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工程流体力学 实验报告 学院： 交通运输工程学院 班级： 交 通 设 备 1206 姓名： 邱瑞玢 学号： 1104120907 雷诺数测定实验 【实验目的】 观察水的层流和紊流的形态及特征； 学习测量和计算流体的雷诺数和临界雷诺数。 【实验原理】 雷诺数是流体惯性力与黏性力的比值，它是一个无因次化的量。 Re == 雷诺说较小时，粘滞力对流场的影响大于惯性力，流场中流速的扰动会因粘滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，若雷诺数较大时，惯性力对流场的影响大于粘滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的紊流流场。 【实验内容】 缓慢调节水量控制阀，观察透明水管中红色水流线的变化。观察水的层流态、紊流态的特征。 找出层流和紊流转换临界点，在临界点测量水的流速，往复测量三次。 根据测量数据计算出水的临界雷诺数。 【实验现象】 当水流流速较低时，水管中水流处于层流状态，示踪剂（红色墨水）呈线状，无分散； 逐渐开大控制阀，水流速度加大，呈线状流动的红色墨水开始出现波动，逐渐散开，这时水流处于过渡状态； 再开大控制阀，水流速度继续增大，红色墨水消失，此时水流处于紊流状态。 层流状态 紊流状态 【实验结果】 实验中，水流束的特征长度l=D=3CM,流速由公式求得，得到V1=0.032m/s,V2=0.084m/s，而水在标准大气压，室温时的动力粘度，则雷诺数 Re1 ==960 Re2 ==2520 【结果分析】 查阅资料可知一般管道雷诺数Re＜2000为层流状态，Re＞4000为紊流状态，Re＝2000～4000为过渡状态。而本次实验所测得的紊流状态下的雷诺数比理论值小，产生误差的原因为： 偶然误差：观察出现偏差，将水流处于由层流向紊流的过渡状态当作紊流状态，从而测得的水流速度偏小，造成所计算的雷诺数偏小。 系统误差：示踪剂（红色墨水）很容易在水中扩散，当处于过渡状态时，由于水流开始产生搅动，从而将红色墨水打散，扩散在水中，造成水流已处于紊流状态的假象，导致误差产生。 文丘里管实验 【实验目的】 观察文丘里效应，学习文丘里管测量流量的原理和方法。 【实验原理】）++=+++ 基于文丘里效应制造的设备，叫做文丘里xxxx，如文丘里水膜除尘器、文丘里扩散管、文丘里收缩管、文丘里喷射泵、文丘里流量计等。 【实验内容】 认识文丘里管，并观察透明文丘里管内水流产生的文丘里效应。 通过调节流量控制阀，设定高中低三种水流速度，分别测量对应流速下文丘里管的最大压差，并且用量杯和秒表分别测量水流的真实流量。 通过文丘里管和伯努利方程计算出水流速度，与用量杯秒表测量的真实流速对比，评估文丘里管测量流量的准确性，讨论消除误差的方法。 【实验数据】 【数据处理】 本次实验中，d1=40mm，d2=10mm； 由伯努利方程P++=C可求得 【结果分析】 本次实验，由水柱高度差所求得的管内流速（非缩颈处）均比由水管出水流量所求得的管内流速大，其误差原因来源于两方面： 偶然误差： 在读取h1与h2的高度值时，读书出现偏差（仰视读数，俯视读数），造成△h存在偏差，进而导致v1，v2的计算出现误差； 在用量杯测取水量时，量杯的接入滞后于秒表开始记时，导致量杯水量偏少，进而所求得的v1实测值偏小。 系统误差： 实验室器材老化严重，在文丘里管缩颈与立管连接的地方，漏水较为严重，也就是说，所测得的h2要偏小，故△h偏大，所求得的v1，v2也随之偏大。漏水导致从水管末端接入量杯的水减少，由此求得的v1实测值也将偏小。 要提高文丘里管的测量精度，首先应该着眼于提高文丘里管的密封性，使其密封性达到一个相对来说密闭的状态；其次在文丘里管内部，在主管与缩颈的连接处应采用光滑连接，内壁尽量采用对流体粘滞力的材料，以减少水头损失，提高测量精度。 皮托管及伯努利方程应用实验 【实验目的】 学习皮托管的使用方法。 增强对伯努利方程的理解和认识。 【实验原理】 伯努利方程： 流体在忽略粘性损失的流动中，流线上任意两点的压力势能、动能与位势能之和保持不变。 这个理论是由瑞士数学家丹尼尔-伯努利在1738年提出的，被称为伯努利原理。重力场中无粘性流体定常流动的能量方程称为伯努利定理。或称为伯努利方程，是流体动力学基本方程之一。 P++=C 皮托管 皮托管是测量气流总压和静压以确定气流速度的一种管状装置，由法国H·皮托发明而得名。皮托管的构造如图，头部为半球形，后为一双层套管。测速时头部对准来流，头部中心处小孔（总压孔）感受来流总压，经内管传送至压力计。 头部后约3-8D处的外套管壁上均匀地开有一排孔（静压孔），感受来流静压p，经外套管也传送至压力计。 皮托管常用在测量通风管道、工业管道、炉窑烟道内的气流速度，经过换算来确定流量，也可测量管道内的水流速度。用皮托管测速和确