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土木工程流体力学实验报告答案.doc

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土木工程流体力学实验报告答案.doc

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文档介绍

文档介绍:土木工程流体力学实验报告答案
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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

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3.本次实验结果与莫迪图吻合与否?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。
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实验二 管路局部阻力系数测定实验
三、实验分析与讨论
1.结合实验成果,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

表明影响局部阻力损失的因素是和。由于有
突扩:
突缩:
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则有



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。
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部位在哪里?怎样减小局部阻力损失?
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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;或把突缩进口的直角改为圆角,以消除突
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缩断面后的漩涡环带,可使突缩局部阻力系数减小到原来的~。突然收缩实验管道使用年份长以后,实测阻力系数减小,主要原因也在这里。
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实验三 流体静力学实验
三、实验分析与讨论
1.同一静止液体内的测压管水头线是根什么线?
测压管水头指,即静水力学实验仪显示的测压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,同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。
2.当pB<0时,试根据记录数据确定水箱内的真空区域。
,相应容器的真空区域包括以下三个部分:
(1)过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气
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