理计算和总结分析,然后认真写好实验报
告。编写报告的过程是一个从感性认识到理论认识的提高过程,也是一个加深理解和巩固理论知识
的过程。因此必须重视并写好实验总结报告,在规定的时间内交给教师批阅。批阅后的实验报告由
学生妥善保管,以备考核。
实验一雷诺实验指导书
一、实验目的
(1)观察流体在管道中的两种流动状态;
(2)测定几种流速状态下的雷诺数,并学会用质量测流量 Q 方法;
(3)了解流态与雷诺数的关系,并验证下临界雷诺数Re c=2000。
二、实验设备
如图所示,在流体力学综合实验台中,雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺实验管、阀门、
颜料水(红墨水)盒及其控制阀门、上水阀、出水阀、水泵和计量水箱等,此外,还有秒表、水杯、
电子称及温度计。
图 1-1
三、实验原理
层流和紊流的根本区别在于层流各流层间互不掺混,只存在粘性引起的各流层间的滑动摩擦力;
紊流时则有大小不等的涡体动荡于各流层间。当流速较小时,会出现分层有规则的流动状态即层流。
当流速增大到一定程度时,液体质点的运动轨迹是极不规则的,各部分流体互相剧烈掺混,就是紊
流。
反之,实验时的流速由大变小,则上述观察到的流动现象以相反程序重演,但由紊流转变为层
流的临界流速νc小于由层流转变为紊流的临界流速νc´。称νc´为上临界流速,νc为下临界流速。
雷诺用实验说明流动状态不仅和流速ν有关,还和管径d、流体的动力粘滞系数µ、和密度ρ有关。
以上四个参数可组合成一个无因次数,叫做雷诺数,用Re表示。
Re =ρνd/µ=νd/υ(1-1)
对应于临界流速的雷诺数称临界雷诺数,用Re c表示。
Re c=ρνc d/µ=2000 (1-2)
工程上,假设流速时,流动处于紊流状态,这样,流态的判别条件是
层流: Re =ρνd/µ < 2000
紊流: Re =ρνd/µ > 2000
四、实验步骤
(1)实验前准备
首先,实验台的各个阀门置于关闭状态。开启水泵,全开上水阀门,使水箱注满水,再调节上
水阀门,使水箱的水位保持不变,并有少量流体溢流。
其次,用温度计测量水温,并用电子称测量空杯的质量 mk ,记录下表 1-1 中。
(2)观察流态
全开出水阀门,待水流稳定后,打开颜料水控制阀,使颜料水从注入针流出,颜料水和雷诺实
验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水,这时雷诺实验管中的流动状态为紊流。
随着出水阀门的不断关小,颜料水和雷诺实验管中的水掺混程度逐渐减弱,直至颜料水在雷诺
实验管中形成一条清晰的直线流,这时雷诺实验管中的流动状态为层流。
(3)测定几种状态下的雷诺数
全开出水阀门,再逐渐关小出水阀门,直至能看见颜料水在雷诺实验管中形成一条清晰的直线
流(为层流状态)。这时,用水杯从出水阀门接下一定量的流体,测出总质量 mt (水杯和流体的质
量和),并测出接流体所用的时间 T。然后,按照从小流量到大流量,大流量到小流量的顺序反复进
行实验。
在每个状态时,都要测出总质量及接流体所用的时间,填入表 1-1 中。
表1-1
盛水时间总质量流体质量(kg) 质流量(kg/s) 流速(m/s) 雷诺数
T (s) m (kg) m -m Q