热工基础实验指导书-流体力学实验
《热工基础》课程
课程编号：438121
实验指导书
主撰人：李艳黎娇爨璋瑜
审核人：刘海力
物理与信息工程系
热能与动力工程专业教研室
二○一二年四月
前言
实验总体目标: 掌握热工基本知识、热工实验方法和热工实验技能适用专业年级: 热能与动力工程；第三学期、第四学期
实验课时分配: 36学时
序号实验项目要求类型每组
人数
实验
学时
1 常用热工仪表的使用必验证
2 2
2 空气定压比热测定实验必验证 2 2
3 二氮化碳PVT关系研究实验必验证 2 2
4 喷管特性实验必综合 2 4
5 雷诺和伯努利方程综合实验必验证 2 2
6 孔口与管嘴流量系数实验必综合 2 2
7 文丘里流量计及孔板流量计测定实验必综合 2 2
8 稳态法导热系数测量实验必研究 2 2
9 恒热流准稳态平板法测定材料热物性必研究 2 2
10 中温法向辐射时物体黑度测定实验必综合 2 2
11 空气横掠圆柱体时局部换热系数的测定实验必研究 2 4
13 换热器综合实验必综合 2 4
14 热电偶校验必研究 2 4 15毕托管测速实验必综合 2 2
实验5 雷偌和伯努利方程综合实验
A 雷诺实验 一、实验目的
1、观察流体在不同流动状态时流动质点的运动规律。
2、观察流体由层流变为紊流及由紊流变为层流的过渡过程。
3、测定液体（水）在圆管中流动的临界雷诺数即下临界雷诺数，学会其测定的方法。
二、实验设备及要求
本实验主要使用设备为：LBZ-1雷偌和伯努利方程综合实验台。 实验装置如图5-1所示。
放气阀
回水管
水箱及水泵
调节器颜色罐
恒定水箱测压板
调节阀
佰努力管
雷诺管
供水调节阀
图1雷偌和伯努利方程综合实验装置示意图
三、实验原理
流体在管道中流动，有层流和紊流两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。在实验过程中，保持水箱的水位恒定，即水头H 不变。如果管路中出水阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均流速V ，微启红颜色水阀门，这时红色水与自来水同步在管路中沿轴线向前流动，红颜色水呈一条红色直线，其流体质点没有垂直于主流方向的横向运动，红色直线没有与周围的液体混杂，
层次分明地在管路中流动。此时，在流速较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。如果将出水阀门逐渐开大，管路中的红色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，液体的流动呈临界状态。如果将出水阀门继续开大，出现流体质点的横向脉动，使红色线完全扩散与自来水混合，此时流体的流动状态为紊流运动。
雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。用Re 表示，有：
υ/Re d V ?= （5-1）
式中，V 为流速；d 为管路直径，d =27mm ；υ为水的运动粘性系数。
其中，流速V 有： A Q V /= （5-2） 式中，Q 为流量；A 为管路的横截面积，有4/2
d A π=。
流量Q 用体积法可测出，即在Δt 时间内流入量筒中流体的体积V ?。
t V Q ??=/ （5-3）
四、实验内容与步骤
1、实验前的准备
（1）打开进水阀门后，启动水泵，向恒水位水箱加水。 （2）在水箱的水位达到溢流水平，并保持一定的溢流。 （3）测量流体温度。 2、测定临界雷诺数cr Re
（1）将实验管中的水流调到较小的流速，将普通钢笔水倒进颜色水盒。开启下部小阀门，使颜色水从细管中流出，可此时，可看到实验观众的颜色水细流与管中的水流同步在直管中沿轴线向前流动，色液呈现一条细直流线，这说明在此流态下，流体的质点没有垂直于主流的横向流动，颜色水没有与周围的液体混杂，而是层次分明的向前流动。此时的流体即为层流。（若看不到这种现象，可再仔细调节上水阀门和尾部阀门，知道看到有色直线为止。）
（2）缓慢地逐渐开大出水阀门，可观察到有色流线开始出现脉动，但流体质点还没有达到相互交换的程度，即象征为流体流动状态开始转换的临界状态（上临界点），此时的流速即为上临界流速。
（3）继续开大阀门，会出现流体质点的横向脉动，色线与水全部混合，此时流态为湍流。此后，缓慢地逐渐关小出水阀门，仔细观察试验管中的色液流动变化情况，当阀门关小到一定开度时，可看到试验管中色液出口处开始有有色脉动流线出现，但还没有达到转变为层流的状态，此时，即象征为湍流装变为层流的临界状态（下临界点）。继续关小阀门，实验管中会再次出现细直色线，流体流态变为层流。
（4）测定此时的流量，用记录水箱测量出水流的流量体积。重复三次，即可算出下临界雷诺数。
（5）将测试结果记入实验记录表中。
五、记录与计算
表5-1 测试结果记录表 次数 V ?（m 3）
s t
Q (m3/s)
V (m/s)
cr Re
1 2 3
水温= ℃； 运动粘性系数υ= m 2
/s ； （查表见附表1）
六、思考题
1、实验时为什么要保持溢流状态？
2、比较实测的临界雷诺数和工程上采的临界雷诺数，分析误差原因。
七、注意事项
1、操作过程需要认真仔细，实验时需要相互配合，分工合作，观察与记录实验过程。
2、实验时要保持溢流状态。
B 、伯努利方程实验 一、实验目的
1、观察流体流经实验管的能量转化情况，对现象进行分析，加深对能量方程的理解。
2、验证静压原理。
3、掌握一种测量流体流速的方法。
二、实验设备及要求
本实验主要使用设备为：LBZ-1雷偌和伯努利方程综合实验台。 实验装置如图5-1所示。
三、实验原理与步骤
1、验证静压原理
启动水泵，等水罐满管道后，关闭两端阀门，这时观察能量方程实验管上各个测压管的液柱高度相同，因管内的水不流动没有流动损失，因此静止不可压缩均布重力流体中，任意点单位重量的位势能和压力势能之和保持不变，测点的高度和测点的前后位置无关。
2、伯努利方程
实际流体都是有粘性的，在流动过程中由于磨擦而造成能量损失，能量方程变为：
L h g
r p Z g r p Z +++=++222
2222111ν
ν （5-6）
其中能量损失L h 是由沿程损失f h 和局部损失m h 两部分组成。 3、观察和计算流体流经实验管中能量损失的情况
过水断面的能量由位能、压能、动能三部分组成。在实验管道各断面设置测压管和测速管，
即可测出三种能量沿程变化的实际情况。
测压管中水位显示的是位能和压能之和，即能量方程中之前两项：r
p
Z +
，即静压；测速管中水位显示的是位能、压能、动能之和，即能量方程中三项之和：g
r p Z 22
ν++，为全压。
全开阀门，观察总压沿着水流方向的下降情况，说明流体的总势能沿着流体的流动方向是减少的，改变给水阀门的开度，同时计量不同阀门开度下流量和相应的测压管液柱高度进行记录和计算。
实验在流体流动平稳的情况下，进行测压和流量的计量。在不同的流量工况下进行测试，将测试的数据填入表中。
伯努利实验管工况点实验数据记录
实验管内径d1= m ， 实验管内径d2= m ， 实验管内径d3= m 序号
1 2 3 4 5 体积
（cm 3
） 时间 (s) 流量
(cm 3
/s)
全压 静压 全压 静压 全压 静压 全压 静压 全压 静压 1 2 3 4 5 6
4、测量管内轴心处流体速度
能量方程实验管上的每一组测压管都相当于一个皮托管，可测得管内任意一点的流体点速度，本实验台已将测压管开口位置设在能量方程实验管的轴心，故所测得动压为轴心处的，即最大速度。
皮托管求点速度公式： h g V P ?=2 （5-4）
求平均流速公式：A
Q
V =
（5-5） 根据以上公式计算某一工况各测点处的轴心速度和平均流速添入表格，可验证出连续性方程。对于不可压缩流体稳定的流动，当流量一定时，管径粗的地方流速小，细的地方流速大。
将实验结果记录于表5-1。 表5-2 各测点处的参数记录
项目
序号
1
2
3
4
点速度Vp（m/s）
平均速度V（m/s）.
管内径（mm）
附表1
标准大气下水的物理性质
温度t/℃密度ρ/kg·m-3运动粘度υ×10-6/ m2·s-1
0 5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90 999.8
1000.0
999.7
999.1
998.2
997.0
995.7
992.2
988.0
983.2
977.8
971.8
955.3
1.785
1.579
1.306
1.139
1.003
0.893
0.800
0.658
0.553
0.474
0.413
0.364
0.326
实验6 孔口与管嘴流量系数实验
一、实验目的
1、观察典型孔口和管嘴自由出流的水力现象与圆柱管嘴的局部真空现象。
2、测定孔口、管嘴出流的各项系数：出流断面收缩系数ε，流量系数μ，流速系数?和阻力系数?。
二、实验设备及要求
本实验主要使用设备为：KGZ-1孔口管嘴实验仪。
实验台由稳压水箱、计量水箱、供水箱、水泵等组成。在实验设备的稳压水箱前侧壁上设置有两种形状的孔口以及圆柱管嘴与圆锥管嘴，箱内有溢流板以保持水头恒定，孔口和管嘴上安装门盖以控制出流。 三、实验原理
1、孔口出流原理
如图一所示，对/0.1d H <的小孔口，当为完全收缩时，由于水流惯性作用，在离孔口约/2d 的C —C 断面处，水流断面收缩到最小，该收缩断面c A 与孔口断面积A 的关系为c A A ε=。ε称为收缩系数。
对水面1-1，收缩断面C-C 列能量方程式为：
g
v g v g p g v g p H c c c c 2222
2
2
1
110?
αραρ++=++ （6-1） 可（6-1）得：g
V
H c c 2)1(2
0?+= （6-2）
由（6-2）可得
0211gH V c
c ?+=
（6-3）
令1
1c
?ζ=
+ 则 02c V g H ?= （6-4） 式中：c V ——孔口出流断面上的流速（m/s ）。
? ——孔口流速系数，根据实测，由于c ?=0.06，所以
11
0.97110.06
c ?ζ=
==++ 0H —— 孔口的作用水头（m ）
孔口的出流量：0
2c c c Q AV A gH ?==，由于A A c ε=，即有 02gH A Q ?ε= （6-4）
设με?=, 则有：
02Q A gH μ= （6-5）
式中：Q ——孔口出流的流量。
μ——孔口的流量系数。
将以上各式进行反推，可得孔口出流的各项系数 流量系数：0
2gH A Q
=
μ
收缩系数：A
A c
=ε 流速系数：ε
μ?= 阻力系数：11
2
-=
?ζ
因此，测出Q 、H 、A 、Ac 。即可求出各项系数。 2、管嘴出流原理
如图二所示，当器壁较厚或孔口上加接短管并且器壁厚度或管长相当于孔口直径的3～4倍时，则称作管嘴，也叫做厚壁孔口。这种出流现象称作管嘴出流。管嘴出流的特点是，水股先在管内收形成真空，而后再逐渐扩张以至充满整个管嘴而流出。它的局部损失，主要是管嘴入口处的局部阻力损失和水股收缩断面扩大的局部阻力损失，沿程损失忽略不计。
管嘴出流各项系数计算公式与孔口出流的型式完全一样。但由于管嘴出口断面没有变化，即
1=ε，?μ=。管嘴出流各项系数计算公式如下：
管嘴流量系数：0
2gH A Q
=
μ
管嘴收缩系数：1=ε
管嘴流速系数：με
μ
?== 管嘴阻力系数：11
2
-=
?ζ
四、实验内容与步骤
一、记录实验仪器尺寸参数
熟悉仪器，记录孔口直径孔口d 、管嘴直径管嘴d 和水头H 。在圆柱形管嘴收缩断面处设测压管以观察真空现象并测量真空值。出水水股由卡钳测量。在标尺上可读出水箱水位，孔口管嘴的位置高程，及圆柱管嘴的真空度。流量测量采用体积法，由计量水箱计量。秒表自备。
二、孔口与管嘴出流的流量测量
1、启动水泵，并调节供水阀门使水箱有微量溢流，使液面保持恒定不变，分别打开各孔口管嘴的前盖进行实验。
2、观察各种薄壁孔口出流水股的收缩现象，测量出流收缩断面尺寸，计算收缩断面面积，测量孔口收缩管嘴的作用水头，一般应测3～5次，并取其平均值。
3、根据泄流槽上的刻度读出孔口与管嘴出流的流量，将实验结果记录入表6-1中。
4、根据实测数据，计算各项系数,分析讨论实验结果。 表6-1 实验结果记录表
仪器常数：孔口直径孔口d = cm ； 水头H = cm ； 管嘴直径管嘴d = cm 分布类别
孔口圆形 孔口矩形 管嘴直管嘴 管嘴锥管嘴 平均流量（cm 3
/s ） 面积A （cm 3
）
收缩直径dc （cm ） 收缩断面Ac （cm 3
） 真空度 收缩系数ε 流量系数μ
流速系数：?
阻力系数：ζ
流股形态
五、思考题
流速系数?是否可能大于1.0？为什么？
六、注意事项
1、过程中应保持微小溢流；
2、本仪器有实测管嘴真空值的装置，但一般达不到理论值，即作用水头的0.75 倍。
实验14 毕托管测速实验
一、实验目的
1、 了解毕托管测速的构造和测速原理，掌握用毕托管测量流速的方法。
2、 测定管嘴淹没出流的测点流速和流速系数。 二、实验设备
实验台由实验桌、自循环供水箱、水位调节阀、稳压水箱、淹没管嘴、毕托管、滑轨、回水箱、测压管、滑动测尺等组成。
三、实验原理
1、毕托管测速公式：
2u C g h =? （14-1） 式中：u ——毕托管测点处的点流速 C ——毕托管的校正系数，C=1。 Δh ——毕托管总水头与测压管水头差 2、管嘴出流速度公式：
2u g H ?=? （14-2）
式中：u ——测点处流速，由毕托管测定 ?——测点流速系数 ΔH ——管嘴的作用水头 由以上两式可得测点流速系数计算式：
/C h H ?=?? （14-3）
四、实验内容与步骤
1、熟悉实验装置各部分的名称，作用性能和毕托管的构造特征，以及实验原理。并测记各有关的常数和实验参数，添入实验表格。
2、用软胶管将上、下游水箱的测点分别与测压计中的测管相连通，将毕托管对准管嘴，距离管嘴出口处约3CM ，在滑轨上进行固定。
3、开启水泵，将流量调节至最大。待上下游溢流后，及时排除毕托管及连通管中的气体，方可进行实验。
4、分别沿纵向和垂向改变测点位置，观察管嘴淹没射流的流速分布。
5、在有压管道测量中，管道直径相对毕托管的直径6～10倍以内时，测量误差将在2～5﹪以上。实验时可将毕托管的头部伸入管嘴中，进行验证。
6、将实验记录和计算添入表格，写出实验报告。 表14-1 实验数据记录表
五、思考题
1、利用测压管测量压强时，为什么要排气？怎样才能知道气已经排净？
2、毕托管的动压头和上下游的水位差的大小关系怎样？为什么？
3、测出的流速系数说明了什么？
序号
上下游水位差㎝
毕托管水头差㎝
测点流速
2u C g h =? /cm s 测点流速系数
/C h H ?=??
1h
2h
H ?
3h
4h
h ?
１ ２ ３ ４ 5 6 7 8
流体力学实验指导书( 建环专业)
目录 实验一静水压强实验???????????????????????????????????????????1实验二伯努利方程式的验证?????????????????????????????????????3实验三雷诺实验??????????????????????????????????????????????6实验四管道沿程阻力实验??????????????????????????????????????9实验五管道局部阻力系数的测定????????????????????????????????12
实验一静水压强实验 （一）实验目的 1、测定静止液体中某点的静水压强，加深对静压公式p=p0+γh的理解； 2、测定有色液体的重度，并通过实验加深理解位置水头，压强水头及测压管水 头的基本概念，观察静水中任意两点测压管水头Z+p/γ=常数。 p=p0+γh 式中：P——被测点的静水压强； P0——水箱中水面的表面压强； γ——液体重度； h——被测点在表面以下的竖直深度。 可知在静止的液体内部某一点的静水压强等于表面压强加上液体重度乘以该点在液面下的竖直深度。 （四）实验步骤 1、打开密封水箱E顶上空气阀门a，此时水箱内水面上的压强p0=p a。观察各测压连通管内液面是否平齐，如果不齐则检查各管内是否阻塞并加以勾通。
2、读取A点、B点的位置高度Z A、Z B。 3、关闭空气阀门a，转动手柄，抬高长方形小水箱F至一定高度，此时表面压力P0＞P a，待水面稳定后读各测压管中水位标高▽=▽I（I=1、2、3、 4、5），并记入表中。 4、在保持P0＞P a的条件下，改变长方形小水箱F高度，重复进行2-3次。 5、打开空气阀门a，使水箱内的水面上升，然后关闭空气阀门a，下降长方形小水箱。 6、在P0＜P a的条件下，改变水箱水位重复进行2-3次。 （五）对表中数据进行分析 单位：mm
2018流体力学实验指导书
《流体力学》实验指导书 杨英俊 2018.
目录 实验一平面上静水总压力测量实验 (4) 实验二恒定总流动量方程验证实验 (7) 实验三流态演示与临界雷诺数量测实验 (10) 实验四沿程水头损失测量实验 (13) 实验五文透里流量计率定实验 (16) 实验六局部水头损失测量实验 (19) 实验七恒定总流能量方程演示实验 (22)
前言 流体力学是一门重要的技术基础课，它的主要研究内容为流体运动的规律以及流体与边界的相互作用，它涉及到建筑、土木、环境、水利造船、电力、冶金、机械、核工程、航天航空等许多学科。在自然界中，与流体运动关联的力学问题是很普遍的，所以流体力学在许多工程领域有着广泛的应用。例如水利工程、机械工程、环境工程、热能工程、化学工程、港口、船舶与海洋工程等，因此流体力学是高等学校众多理工科专业的必修课。 流体力学课程的理论性强，同时又有明确的工程应用背景。它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。因此，掌握流体力学的基本概念、基本理论和解决流体力学问题的基本方法，具备一定的实验技能，为后续课程的学习打好基础，培养分析和解决工程实际中有关水力学问题的能力。 流体力学和其它学科一样，大致有三种研究方法。一是理论方法，分析问题的主次因素，提出适当的假定，抽象出理论模型（如连续介质、理想流体、不可压缩流体等），运用数学工具寻求流体运动的普遍解。二是实验方法，将实际流动问题概括为相似的实验模型，在实验中观察现象、测定数据，并进而按照一定方法推测实际结果。第三种方法是数值计算，根据理论分析与实验观测拟订计算方案，通过编制程序输入数据，用计算机算出数值解。三种方法各有千秋，既是互相补充和验证，但又不能互相取代。实验方法仍是检验与深化研究成果的重要手段，现代实验技术的突飞猛进也促进了流体力学的蓬勃发展。因此，流体力学实验在流体力学学科及教学中占有重要位置，也是在学习流体力学课程中一个不可缺少的重要教学环节。目前，针对我院各专业本科生，流体力学实验包括以下7个实验： 1)平面上静水总压力测量实验 2)恒定总流动量方程验证实验 3)流态演示与临界雷诺数量测实验 4)沿程水头损失测量实验 5)文透里流量计率定实验
工程热力学实验 二氧化碳PVT实验指导书(2012.06.07)
二氧化碳临界状态观测及p-v-T关系的测定 一、实验目的 1. 观察二氧化碳气体液化过程的状态变化和临界状态时气液突变现象，增加对临界状态概念的感性认识。 2. 加深对课堂所讲的工质的热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解。 3. 掌握二氧化碳的p-v-T关系的测定方法，学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。 4. 学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪器的正确使用方法。 二、实验原理 当简单可压缩系统处于平衡状态时，状态参数压力、温度和比容之间有确切的关系，可表示为： (,,)=0 (7-1-1) F p v T 或 =(,) (7-1-2) v f p T 在维持恒温条件下、压缩恒定质量气体的条件下，测量气体的压力与体积是实验测定气体p-v-T关系的基本方法之一。1863年，安德鲁通过实验观察二氧化碳的等温压缩过程，阐明了气体液化的基本现象。 当维持温度不变时，测定气体的比容与压力的对应数值，就可以得到等温线的数据。 在低于临界温度时，实际气体的等温线有气、液相变的直线段，而理想气体的等温线是正双曲线，任何时候也不会出现直线段。只有在临界温度以上，实际气体的等温线才逐渐接近于理想气体的等温线。所以，理想气体的理论不能说明实际气体的气、液两相转变现象和临界状态。 二氧化碳的临界压力为73.87bar(7.387MPa)，临界温度为31.1℃，低于临界温度时的等温线出现气、液相变的直线段，如图1所示。30.9℃
是恰好能压缩得到液体二氧化碳的最高温度。在临界温度以上的等温线具有斜率转折点，直到48.1℃才成为均匀的曲线（图中未标出）。图右上角为空气按理想气体计算的等温线，供比较。 1873年范德瓦尔首先对理想气体状态方程式提出修正。他考虑了气体分子体积和分子之间的相互作用力的影响，提出如下修正方程： ()()p a v v b RT + -=2 (7-1-3) 或写成 pv bp RT v av ab 320-++-=() (7-1-4) 范德瓦尔方程式虽然还不够完善，但是它反映了物质气液两相的性质和两相转变的连续性。 式（7-1-4）表示等温线是一个v 的三次方程，已知压力时方程有三个根。在温度较低时有三个不等的实根；在温度较高时有一个实根和两个虚根。得到三个相等实根的等温线上的点为临界点。于是，临界温度的等温线在临界点有转折点，满足如下条件： ( )??p v T =0 (7-1-5)
流体力学实验指导书
流体力学 实验指导书与报告 （第二集） 动量定律实验 毕托管测速实验 文丘里流量计实验 局部阻力实验 孔口与管嘴实验 静压传递自动扬水演示实验 中国矿业大学能源与动力实验中心
学生实验守则 一、学生进入实验室必须遵守实验室规章制度，遵守课堂纪律，衣着整洁，保持安静，不得迟到早退，严禁喧哗、吸烟、吃零食和随地吐痰。如有违犯，指导教师有权停止基实验。 二、实验课前，要认真阅读教材，作好实验预习，根据不同科目要求写出预习报告，明确实验目的、要求和注意事项。 三、实验课上必须专心听讲，服从指导教师的安排和指导，遵守操作规程，认真操作，正确读数，不得草率敷衍，拼凑数据。 四、预习报告和实验报告必须独自完成，不得互相抄袭。 五、因故缺课的学生，可向指导教师申请一次补做机会，不补做的，该试验以零分计算，作为总成绩的一部分，累计三次者，该课实验以不及格论处，不能参加该门课程的考试。 六、在使用大型精密仪器设备前，必须接受技术培训，经考核合格后方可使用，使用中要严格遵守操作规程，并详细填写使用记录。 七、爱护仪器设备，不准动用与本实验无关的仪器设备。要节约水、电、试剂药品、元器件、材料等。如发生仪器、设备损坏要及时向指导教师报告，属责任事故的，应按有关文件规定赔偿。 八、注意实验安全，遵守安全规定，防止人身和仪器设备事故发生。一旦发生事故，要立即向指导教师报告，采取正确的应急措施，防止事故扩大，保护人身安全和财产安全。重大事故要同时保护好现场，迅速向有关部门报告，事故后尽快写出书面报告交上级有关部门，不得隐瞒事实真相。 九、试验完毕要做好整理工作，将试剂、药品、工具、材料及公用仪器等放回原处。洗刷器皿，清扫试验场地，切断电源、气源、水源，经指导教师检查合格后方可离开。 十、各类实验室可根据自身特点，制定出切实可行的实验守则，报经系(院)主管领导同意后执行，并送实验室管理科备案。 1984年5月制定 2014年4月再修订 中国矿业大学能源与动力实验中心
北航研究生课程实验流体力学重点
实验流体力学 第一章：相似理论和量纲分析 ①流体力学相似？包括几方面内容？有什么意义？ 流体力学相似是指原型和模型流动中，对应相同性质的物理量保持一定的比例关系，且对应矢量相互平行。 内容包括： 1.几何相似—物体几何形状相似，对应长度成比例； 2.动力相似—对应点力多边形相似，同一性质的力对应成比例并相互平行 （加惯性力后，力多边形封闭）； 3.运动相似—流场相似，对应流线相似，对应点速度、加速度成比例。 ②什么是相似参数？举两个例子并说明其物理意义 必须掌握的相似参数：Ma ，Re ，St 。知道在什么流动条件下必须要考虑这些相似参数。 相似参数又称相似准则，是表征流动相似的无量纲特征参数 。 1.两物理过程或系统相似则所有对应的相似参数相等。例如：假定飞机缩比模型风洞试验可以真正模拟真实飞行，则原型和模型之间所有对应的相似参数都相等，其中包括C L , C D , C M ： S V L C L 22 1 ρ= S V D C D 22 1 ρ= Sb V M C M 22 1 ρ= 风洞试验可以测得CL, CD, CM 值，在此基础上，将真实飞行条件带入CL, CD, CM 表达式，可以求得真实飞行的升力、阻力和力矩等气动性能参数。 2.所有对应的相似参数相等且单值条件相似则两个物理过程或系统相似。例如：对于战斗机超音速风洞试验，Ma 和Re 是要求模拟的相似参数，但通常在常规风动中很难做到。 由于对于此问题，Ma 影响更重要，一般的方案是保证Ma 相等，对Re 数影响进行修正。 ; Re V p Ma a RT a V L l St V ρ ρωμ∞∞= ====
热工基础第十章-张学学-思考题答案教学内容
热工基础第十章-张学学-思考题答案
热工基础第十章思考题答案 1 何谓表面传热系数？写出其定义式并说明其物理意义。 答：q=h（t w-t f），牛顿冷却公式中的h为表面传热系数。表面传热系数的大小反映对流换热的强弱。 2 用实例简要说明对流换热的主要影响因素。 答：（1）流动起因室内暖气片周围空气的流动是自然对流。而风机中的流体由于受到外力的作用属于强迫对流。强迫对流和自然对流的换热效果是不同的。 （2）流动的状态流动状态有层流和湍流，层流和湍流的对流换热强度不同，输水管路，水流速度不同，会导致水的流动状态由层流到湍流，那么这两种流动状态对流换热效果是不同的。 （3）流体有无相变水在对流换热过程中被加热变成水蒸气，蒸气在对流换热过程中被冷却变成水，这个过程会吸收和放出汽化潜热，两个换热过程的换热量不同。 （4）流体的物理性质流体的物理性质对对流换热影响很大，对流换热是导热和对流两种基本导热共同作用的结果。因此，比如水和油，金属和非金属对流换热效果不同。 （5）换热表面的几何因素换热器管路叉排和顺排换热效果不同，换热管线直径大小对换热效果也有影响。 3 对流换热微分方程组有几个方程组组成，各自到处的理论依据是什么？ 答：（1） 连续性微分方程 （2） 热量平衡方程 （1）ρ(?u ?τ+u?u ?x +v?u ?y )=F x??p ?x +η(?2u ?x2 +?2u ?y2 )动量平衡方程 连续性微分程的依据是根据质量守恒导出的 热量平衡方程是根据能量守恒导出的 动量平衡方程是根据动量守恒导出的 4 何谓流动边界层和热边界层？它们的厚度是如何规定的。 答：流动边界层是由于流体粘度造成速度变化的区域，即速度发生明显变化的流体薄层。速度达到0.99u ∞ 处的y值作为边界层的厚度，用δ表示。 当温度均匀的流体与它所流过的固体壁面温度不同时，在壁面附近会形成一层温度变化较大的流体层，称为热边界层。过于温度t-t w=0.99（t∞-t w）处到壁面的距离为热边界层的厚度。 5 简述边界层理论的基本内容。
流体力学实验指导书
《流体力学》实验指导书 郭广思王连琪 沈阳理工大学 2006年10月
一伯努利方程综合性实验 （一）实验目的 伯努利方程是水力学三大基本方程之一，反映了水流在流动时，位能、压能、动能之间的关系。 1．了解总水头线和测压管水头线在局部阻力和沿程阻力处的变化规律； 2．了解总水头线在不同管径段的下降坡度，即水力坡度J的变化规律； 3．了解总水头线沿程下降和测压管水头线升降都有可能的原理； 4．用实例流量计算流速水头去核对测压板上两线的正确性； 不同管径流速水头的变化规律 （二）设备简图 本实验台由高位水箱、供水箱、水泵、测压板、有机玻璃管道、铁架、量筒等部件组成，可直观地演示水流在不同管径、不同高程的管路中流动时，上述三种能量之间的复杂变化关系。
（三）实验原理 过水断面的能量由位能、压能、动能三部分组成。水流在不同管径、不同高程的管路中流动时，三种能量不断地相互转化，在实验管道各断面设置测压管及测速管，即可演示出三种能量沿程变化的实际情况。 测压管中水位显示的是位能和压能之和，即伯努利方程中之前两项：g p Z ρ+，测速管 中水位显示的是位能、压能和动能之和。即伯努利方程中三项之和：g v g p Z 22 ++ρ。 将测压管中的水位连成一线，称为测压管水头线，反映势能沿程的变化；将测速管中的水位连成一线，称为总水头线，反映总能量沿程的变化，两线的距离即为流速水头g v 2/2。 本实验台在有机玻璃实验管道的关键部位处，设置测压管及测速管，适当的调节流量就可把总水头线和测压管水头线绘制于测压板上。 注：计算所的流速水头值是采用断面平均流速求得，而实测流速水头值是根据断面最大速度得出，显然实测值大于计算值，两者相差约为1.3倍。 （四）实验步骤 1．开动水泵，将供水箱内之水箱至高位水箱； 2．高位水箱开始溢流后，调节实验管道阀门，使测压管，测速管中水位和测压板上红、黄两线一致； 3．实验过程中，始终保持微小溢流； 4．如水位和红黄两线不符，有两种可能：一是连接橡皮管中有气泡，可不断用手挤捏橡皮管，使气泡排出；二是测速管测头上挂有杂物，可转动测头使水流将杂物冲掉。 （五）报告要求 实验报告是实验后要完成的一份书面材料。实验报告的内容一般包括实验名称、班级、实验人姓名、实验时间、实验目的、实验步骤、实验数据记录及处理、结论与讨论等多项内容。实验报告一律用流体力学实验报告用纸书写。 （六）讨论题 1. 什么是速度水头，位置水头，压力水头？速度水头、测压管水头和总水头什么关系？ 2. 总水头线和测压管水头线在局部阻力和沿程阻力处有怎样的变化？为什么？
重大流体力学实验1(流体静力学实验)
《流体力学》实验报告 开课实验室：年月日 学院年级、专业、班姓名成绩 课程名称流体力学实验 实验项目 名称 流体静力学实验 指导教 师 教师 评语教师签名： 年月日 一、实验目的 1、验证静力学的基本方程； 2、学会使用测压管与U形测压计的量测技能； 3、理解绝对压强与相对压强及毛细管现象； 4、灵活应用静力学的基本知识进行实际工程测量。 二、实验原理 流体的最大特点是具有易动性，在任何微小的剪切力作用下都会发生变形，变形必将引起质点的相对运动，破坏流体的平衡。因此，流体处于静止或处于相对静止时，流体内部质点之间只体现出压应力作用，切应力为零。此应力称静压强。静压强的方向垂直并指向受压面，静压强大小与其作用面的方位无关，只与该点位置有关。 1、静力学的基本方程静止流体中任意点的测压管水头相等，即：z + p /ρg=c 在重力作用下， 静止流体中任一点的静压强p也可以写成：p=p + ρg h 2、等压面连续的同种介质中，静压强值相等的各点组成的面称为等压面。质量力只为重力时， 静止液体中，位于同一淹没密度的各点的静压强相等，因此再重力作用下的静止液体中等压面是水平面。若质量有惯性时，流体做等加速直线运动，等压面为一斜面；若流体做等角速度旋转运动，等压面为旋转抛物面。 3、绝对压强与相对压强流体压强的测量和标定有俩种不同的基准，一种以完全真空时绝对压强 为基准来计量的压强，一种以当地大气压强为基准来计量的压强。
三、使用仪器、材料 使用仪器：盛水密闭容器、连通管、U 形测压管、真空测压管、通气管、通气阀、截止阀、加 压打气球、减压阀 材 料：水、油 四、实验步骤 1、熟悉一起的构成及其使用方法； 2、记录仪器编号及各点标高，确立测试基准面； 测点标高a ?=1.60CM b ?=-3.40CM c ? =-6.40CM 测点位能a Z =8.00CM b Z = 3.00CM c Z =0.00CM 水的容重为a=0.0098N/cm 3 3、测量各点静压强：关闭阀11，开启通气阀6，0p =0，记录水箱液面标高0?和测管2液面标高2?（此时0?=2?）；关闭通气阀6和截止阀8，开启减压放水阀11，使0p > 0，测记0?及2?（加压3次）；关闭通气阀6和截止阀8，开启减压放水阀11，使0p < 0（减压3次，要求其中一次，2?< 3?），测记0?及2?。 4、测定油容量 （1）开启通气阀6，使0p =0，即测压管1、2液面与水箱液面齐平后再关闭通气阀6和截止阀8，加压打气球7，使0p > 0，并使U 形测压管中的油水界面略高于水面，然后微调加压打气球首部的微调螺母，使U 形测压管中的油水界面齐平水面，测记0?及2?，取平均值，计算 0?-2?=H 1。设油的容重为r ，为油的高度h 。由等压面原理得：01p =a H=r h （1.4） a 为水的容重 （2）开启通气阀6，使0p =0，即测压管1、2液面与水箱液面齐平后再关闭通气阀6和截止阀8，开启放水阀11减压，使U 形管中的水面与油面齐平，测记0?及2?，取平均值，计算0?-2?=H 2。得：02p =-a H 2=(r-a)h （1.5） a 为水的容重 式（1.4）除以式（1.5），整理得：H 1/ H 2=r/(a-r) r= H 1a/( H 1+ H 2)
大学工程流体力学实验-参考答案
流体力学实验思考题 参考答案 流体力学实验室二○○六年静水压强实验1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？测压管水头指z p ，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2．当p B 0 时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 p B 0 ，相应容器的真空区域包括以下三个部分： （1）过测压管2 液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而 言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占区域，均为真空区域。 （2）同理，过箱顶小不杯的液面作一水平面，测压管 4 中，该平面以上的水体亦为真 空区域。 （3）在测压管5 中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4 液面高于小水杯液面高度相等。3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定0 。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5 油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0 ，由式w h w 0h0 ，从而求得0 。4．如测压管太细，对于测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 式中，为表面张力系数；为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水， 0.073N m ，0.0098N m3。水与玻璃的浸润角很小，可以认为cos 1.0。 于是有 h 29.7 d （h 、d 均以mm 计） 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10 mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质 不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润角较大，其h 较普通玻璃管小。如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 5．过C 点作一水平面，相对管1、2、5 及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？ 不全是等压面，它仅相对管1、2 及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具有下列5 个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5 与水箱之间不符合条件（4），相对管5 和水箱中的液体而言，该水平面不是水平面。
热工基础报告
热工基础在工业中的应用 姓名： 学号： 班级：
目录 一：热工基础的发展历史 (1) 1、热力学发展 (1) 2、传热学发展 (1) 二、工业中的应用概述 (3) 1、传热学在传统工业机械领域和农业机械领域中的应用 (3) 2、在机械高新技术领域中的应用 (3) 三、真空井式退火炉 (5) 型号简介 (5) 结构简介 (5)
一：热工基础的发展历史3 1、热力学发展 古代人类早就学会了取火和用火，不过后来才注意探究热、冷现象的实质。但直到17世纪末，人们还不能正确区分温度和热量这两个基本概念的本质。在当时流行的“热质说”统治下，人们误认为物体的温度高是由于储存的“热质”数量多。1709～1714年华氏温标和1742～1745年摄氏温标的建立，才使测温有了公认的标准。随后又发展了量热技术，为科学地观测热现象提供了测试手段，使热学走上了近代实验科学的道路。 1798年，朗福德观察到用钻头钻炮筒时，消耗机械功的结果使钻头和筒身都升温。1799年，英国人戴维用两块冰相互摩擦致使表面融化，这显然无法由“热质说”得到解释。1842年，迈尔提出了能量守恒理论，认定热是能的一种形式，可与机械能互相转化，并且从空气的定压比热容与定容比热容之差计算出热功当量。 英国物理学家焦耳于1840年建立电热当量的概念，1842年以后用不同方式实测了热功当量。1850年，焦耳的实验结果已使科学界彻底抛弃了“热质说”。公认能量守恒、能的形式可以互换的热力学第一定律为客观的自然规律。能量单位焦耳就是以他的名字命名的。 热力学的形成与当时的生产实践迫切要求寻找合理的大型、高效热机有关。1824年，法国人卡诺提出著名的卡诺定理，指明工作在给定温度范围的热机所能达到的效率极限，这实质上已经建立起热力学第二定律。但受“热质说”的影响，他的证明方法还有错误。1848年，英国工程师开尔文根据卡诺定理制定了热力学温标。1850年和1851年，德国的克劳修斯和开尔文先后提出了热力学第二定律，并在此基础上重新证明了卡诺定理。 1850～1854年，克劳修斯根据卡诺定理提出并发展了熵的概念。热力学第一定律和第二定律的确认，对于两类“永动机”的不可能实现作出了科学的最后结论，正式形成了热现象的宏观理论热力学。同时也形成了“工程热力学”这门技术科学，它成为研究热机工作原理的理论基础，使内燃机、汽轮机、燃气轮机和喷气推进机等相继取得迅速进展。 与此同时，在应用热力学理论研究物质性质的过程中，还发展了热力学的数学理论，找到了反映物质各种性质的相应的热力学函数，研究了物质在相变、化学反应和溶液特性方面所遵循的各种规律。1906年，德国的能斯脱在观察低温现象和化学反应中发现热定理；1912年，这个定理被修改成热力学第三定律的表述形式。 二十世纪初以来，对超高压、超高温水蒸汽等物性，和极低温度的研究不断获得新成果。随着对能源问题的重视，人们对与节能有关的复合循环、新型的复合工质的研究发生了很大兴趣。
热工基础实验指导书(导热系数测定)
实验二 物质导热系数测定实验 一、 实验目的 1． 学习在稳定热流条件下测定物质导热系数的原理、方法； 2． 确定所测物质导热系数随温度变化的关系； 3． 学习、掌握相关热工测量仪表的结构与使用方法。 二、 实验原理 测定物质导热系数的方法有很多，如稳态平板法、球体法、常功率平面热源法等，本实验采用的是稳态多层圆筒壁同心法，如图1－1所示。 图1－1 稳态多层圆筒壁同心原理示意图 被测试样装满于试样筒内，则被测试样成一圆筒型。设试样筒的内外两侧表面温度分别为t h 和t l 。为防止试样在筒内产生热对流，采用二个很薄的金属套管将其分隔开来，保证热量在试样筒内以导热方式径向传递。套管壁的热阻很小，可以忽略。当试样内维持一维稳态温度场时，则有 )()()/ln(212l h l h l t t B t t r r l Q -=-= λ πλ （1－1） 其中：λ为试样的导热系数，单位W/m ·℃； l r r B π2) /ln(12= 为仪器几何常数， 本实验所用仪器为DTI －811型导热系数测定仪，其结构简图见图1－2。
图1－2 DTI －811型导热系数测定仪结构简图 考虑到测定仪端部的热损失为Q n ，装在试样筒内且与之同心的加热器所提供的热流Q ＝IV ，只有Q l 是由径向经待测试样传出，故 Q=Q l +Q n =IV （1－2） 仪器端部特性用热阻R （℃/W ）表示，有： )(1 l h n t t R Q -= （1－3） 把式（1－1）、（1－3）代入式（1－2），并令B/R=C ，得 C t BIV -?= λ W/（m ·℃） （1－4） 式中：△t ＝（t h －t l ），单位℃； I 、V ——电加热丝的电流（A ），电压（V ）； C ——热损失修正常数，C=B/R 。 因此，只要维持试样筒内、外侧的温度稳定，测出导热量Q l 以及试样筒内外两侧表面的温度t h 、t l ，即可由式（1－4）求得在温度t m ＝（t h +t l ）/2下试样的导热系数。 对于大多数的工程材料的导热系数与温度的关系均可按线性关系处理，即 λ＝λ0（1＋bt ） 此式可以通过测试不同的t m 值下的λm 值确定。 三、 实验装置 如图1－3所示，实验装置包括：DTI －811型导热系数测定仪，DH1718G －4三路跟踪稳压稳流电源，501型超级恒温器，HY2003A 型热电偶热电阻测试仪。
流体力学实验指导书(雷诺、伯努利)
工程流体力学 实 验 指 导 书 河北理工大学给排水实验室 编者：杨永 2014 . 5 . 12 适用专业：给排水工程专业、建筑环境与设备工程专业 实验目录：
实验一：雷诺实验 实验二：伯努利方程实验 实验三：阻力及阻力系数测定实验 实验四：孔口管嘴实验 实验操作及实验报告书写要求： 一、实验课前认真预习实验要求有预习报告。 二、做实验以前把与本次实验相关的课本理论内容复习一下。 三、实验要求原始数据必须记录在原始数据实验纸上。 四、实验报告一律用标准实验报告纸。 五、实验报告内容包括： 1. 实验目的； 2. 实验仪器； 3. 实验原理； 4. 实验过程； 5. 实验数据的整理与处理。 六、实验指导书只是学生的指导性教材，学生在写实验报告时指导书制作 为参考，具体写作内容由学生根据实际操作去写。 七、根据专业不同以及实验学时，由任课教师以及实验老师选定实验内容。 建筑工程学院给排水实验室 编者：杨永 2014.5
实验一 雷诺实验指导书 一、实验目的： （一）观察实验中实验线的现象。 （二）掌握体积法测流量的方法。 （三）观察层流、临界流、紊流的现象。 （四）掌握临界雷诺数测量的方法。 二、实验仪器： 实验中用到的主要仪器有：雷诺实验仪、1000mL 量筒、秒表、10L 水桶等 三、实验原理： 有压管路流体在流动过程中，由于条件的改变（例如，管径改变、温度的改变、管壁的粗糙度改变、流速的改变）会造成流体流态的变化，会出现层流、临界流、紊流等现象。英国科学家雷诺（Reynolds ）在1883年通过系统的实验研究，首先证实了流体的流动结构有层流和紊流两种形态。层流的特点是流体的质点在流动过程中互不掺混呈线状运动，运动要素不呈现脉动现象。在紊流中流体的质点互相掺混，其运动轨迹是曲折混乱的，运动要素发生脉动现象。 雷诺等人经过大量的实验发现临界流速与过流断面的特征几何尺寸管径d 、流体的动力粘度μ和密度ρ有关，即()ρμ、、d f u k =。由以上四个量组成一个无量纲数，称为雷诺数e R ,即ν μρ ud ud R e ==
热工基础报告
热工基础在工业中的应用 姓名: 学号: 班级: 目录 一:热工基础的发展历史 (1) 1、热力学发展 (1) 2、传热学发展 (1) 二、工业中的应用概述 (3) 1、传热学在传统工业机械领域与农业机械领域中的应用 (3) 2、在机械高新技术领域中的应用 (3) 三、真空井式退火炉 (5) 型号简介 (5) 结构简介 (5) 一:热工基础的发展历史1 1、热力学发展 古代人类早就学会了取火与用火,不过后来才注意探究热、冷现象的实质。但直到17世纪末,人们还不能正确区分温度与热量这两个基本概念的本质。在当时流行的“热质说”统治下,人们误认为物体的温度高就是由于储存的“热质”数量多。1709～1714年华氏温标与1742～1745年摄氏温标的建立,才使测温有了公认的标准。随后又发展了量热技术,为科学地观测热现象提供了测试手段,使热学走上了近代实验科学的道路。 1798年,朗福德观察到用钻头钻炮筒时,消耗机械功的结果使钻头与筒身都升温。1799年,英国人戴维用两块冰相互摩擦致使表面融化,这显然无法由“热质说”得到解释。1842年,迈尔提出了能量守恒理论,认定热就是能的一种形式,可与机械能互相转化,并且从空气的定压比热容与定容比热容之差计算出热功当量。
英国物理学家焦耳于1840年建立电热当量的概念,1842年以后用不同方式实测了热功当量。1850年,焦耳的实验结果已使科学界彻底抛弃了“热质说”。公认能量守恒、能的形式可以互换的热力学第一定律为客观的自然规律。能量单位焦耳就就是以她的名字命名的。 热力学的形成与当时的生产实践迫切要求寻找合理的大型、高效热机有关。1824年,法国人卡诺提出著名的卡诺定理,指明工作在给定温度范围的热机所能达到的效率极限,这实质上已经建立起热力学第二定律。但受“热质说”的影响,她的证明方法还有错误。1848年,英国工程师开尔文根据卡诺定理制定了热力学温标。1850年与1851年,德国的克劳修斯与开尔文先后提出了热力学第二定律,并在此基础上重新证明了卡诺定理。 1850～1854年,克劳修斯根据卡诺定理提出并发展了熵的概念。热力学第一定律与第二定律的确认,对于两类“永动机”的不可能实现作出了科学的最后结论,正式形成了热现象的宏观理论热力学。同时也形成了“工程热力学”这门技术科学,它成为研究热机工作原理的理论基础,使内燃机、汽轮机、燃气轮机与喷气推进机等相继取得迅速进展。 与此同时,在应用热力学理论研究物质性质的过程中,还发展了热力学的数学理论,找到了反映物质各种性质的相应的热力学函数,研究了物质在相变、化学反应与溶液特性方面所遵循的各种规律。1906年,德国的能斯脱在观察低温现象与化学反应中发现热定理;1912年,这个定理被修改成热力学第三定律的表述形式。 二十世纪初以来,对超高压、超高温水蒸汽等物性,与极低温度的研究不断获得新成果。随着对能源问题的重视,人们对与节能有关的复合循环、新型的复合工质的研究发生了很大兴趣。 2、传热学发展 传热学作为学科形成于19世纪。在热对流方面,英国科学家牛顿于1701年在估算烧红铁棒的温度时,提出了被后人称为牛顿冷却定律的数学表达式,不过它并没有揭示出对流换热的机理。 对流换热的真正发展就是19世纪末叶以后的事情。1904年德国物理学家普朗特的边界层理论与1915年努塞尔的因次分析,为从理论与实验上正确理解与定量研究对流换热奠定了基础。1929年,施密特指出了传质与传热的类同之处。在热传导方面,法国物理学家毕奥于1804年得出的平壁导热实验结果就是导热定律的最早表述。稍后,法国的傅里叶运用数理方法,更准确地把它表述为后来称为傅里叶定律的微分形式。 热辐射方面的理论比较复杂。1860年,基尔霍夫通过人造空腔模拟绝对黑体,论证了在相同温度下以黑体的辐射率(黑度)为最大,并指出物体的辐射率与同温度下该物体的吸收率相等,被后人称为基尔霍夫定律。 1878年,斯忒藩由实验发现辐射率与绝对温度四次方成正比的事实,1884年又为玻耳兹曼在理论上所证明,称为斯忒藩-玻耳兹曼定律,俗称四次方定律。1900年,普朗克在研究空腔黑体辐射时,得出了普朗克热辐射定律。这个定律不仅描述了黑体辐射与温度、频率的关系,还论证了维恩提出的黑体能量分布的位移定律。 20世纪以前,传热学就是作为物理热学的一部分而逐步发展起来的。20世纪
《流体力学》实验指导书
实验（一）流体静力学综合性实验 一、实验目的和要求 掌握用测压管测量流体静压强的技能；通过测量静止液体点的静水压强，加深理解位臵水头、压强水头、及测管水头的基本概念；观察真空现象，加深对真空度的理解；验证不可压缩流体静力学基本方程；测量油的重度。 二、实验装臵 本实验装臵如图1.1所示 图1.1流体静力学综合性实验装臵图 1.测压管 2.带标尺测压管 3.连通管 4.真空测压管 5.U 型测压管 6.通气阀 7.加压打气球 8.截止阀 9.油柱 10.水柱 11.减压放水阀 说明： 1.所有测压管液面标高均以标尺(测压管2)零度数为基准； 2.仪器铭牌所注▽B 、▽C 、▽D 系测点B 、C 、D 标高；若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准，则▽B 、▽C 、▽D 亦为ＺB 、ＺC 、ＺD 3.本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。 4.测压管读数据时，视线与液面保持水平，读凹液面最低点对应的数据。 三、实验原理 1在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 const γ p z =+ 或h p p γ+=0 式中：z —被测点在基准面以上的位臵高度；
p —被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； 0p —水箱中液面的表面压强 γ—液体容重； h —被测点的液体深度。 上式表明，在连通的同种静止液体中各点对于同一基准面的测压管水头相等。 利用液体的平衡规律，可测量和计算出连通的静止液体中任意一点的压强，这就是测压管测量静水压强的原理。 压强水头 γ p 和位臵水头z 之间的互相转换，决定了夜柱高和压差的对应关系：h γp ?=? 对装有水油（图1.2及图1.3）U 型侧管,在压差相同的情况下，利用互相连通的同种液体的等压面原理可得油的比重So 有下列关系： 2 1100h h h γγS w += = 图1.2 图1.3 据此可用仪器（不用另外尺）直接测得So 。 四、实验方法与步骤 1.搞清仪器组成及其用法。包括： 1）各阀门的开关； 2）加压方法 关闭所有阀门（包括截止阀），然后用打气球充气； 3）减压方法 开启筒底阀11放水 4）检查仪器是否密封 加压后检查测管1、2、5液面高程是否恒定。若下降，表明漏气，应查明原因并加以处理。
【建筑工程管理】工程热力学实验指导书
《工程热力学》实验指导书 喷管特性实验 一、实验目的 1、验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，树立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念； 2、比较熟练地掌握用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量的方法； 3、明确在渐缩喷管中，其出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量。 二、实验装置 喷管实验台 1.进气管 2.空气吸气口 3.孔板流量计 4.U形管压差计 5.喷管 6.支架 7.测压探压针 8.可移动真空表 9.手轮螺杆机构10.背压真空表11.背压用调节阀12.真空罐13.软管接头 渐缩喷管 三、实验原理 1、喷管中气流的基本规律
，来流速度，喷管为渐缩喷管. 2、气流动的临界概念 当某一截面的流速达到当地音速（亦称临界速度）时，该截面上的压力称为临界压力（）。临界压力与喷管初压（）之比称为临界压力比，有： 当渐缩喷管出口处气流速度达到音速，通过喷管的气体流量便达到了最大值（），或称为临界流量。可由下式确定： 式中：—最小截面积（本实验台的最小截面积为：19.625 mm2）。 3、气体在喷管中的流动 渐缩喷管因受几何条件的限制，气体流速只能等于或低于音速（）；出口截面的压力只能高于或等于临界压力（）；通过喷管的流量只能等于或小于最大流量（）。根据不同的背压（），渐缩喷管可分为三种工况： A—亚临界工况（），此时m<, B—临界工况（），此时m=, C—超临界工况（），此时m, 四、操作步骤
1、用“坐标校准器”调好“位移坐标板”的基准位置； 2、打开罐前的调节阀，将真空泵的飞轮盘车一至二圈。一切正常后，全开罐后调节阀，打开冷却水阀门。而后启动真空泵； 3、测量轴向压力分布：用罐前调节阀调节背压至一定值（见真空表读数），并记录；然后转动手轮，使测压探针向出口方向移动。每移动5mm便停顿下来，记录该点的位置及相应的压力值，一直测至喷管出口之外； 4、流量的测量：把测压探针的引压孔移至出口截面之外，打开罐后调节阀，关闭罐前调节阀，启动真空泵，然后用罐前调节阀调节背压，每次改变50mmHg柱，稳定后记录背压值和U形管差压计的读数。当背压升高到某一值时，U形管差压计的液柱便不再变化（即流量达到了最大值），此后尽管不断提高背压，但U形管差压计的液柱仍保持不变； 5、打开罐前调节阀，关闭罐后调节阀，让真空罐充气；3分钟后停真空泵并立即打开罐后调节阀，让真空泵充气（目的是防止回油），最后关闭冷却水阀门。
《流体力学》实验指导书
教学实验2012-10 流体力学 实验指导书
目录 实验一能量方程实验 实验二雷诺数实验 实验三沿程阻力实验 实验四局部阻力实验 实验五文丘里流量计实验实验六孔板流量计实验实验七皮托管测速实验实验八离心泵综合实验
实验一能量方程实验 1、实验目的 观察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况，并对实验中出现的现象进行分析，从而加深对能量方程的理解。 2、实验装置 图1 能量方程实验装置示意图 1.储水箱 2.上水调节阀 3.溢流回水管 4.实验管段 5.背后恒压水箱 6.测压管组 7. 测压管固定板 8.静压及全压测点接头 9.流量调节、切断阀10.计量水箱11.接水杯12.量筒 3、实验前准备工作 开启水泵，全开上水阀门使水箱注满水；打开调节阀门，排除管内气体；关闭调节阀门，再调节上水阀门，使水箱水位始终保持不变，并有少量溢出。检查各个测压管液面高度是否相同，如不同，首先排除测压管及连接的胶皮管中空气，确保测压管中无空气泡时，检查各个测压管液面高度是否相同，如还不同，则应调整标尺，使各个测压管液面高度相同。检查实验过程调节流速的调节阀门9，其应该调节灵活。 4、实验方法 （1）、能量方程实验 调节出水阀门至一定开度，使测压管组各液柱在测压板适当位置，测定能量方程实验管的六个断面六组测压管的液柱高度，并用体积法测定流量。 改变阀门的开度，重复上面方法进行测试。 根据测试数据的计算结果，绘出某一流量下各种水头线（如图2-2），并运用能量方程进行分析，解释各测点各种能头的变化规律。
图2-2水头线 可以看出，能量损失沿着流体流动方向增大的；C1与C6比 较，两点管径相同，所以动能头基本相同，但C6点的压力能头比C1增大了，这是由于位置能转化而得来的；C1与C4比较，其位置能头相同，但C4点比C1点的压力能头大，这是由于管径变粗；速度减慢，动能头转化为压力能头；C5与C4比较，位置能头相同，但压力能头小了，可明显看出，是压力能头转化为速度能头了。 实验结果还清楚的说明了连续方程，对于不可压缩的流体稳定流动，当流量一定时，管径粗的地方流速小，细的地方流速大。 2）测速 能量方程实验管上的六组测压管的任一组都相当于一个皮托管，可测得管内的流体速度。由于本实验台将总测压管置与能量方程实验管的轴线，所以测得的动压水头代表了轴心处的最大速度。 皮托管求点速度的公式为：h k h g c u ?=?=2 g c k 2= 式中 u---毕托管测点处的点速度； c---毕托管的教正系数； ?h---毕托管全压水头与静水压水头差。 管内的平均流速 F Q V = 在进行能量方程实验的同时，就可以测定出各点的轴心速度和平均速度（F Q V = - ）。测试结果记入表二中，如果用皮托管求出所在截面的理论平均速度，可根据该截面中心处的最大流速计算， 并可求出其流量系数。 也可以测定时，用量杯接实验时间段容积水，用秒表记录下实验时间段容积水的接水时间，从而计算实验过程中的流量并把其作为标准流量，计算管道某个工况流速，并与其用比托管所测流速进行比较求出流量系数。 （3）结束实验 关闭电源，把管道内的水放掉，然后关闭各阀门。
流体力学实验指导书
流体力学实验指导书 上海海洋大学工程学院 二零零七年一月
实验须知 进行一个流体力学实验，必须经过实验预习、实验操作、实验总结等几个主要环节。 一、实验前的准备 （1）在实验课开始之前，应分好实验小组。 （2）每次实验课前，要求学生阅读实验指导书，明确本次实验的目的、实验原理、实验步骤以及注意事项；复习教材中有关内容，搞清楚实验原理和有关理论知识；对某些实验，还应该进行必要的设计、计算，同时回答书中提出的思考题。 二、实验操作 （1）实验课开始应认真听取指导教师对实验的介绍。 （2）分组后先检查仪器设备是否齐全和是否完好，如发现问题应及时报告指导教师。 （3）实验过程中，必须爱护仪器设备，遵守操作规程，严禁乱动、乱拆。如有损坏丢失，必须立即报告指导教师，由实验室酌情处理。因违反规章制度、不遵守操作规程而造成仪器损坏者，需按规定进行赔偿。 （4）实验室内严禁吸烟、吐痰、吃东西和乱扔纸屑。除实验必须的讲义、记录纸及文具以外，个人的书包及衣物等一概不要放在实验台上。实验室不得大声喧哗，注意保持肃静。 （5）实验做完后，需先经指导教师审查数据并签字，然后在将仪器设备按原样整理完毕，搞好实验室卫生，经教师允许后方可离去。 三、实验总结 学生必须在实验的基础上，对实验现象及数据进行整理计算和总结分析，然后认真写好实验报告。编写报告的过程是一个从感性认识到理论认识的提高过程，也是一个加深理解和巩固理论知识的过程。因此必须重视并写好实验总结报告，在规定的时间内交给教师批阅。批阅后的实验报告由学生妥善保管，以备考核。
实验一雷诺实验指导书 一、实验目的 （1）观察流体在管道中的两种流动状态； （2）测定几种流速状态下的雷诺数，并学会用质量测流量Q方法； （3）了解流态与雷诺数的关系，并验证下临界雷诺数Re c=2000。 二、实验设备 如图所示，在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺实验管、阀门、颜料水（红墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀、水泵和计量水箱等，此外，还有秒表、水杯、电子称及温度计。 图1-1 三、实验原理 层流和紊流的根本区别在于层流各流层间互不掺混，只存在粘性引起的各流层间的滑动摩擦力；紊流时则有大小不等的涡体动荡于各流层间。当流速较小时，会出现分层有规则的流动状态即层流。当流速增大到一定程度时，液体质点的运动轨迹是极不规则的，各部分流体互相剧烈掺混，就是紊流。 反之，实验时的流速由大变小，则上述观察到的流动现象以相反程序重演，但由紊流转变为层流的临界流速νc小于由层流转变为紊流的临界流速νc′。称νc′为上临界流速，νc为下临界流速。雷诺用实验说明流动状态不仅和流速ν有关，还和管径d、流体的动力粘滞系数μ、和密度ρ有关。以上四个参数可组合成一个无因次数，叫做雷诺数，用Re表示。 Re ＝ρνd/μ＝νd／υ (1-1) 对应于临界流速的雷诺数称临界雷诺数，用Re c表示。 Re c＝ρνc d/μ＝2000 (1-2) 工程上，假设流速时，流动处于紊流状态，这样，流态的判别条件是