文档介绍：流体力学实验报告工程流体力学实验报告实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或() 式中:z被测点在基准面的相对位置高度; p被测点的静水压强,用相对压强表示,以下同; p0水箱中液面的表面压强; γ液体容重; h被测点的液体深度。另对装有水油U型测管,应用等压面可得油的比重S0有下列关系: () 据此可用仪器直接测得S0。实验分析与讨论 ?测压管水头指,即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 。这是因为水在流动过程中,依据一定边界条件,动能和势能可相互转换。测点5至测点7,管收缩,部分势能转换成动能,测压管水头线降低,Jp>0。测点7至测点9,管渐扩,部分动能又转换成势能,测压管水头线升高,JP0,故E2恒小于E1,线不可能回升。(E-E)线下降的坡度越大,即J越大,表明单位流程上的水头损失越大,如图的渐扩段和阀门等处,表明有较大的局部水头损失存在。 ,测压管水头线有何变化?为什么? 有如下二个变化: 流量增加,测压管水头线总降落趋势更显著。这是因为测压管水头,任一断面起始时的总水头E及管道过流断面面积A为定值时,Q 增大, 就增大,则必减小。而且随流量的增加阻力损失亦增大,管道任一过水断面上的总水头E相应减小,故的减小更加显著。测压管水头线的起落变化更为显著。因为对于两个不同直径的相应过水断面有式中为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时,接近于常数,又管道断面为定值,故Q增大,H亦增大,线的起落变化就更为显著。 、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题? 测点2、3位于均匀流断面,测点高差,HP=均为,表明均匀流同断面上,其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断面上,测压管水头差为,表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”,而在急变流断面上其质量力,除重力外,尚有离心惯性力,故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。在绘制总水头线时,测点10、11应舍弃。 ?分析改变作用水头对喉管压强的影响情况。下述几点措施有利于避免喉管处真空的形成: 减小流量,增大喉管管径,降低相应管线的安装高程,改变水箱中的液位高度。显然、、都有利于阻止喉管真空的出现,尤其更具有工程实用意义。因为若管系落差不变,单单降低管线位置往往就可完全避免真空。例如可在水箱出口接一下垂90弯管,后接水平段,将喉管的高程降至基准高程0—0,比位能降至零,比压能p/γ得以增大,从而可能避免点7处的真空。至于措施其增压效果是有条件的,现分析如下: 当作用水头增大h时,测点7 断面上值可用能量方程求得。取基准面及计算断面1、2、3,计算点选在管轴线上。于是由断面1、2的能量方程有(1) 因hw1-2可表示成此处是管段1-2总水头损失系数,式中e、s分别为进口和渐缩局部损失系数。又由连续性方程有故式可变为(2)式中可由断面1、3能量方程求得,即(3) 由此得(4) 代入式(2)有(Z2+P2/γ)随h递增还是递减,可由(Z2+P2/γ)加以判别。因(5) 若1-[(d3/d2)4+]/(1+)>0,则断面2上的(Z+p/γ)随h同步递增。反之,则递减。文丘里实验为递减情况,可供空化管设计参考。在实验报告解答中,d3/d2=/1,Z1=50,Z3=-10,而当h=0时,实验的(Z2+P2/γ)=6 , ,将各值代入式(2)、(3),可得该管道阻力系数分别为=,=。再将其代入式(5)得表明本实验管道喉管的测压管水头随水箱水位同步升高。但因(Z2+P2/γ)接近于零,故水箱水位的升高对提高喉管的压强效果不显著。变水头实验可证明该结论正确。 ,试分析其原因。与毕托管相连通的测压管有1、6、8、12、14、16和18管,称总压管。总压管液面的连续即为毕托管测量显示的总水头线,其中包含点流速水头。而实际测绘的总水头是以实测的值加断面平均流速水头v2/2g绘制的。据经验资料,对于园管紊流,只有在离管壁约的位置,其点流速方能代表该断面的平均流速。由于本实验毕托管的探头通常布设在管轴附近,其点流速水头大于断面平均流速水头,所以由毕托管测量显示的总水头线,一般比实际测绘的总水线偏高。因此,本实验由1、6、8、12、14、16和18管所显示的总水头线一般仅供定性分析与讨论,只有按实验原理与方法测绘总水头线才更准确。实验三不可压缩流体恒定流动量定律实验实验原理恒定总流动量方程为取脱离体,因滑动摩擦阻力水平