冶金传输原实验指导书.doc

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1、课程编号：03010388课程名称：冶金传输原理冶金传输原理实验指导书（流体力学）HefeiUniversityofTechnology2011.8实验一　静压实验Experiment1StaticPressureExperiment一、实验目的1、通过实验理解流体静力学基本方程式的能量意义和几可意义。2、验证容器中流体内任意两点1和2的测压管水头相等，即有+。3、测量液体的密度（本实验为测量酒精密度）二、实验原理1、重力作用下处于静止状态的连续均质不可压缩流体的基本方程式为：该式的能量意义是：流体中各点处单位重量流体所具有的总势能，即位置势能Z和压力势能　()　之

2、和均相等。该式的几何意义是：流体中各点的测压管水头，即位置高度Z和测压管高度()　　之和均相等。根据上述流体静力学基本方程式，对本实验的液体（水）中1、2两点有：+2、根据流体静力学基本方程式，可得有自由液面的静止的不可压缩流体中压强的基本公式为（推导过程见教材）：P=PO+ρgh式中：P――液体内任一点的静压力，单位为N/m2(Pa)；PO――容器内液体自由表面的静压力，单位为N/m2(Pa)；ρ――液体的密度，单位为kg/m3；h――液体内的点到液面的距离，单位为m；g――重力加速度m/s2。由此式可求出液体内任意点处的静压力。3、本实验中还要用到连通器原理，即

3、同一种相连通的流体在同高度上压强相等。三、实验设备静压实验器结构如下图所示：四、实验步骤1、熟悉实验设备，明确每根玻璃管的用途；熟悉实验方法；熟悉气压计的结构原理和使用方法。2、打开气阀，待各玻璃管内液面稳定后，关闭气阀。3、调节侧面小量筒高度，容器内液面上升或下降，压力P0大于大气压力Pa或小于大气压力Pa，利用滑动标尺记录各测压管的液面高度，并记录表1（）表2（）的数值。4、结束实验，打开气阀。五、思考题1、测压管“B”、“C”中的液面是否在任何情况下都在同一高度上，两者的液面连线叫什么？实验二　不可压缩流体定常流能量方程（伯努利方程）实验Experiment2

4、IncompressibleFluidSteadyStateFlowEnergyEquationExperiment一、实验目的1、掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技术；2、验证流体定常流的能量方程。3、测定管道沿程损失水头hf及沿程阻力系数λ，并了解λ随雷诺数Re的变化规律。4、测定局部损失水头hj和局部损失系数ζ。二、实验装置:四、实验原理在实验管路中沿水流方向取n个过水截面，可以列出进口截面（1）至截面（i）的能量方程式（i=2,3……,n）选好基准面，从已设置的各截面的测压管中读出值，测出通过管路的流量，即可计算出截面平均流速v及动压　，从而

5、可得到各截面测管水头和总水头。1、沿程损失水头hf和沿程阻力系数λ的测定V2211Δh2Z2ΔZZ1VΔh1Z2Z12211对实验装置选做材料管上的直管段两测点1、2截面，（见图一）应用实际流体的伯诺里方程，有：由于v1=v2，故1、2截面间沿程损失水头hf为：Δh11、2两测点上两根测压管的液面差。1、2两测点间沿程损失水头hf测出后，可根据达西公式算出直管段沿程阻力系数λ：达西公式中v为管道中流体流速，　　　（Q为流量，单位m3/s；A为管1的截面积，单位：m2；流速的单位为m/s）。为测出λ与Re的关系，实验中可用流量调节阀调节流过管道中的流速，以改变雷诺数，

6、从而测出不同Re下的λ值，整理出“λ－Re”关系曲线。2、局部损失水hj和局部阻力系数ζ的测定（以90º弯头为例）对实验装置选做材料管上的1、2测点截面（见图二）应用实际流体的伯诺里方程，有：由于v1=v2，故有可以证明（证明方法略）∴hj=Δh2Δh2为连接1、2测点差压计左右两根测压管的液面差。hj测出后，根据实验得出的П与hj的关系式，即　就可算出局部阻力系数ζ（式中v为弯头中流体流速）四、实验方法与步骤1、熟悉实验设备，分清各测压管与各测压点，毕托管测点的对应关系。2、打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流后，检查流量调节阀关闭时所有测压管水面是否齐平，若不平

7、则进行排气调平（开关几次）。3、打流量调节阀，观察测压管水头线和总水头线的变化趋势及位置水头、压强水头之间的相互关系，观察当流量增加或减少时测压管水头的变化情况。4、调节流量调节阀开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时用体积法测记实验流量（与毕托管相连通的是演示用，不必测记读数）。5、再调节流量调节阀开度1～2次，其中一次阀门开度大到使液面降到标尺最低点为限，按第4步重复测量。实验三恒定总流的动量矩实验确定确定动量方程流体与边界之间作用力大小；动量矩方程流体与边界之间作用力位置；设为某参考点至流体速度矢量的作用点的矢径，则用矢量对动量方程两端进行矢性积运