文档介绍：实验一管路沿程阻力系数测定实验
为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失?如实验管道安装成倾斜,是否影响实验成果?
现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明(图中A—A为水平线):
如图示O—O为基准面,以1—1和2—2为计算断面,计算点在轴心处,设,,由能量方程可得

这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失,且和倾角无关。
。
~曲线的斜率m=~,即与成正比,表明流动为层流(m=)、紊流光滑区和紊流过渡区(未达阻力平方区)。
?试分析其原因。
通常试验点所绘得的曲线处于光滑管区,本报告所列的试验值,也是如此。但是,有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此必须认真分析。
如果由于误差所致,那么据下式分析 
   
d和Q的影响最大,Q有2%误差时,就有4%的误差,而d有2%误差时,可产生10%的误差。Q的误差可经多次测量消除,而d值是以实验常数提供的,由仪器制作时测量给定,一般< 1%。如果排除这两方面的误差,实验结果仍出现异常,那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨,因为自动水泵供水时,会渗入少量油脂类高分子物质。总之,这是尚待进一步探讨的问题。
实验二管路局部阻力系数测定实验
三、实验分析与讨论
,分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系:
1)不同Re的突扩ξe是否相同?
2)在管径比变化相同的条件下,其突扩ξe是否一定大于突缩ξs?
由式
及
表明影响局部阻力损失的因素是和。由于有
突扩:
突缩:
则有
当
或

时,突然扩大的水头损失比相应的突然收缩的要大。在本实验最大流量Q下,突然扩大损失较突然缩小损失约大一倍,即。
接近于1时,突然扩大的水流形态接近于逐渐扩大管的流动,因而阻力损失显著减小。
,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部位在哪里?怎样减小局部阻力损失?
流动演示仪1-7型可显示突扩、突缩、渐扩、渐缩、分流、合流、阀道、绕流等三十多种内、外流的流动图谱。据此对于局部阻力损失的机理分析如下:
从显示的图谱可见,凡流道边界突变处,形成大小不一的漩涡区。漩涡是产生损失的主要根源。由于水质点的无规则运动和激烈的紊动,相互磨擦,便消耗了部分水体的自储能量。另外,当这部分低能流体被主流的高能流体带走时,还须克服剪切流的速度梯度,经质点间的动能交换,达到流速的重新组合,这也损耗了部分能量。这样就造成了局部阻力损失。
从流动仪可见,突扩段的漩涡主要发生在突扩断面以后,而且与扩大系数有关,扩大系数越大,漩涡区也越大,损失也越大,所以产生突扩局部阻力损失的主要部位在突扩断面的后部。而突缩段的漩涡在收缩断面均有。突缩前仅在死角区有小漩涡,且强度较小,而突缩的后部产生了紊动度较大的漩涡环区。可见产生突缩水头损失的主要部位是在突缩断面后。
从以上分析可知,为了减小局部阻力损失,在设计变断面管道几何边界形状时应流线型化或昼接近流线形,以避免漩涡的形成,或使漩涡区尽可能小。如欲减小管道的局部阻力,就应减小管径比以降低突扩段的漩涡区域;或把突