實驗二流體阻力系數(shù)測定.doc

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1、實驗二流體阻力系數(shù)測定一、實驗原理???流體在管道內(nèi)流動時，由于流體的粘性作用和渦流的影響會產(chǎn)生阻力。流體在直管內(nèi)流動阻力的大小與管長、管徑、流體流速和管道摩擦系數(shù)有關(guān)，它們之間存在如下關(guān)系。?（1-1）?（1-2）　?（1-3）式中：????d——管徑，m;????△Pf——直管阻力引起的壓強降，Pa；????u——流速，m/s；????ρ——流體的密度，kg/m3；????μ——流體的粘度，N·s/m2。直管摩擦系數(shù)λ與雷諾數(shù)Re之間有一定的關(guān)系，這個關(guān)系一般用曲線來表示。在實驗裝置中，直管段管長l和管徑d都已固定。若水溫一定，則水的

2、密度ρ和粘度μ也是定值。所以本實驗實質(zhì)上是測定直管段流體阻力引起的壓強△Pf、與流速u（流量V）之間的關(guān)系。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和式（1-2）可計算出不同流速下的直管摩擦系數(shù)λ；用式（1-3）計算對應(yīng)的Re，從而整理出直管摩擦系數(shù)和雷諾數(shù)的關(guān)系，繪出λ與Re的關(guān)系曲線。二、設(shè)備參數(shù)：光滑管：玻璃管，管內(nèi)徑=20mm，管長=1.5m，絕對粗糙度=0.002mm粗糙管：鍍鋅鐵管，管內(nèi)徑=20mm，管長=1.5m，絕對粗糙度=0.2mm突然擴大管：細管內(nèi)徑=20mm，粗管內(nèi)徑=40mm孔板流量計：開孔直徑=12mm，孔流系數(shù)=0.62三、計算方法、原理

3、、公式：流體在管道內(nèi)流動時，由于流體的粘性作用和渦流的影響會產(chǎn)生阻力。流體在直管內(nèi)流動阻力的大小與管長、管徑、流體流速和管道摩擦系數(shù)有關(guān)，它們之間存在如下關(guān)系：?（1-1）?（1-2）??（1-3）?式中：?????????d——管徑?????△Pf——直管阻力引起的壓強降???????u——流速???????ρ——流體的密度???????μ——流體的粘度直管摩擦系數(shù)λ與雷諾數(shù)Re之間有一定的關(guān)系，這個關(guān)系一般用曲線來表示。在實驗裝置中，直管段管長l和管徑d都已固定。若水溫一定，則水的密度ρ和粘度μ也是定值。所以本實驗實質(zhì)上是測定直管段流

4、體阻力引起的壓強△Pf、與流速u（流量V）之間的關(guān)系。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和式（1-2）可計算出不同流速下的直管摩擦系數(shù)λ；用式（1-3）計算對應(yīng)的Re，從而整理出直管摩擦系數(shù)和雷諾數(shù)的關(guān)系，繪出λ與Re的關(guān)系曲線。???對于局部阻力，則有：??????????????????????????????ξ稱為局部阻力系數(shù)，它與流體流過的管件的幾何形狀以及流體的Re有關(guān)，當(dāng)Re大到一定程度以后，ξ與Re數(shù)無關(guān)，成為定值?；蛘呖梢越频恼J為局部阻力的損失可以相當(dāng)于某個長度的直管引起的損失：式中l(wèi)e為管件的當(dāng)量長度，由實驗測得。四、實驗步驟（1）開泵因為

5、離心泵的安裝高度比水的液面低，因此不需要灌泵。直接點擊電源開關(guān)的綠色按鈕接通電源，就可以啟動離心泵，開始實驗。（2）調(diào)節(jié)倒U型壓差計將管道中所有閥門都打開，使水在3個管路中流動一段時間，直到排盡管道中的空氣，然后點擊倒U型管，會出現(xiàn)一段調(diào)節(jié)倒U型管的動畫。最后關(guān)閉各閥門，開始實驗操作。（3）測量光滑管數(shù)據(jù)（4）測量粗糙管數(shù)據(jù)（5）測量突然擴大管測量數(shù)據(jù)五、注意事項：（1）倒U型管在使用前必須進行排氣。首先，關(guān)緊A，打開B，C，D，E排氣；接著關(guān)緊B，C，D，E，打開A，緩緩打開D，E，使管內(nèi)形成氣水柱，液柱約為管高度的一半。最后依次關(guān)緊A

6、，D，E，再雙手同時緩緩打開B，C。如果倒U型管高度差不為零，表明導(dǎo)壓管內(nèi)仍有氣泡，重復(fù)上述操作，直到高度差為零。（2）為了接近理想的光滑管，我們選用了玻璃管，實際上在普通實驗室中很少采用玻璃管（3）要更好地回歸處理數(shù)據(jù)，請盡量多地測量數(shù)據(jù)，并且盡量使數(shù)據(jù)分布在整個流量范圍內(nèi)。（4）在層流范圍內(nèi)，用閥門按鈕調(diào)節(jié)很難控制，請自己在閥門開度欄內(nèi)自己輸入開度（閥門開度小于5%）。（5）對于突然擴大管，我們做了簡化，認為阻力系數(shù)是定值，不隨Re變化。