文档介绍：流体力学实验
指导书与报告
所在学院:地侧学院
使用专业:安全工程
实验一:压强、流速、流量测定实验
一、压强测定试验
知识点:
静力学的基本方程;绝对压强;相对压强;测压管;差压计。
1)验证静力学的基本方程;
2)学会使用测压管与差压计的量测技能;
3)灵活应用静力学的基本知识进行实际工程量测。
1)熟练并能准确进行测压管的读数;
2)控制与测定液面的绝对压强或相对压强;
3)验证静力学基本方程;
4)由等压面原理分析压差值。
1)重力作用下不可压缩流体静力学基本方程:
2)静压强分布规律:
式中:——被测点相对于基准面的位置高度;
——被测点的静水压强,用相对压强表示,以下同;
——水箱中液面压强;
——液体容重;
——被测点在液体中的淹没深度。
3)等压面原理:对于连续的同种介质,流体处于静止状态时,水平面即等压面。
实验仪器: 测压管、U型测压管、差压计
仪器元件:打气球、通气阀、放水阀、截止阀、量杯
流体介质:水、油、气
实验装置如下图:
实验过程中基本操作步骤如下:
1)熟悉实验装置各部分的功能与作用;
2)打开通气阀,保持液面与大气相通。观测比较水箱液面为大气压强时各测压管液面高度;
3)液面增压。关闭通气阀、放水阀、截止阀,用打气球给液面加压,读取各测压管液面高度,计算液面下
a、b、c各点压强及液面压强;
4)液面减压。关闭通气阀,打开截止阀,放水阀放出一定水量后,读取各测压管液面高度,计算液面下a、b、c各点压强及液面压强。
实验测定与计算值如下内容:
,a、b、c各测压管与U型测压管液面标高∇、压强水头、测压管水头;
,a、b、c各测压管与U型测压管液面标高∇、压强水头、测压管水头;
,a、b、c各测压管与U型测压管液面标高∇、压强水头、测压管水头;填入表1中。
表1 压强水头与测压管水头测量成果表单位:cm
1)静止流体中,不同断面测压管水头线如何变化?
2)根据等压面原理,找出几个等压面。
3)当,求出的绝对压强与相对压强;当,求出的相对压强、绝对压强和真空值。
二、流速、流量测定试验
见能量方程实验指导书。
实验2:动量定理试验
知识点
不可压缩流体恒定流的动量方程;射流;测压管。
一、实验目的与意义
1、验证不可压缩流体恒定流的动量方程;
2、了解射流的特点;
3、灵活应用静力学的基本知识,由测压管推求压力。
二、实验要求与测试内容
1、熟练进行测压管的压力测量,准确读取测压管水位;
2、观察理解射流与孔口出流的水力现象;
3、测定平板的冲击力;
4、测定不可压缩流体恒定流的射流冲击力。
三、实验原理
1、测压管的压力测量:
2、不可压缩流体恒定流动能量方程:
3、不可压缩流体恒定流动动量方程:
忽略滑动摩擦阻力,则:
式中:——活塞直径;
——活塞形心水深;
——管嘴出流量,即射流流量;
——管嘴出流速,即射流流速;
——为动量修正系数;
——射流对活塞冲击力;
——液体密度。
实验中,在平衡状态下,只要测得流量和活塞形心水深,由给定的活塞直径
,代入上式,便可验证动量方程,并率定射流的动量修正系数值。其中,测压管的标尺零点已固定在活塞的圆心处,因此液面标尺读数,即为作用在活塞圆心处的水深。
四、实验仪器与元件
实验仪器:自循环供水系统、带活塞的测压管
仪器元件:放水阀、测压管
流体介质:水
实验装置如图:
五、实验方法与步骤
实验方法与操作步骤如下:
1、熟悉实验装置各部分名称、结构特征,作用性能,记录有关常数。活塞直径;
2、启动供水系统,打开调速器开关,水泵启动2~3分钟后,关闭2~3秒钟,以利用回水排除离心式水泵内滞留的空气;
3、调整测压管位置。待恒压水箱满顶溢流后,松开测压管固定螺丝,调整方位,要求测压管垂直、螺丝对准十字中心,使活塞转动松快。然后旋转螺丝固定好。测该水位、流量,并改变作用水头并重复实验。
4、测读水位。标尺的零点已固定在活塞园心的高程上。当测压管内液面稳定后,记下测压管内液面的标尺读数,即hc值。
5、测量流量。利用体积时间法,在上回水管的出口处测量射流的流量,流量时间要求在15~20秒以上,可用塑料桶等容器,通过活动漏斗接水,再用量筒测量其体积(亦可用重量法测量)。
6、验证对的影响。取下平板活塞,使水流冲击到活塞套内,调整好位置,使反射水流的回射角度一致,记录回射角