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流流体体⼒⼒学学实实验验报报告告

实验⼀柏努利实验

⼀、实验⽬的

1、通过实测静⽌和流动的流体中各项压头及其相互换，验证流体静⼒学原理和柏努利⽅程。

2、通过实测流速的变化和与之相应的压头损失的变化，确定两者之间的关系。

⼆、基本原理

流动的流体具有三种机械能：位能、动能和静压能，这三种能量可以互相换。在没有摩擦损失且不输⼊外功的情况下，流体

在稳定流动中流过各截⾯上的机械能总和是相等的。在有摩擦⽽没有外功输⼊时，任意两截⾯间机械能的差即为摩擦损失。

流体静压能可⽤测压管中液柱的⾼度来表⽰，取流动系统中的任意两测试点，列柏努利⽅程式：

∑+++=++fhpugZPugZρ

ρ22

221

21122

对于⽔平管，Z1=Z2，则∑++=+fhpupuρ

ρ22

212122

若u1=u2,则P2

u2,p1

三、实验装置及仪器

图2－2伯努利实验装置图

装置由⼀个液⾯⾼度保持不变的⽔箱，与管径不均匀的玻璃实验管连接，实验管路上取有不同的测压点由玻璃管连接。⽔的流

量由出⼝阀门调节，出⼝阀关闭时流体静⽌。

四、实验步骤及思考题

3、关闭出⼝阀7，打开阀门3、5，排出系统中空⽓；然后关闭阀7、3、5，观察

并记录各测压管中的液压⾼度。思考：所有测压管中的液柱⾼度是否在同⼀标

⾼上？应否在同⼀标⾼上？为什么？

4、将阀7、3半开，观察并记录各个测压管的⾼度，并思考：

（1）A、E两管中液位⾼度是否相等？若不等，其差值代表什么？

（2）B、D两管中，C、D两管中液位⾼度是否相等？若不等，其差值代表什么？

5、将阀全开，观察并记录各测压管的⾼度，并思考：各测压管内液位⾼度是否变

化？为什么变化？这⼀现象说明了什么？

五、实验数据记录

.

液柱⾼度ABCDE

阀门

关闭

半开

全开

实验⼆雷诺实验

⼀、实验⽬的

1、观察流体在管内流动的两种不同型态，加强层流和湍流两种流动类型的感性认识；

2、掌握雷诺准数Re的测定与计算；

3、测定临界雷诺数。

⼆、基本原理

雷诺（Reynold）⽤实验⽅法研究流体流动时，发现影响流动类型的因素除流速u外，还有管径（或当量管径）d，流体的

密度ρ及粘度µ，由此四个物理量组成的⽆因次数群Re的值是判定流体流动类型的⼀个标准。

µ

ρ

duRe=

（1－1）

Re2000~2300时为层流，Re4000时为湍流，2000

从雷诺数的定义式来看对同⼀个仪器d为定值，故u仅为流量的函数。对于流体⽔来说,ρ、µ⼏乎仅为温度的函数。因此确定

了⽔的温度及流量，即可计算雷诺数。

注意：

雷诺实验要求减少外界⼲扰，严格要求时应在有避免震动设施的房间内进⾏。如果条件不具备，演⽰实验也可以在⼀般房间内

进⾏。因为外界⼲扰及管⼦粗细不均匀等原因，层流的雷诺数上界达不到2000，只能达到1600左右。

层流时红墨⽔成⼀线流下，不与⽔相混。湍流时红墨⽔与⽔混旋，分不出界限。

三、实验装置及仪器

试验装置如图1－1所⽰，液⾯保持⼀定⾼度的⽔箱与玻璃测试管相连，⽔箱上放有颜⾊⽔瓶，测试管上安有带针头的胶塞，

⽤出⼝阀调节流量，⽤⼦流量计测定流量。试验时⽔由⾼位⽔箱进⼊玻璃管，槽内⽔由进⽔管供应，槽内设有进⽔稳流装置

及溢流箱⽤以维持平稳⽽⼜稳定的液⾯，多余之⽔由溢流管排⼊⽔沟。

图1－1雷诺实验装置

四、实验步骤

1、检查针头是否堵塞，颜⾊⽔是否沉淀。

2、向⽔箱内注⽔。

3、打开出⼝阀，排除实验管中的⽓体。

进⽔出⽔阀⽔箱

玻璃试验管颜⾊⽔

溢流

4、开启上⽔阀，使⾼位槽充⽔⾄产⽣溢流时关闭（若条件许可，此步骤可在实验前数⼩时进⾏，以使⾼位槽中的⽔经过静

置，消除旋流，提⾼实验的准确度）。

5、开颜⾊⽔阀，使颜⾊⽔由针头注⼊玻璃试验管。

6、逐步开⼤排⽔阀，观察不同雷诺数时的流动状况，并把现象记⼊表中。

7、做两种情况下的对⽐实验：

（1）关闭⾼位槽的进⽔阀，保持液⾯平静，从观察的玻璃管中，测取管中⽔流从层流变为湍流时的Re临界值。注意，此时

液⾯虽平静，但液⾯的⾼度是在缓慢下降的。

（2）开启⾼位槽的进⽔阀以保持槽中液⾯⾼度不变，但此时液⾯是不平⽽有波动的，测取此时的Re临界值，并分析和⽐较两

种情况下的实验结果。

8、观察层流时流体质点的速度分布。层流时，由于流体与管壁间的摩擦⼒及流体内摩擦⼒的作⽤，管中⼼处流体质点速度最

⼤，愈靠近管壁速度愈⼩。因此，静⽌时处于同⼀横截⾯的流体质点，开始层流流动后，由于速度不同，组成了旋抛物⾯

（即由抛