流体阻力实验报告Word文件下载.docx
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部阻力系数，以及由色求出层流时的摩擦阻力系数，再和雷诺数Re作图得出层
Re
流管Re关系曲线。
关键词：
摩擦阻力系数局部阻力系数雷诺数Re相对粗糙度&
/d
、实验目的
1、掌握测定流体流动阻力实验的一般试验方法；
2、测定直管的摩擦阻力系数入及突然扩大管的局部阻力系数Z;
3、测定层流管的摩擦阻力系数入；
4、验证湍流区内摩擦阻力系数入为雷诺数Re和相对粗糙度&
Id的函数;
5、将所得光滑管的入-Re方程与Blasius方程相比较。
三、实验原理
1、直管阻力损失函数:
f（hf,
p,口，l,d,e,u）=0
应用量纲分析法寻找
hf（AP/
p）与各影响因素间的关系
1）影响因素
物性：
P,口
设备：
l,
d,e操作：
u（p,Z）
2）量纲分析
P[ML-3],卩[ML-1T-1],l[L],d[L],£
[L],u[LT-1],hf[L2T-2]
3）选基本变量（独立，含M,L,T）
无量纲化非基本变量
原函数无量纲化
实验
du
层流圆直管（Re<
2OO0）:
入=0（Re）即入=64/Re
湍流水力学光滑管（Re>
4000）:
入=
湍流普通直管（4000<
Re<
|^界点）：
入=0（Re,&
/d）即1742|og乙18.7丁1gd只萨
湍流普通直管（Re>
^界点）：
入=0（&
/d）即1i742log2
厂d
2、局部阻力损失函数
考虑流体阻力等因素，通常管道设计液速值取1〜3m/s，气速值取10〜30m/s
大多数阀门：
顺时针旋转是关闭，逆时针旋转是打开。
四、实验流程
层流管：
d2.9mm,l1.00m；
突然扩大管：
d116.0mm,l1140mm；
粗糙
管：
d21.5mm,l1.50m；
光滑管：
d21.5mm,I1.50m。
操作装置图如下：
五、实验操作
1、关闭流量调节阀门，启动水泵;
2、调整阀门V1〜V5开关，确定测量管路;
3、打开对应引压管切换阀门和压差传感器阀门，进行主管路、测压管路排气;
4、排气结束，关闭传感器阀门，检查其数值回零，否则继续排气；
5、确定量程，布点，改变水流量测多组数据；
6、所有参数在仪表柜集中显示，水流量/m3?
h-1，压降/kPa，温度/C；
7、层流实验水流量由量筒和秒表测出；
8、测完所有数据，停泵，开传感器排气阀，关闭切换阀门；
9、检查数据，整理好仪器设备，实验结束。
六、实验数据处理
原始数据如下表：
P（kg/m3）=卩=
T=C光滑管
=d=
T=C
粗糙管匸d=
序号
流量
qv/m3?
h-1
压降
△p/pa
qv/m3?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
突然扩大管
T=Cd=D=42mml=140mmL=280mm
流量qv/m3?
层流管d=l=1mT=C
V/ml
t/s
111
20
102
84
70
62
22
数据计算示例：
1、光滑管：
近似取T=C时水的密度998.2Kg/m3,粘度1.005mPa?
s
以光滑管第一组数据为例
33
998.2Kg/m,qv4.1m/h,p7314.5Pa,d21.5mm,,I1.50m
2、粗糙管:
以粗糙管第一组数据为例:
20.021510468
1.50998.23.15390223、突然扩大管：
以第一组数据为例:
4、层流管:
d2.9mm,l1.00m,p5155.6Pa,V111ml,t20s
0.00000555m3/s，u竺-0.0000055^0.840673m/sd23.140.00292
20.042387225
1.00998.20.840673
按照以上方法将实验数据处理如下表所示:
⑴光滑管：
I二m,d=，压降零点修正△P°
=0kPa，水温度二c
表1.光滑管的原始数据记录及处理结果一览表
序号
水流量
/m3?
/Pa
流速
/m?
s-1
雷诺数
摩擦系数
入
入Blasius
粗糙管：
I二m,d=,压降零点修正△P0=0kPa,水温度=c
表2.粗糙管的原始数据记录及处理结果一览表
序
号
3〜-1
/m?
h
根据以上数据做出散点图如下:
图3.光滑管和粗糙管的入与Re的关系散点图
将上图修正处理，得到曲线图如下
图4.光滑管和粗糙管的入与Re的关系以及Blasius公式比较
（3）突扩管：
d1=,d2=，压降零点修正△Po=0kPa，水温度=°
C
表3.突然扩张管的原始数据记录及处理结果一览表
细管流速/ml?
-1
粗管流速/ml?
局部阻力系数E
-O.5702070.632167O'
7422520.648209
（4）层流管：
1=,d=m，压降零点修正△P0=0kPa，水温度=°
表3.层流管的原始数据记录及处理结果一览表
水体积
摩擦阻力
/ml
/kPa
/m1?
系数入
入理论
2172
图6.层流管的入与Re的关系
七、实验结果分析：
由上面图表中的数据信息可以得出以下结论：
1、流动进入湍流区时，摩擦阻力系数入随雷诺数Re的增大而减小。
至足够大的
Re后，入-Re曲线趋于平缓；
2、实验测出的光滑管入-Re曲线和利用Blasius关系式得出的入-Re曲线比较接近，说明当Re在3103~105范围内，入与Re的关系满足Blasius关系式，即0.3163/Re0.25;
图像有误差可能原因是在调节流量和时间控制中未把握
好，人为造成了实验误差。
包括流量的控制大小以及压降度数误差等。
3、突然扩大管的局部阻力系数随流量的减小而增大；
4、在Re<
2000范围内，流体流动为层流，实验所得层流管的摩擦阻力系数入随Re
的变化趋势与公式色特性曲线相近，证明在层流区入与Re的关系满足公式
64。
Re超过2000后明显与特征曲线相差变大，证明Re大于2000不符合特
征曲线。
5、主要实验误差来源：
实验过程中水的温度不断改变，数据处理中仅取初始温度
20度；
压力差计量表的数据在不断变化，读取的是一个瞬时值。
八、思考题
1、在测量前为什么要将设备中的空气排净，怎样才能迅速地排净？
答：
在流动测定中气体在管路中，对流动的压力测量产生偏差，在实验中排出气体,保证流体的连续，这样流体的流动测定才能准确。
先打开出口阀排净管路中的空气，然后关闭出口阀开U形压差计的排气阀。
2、在不同设备（包括相对粗糙度相同而管径不同）、不同温度下测定的入-Re数据能否
关联在一条曲线上？
3、以水为工作流体所测得的入-Re关系能否适用于其他种类的牛顿型流体？
为什么?
答，不能，因为由实验证明在湍流区Re103~105范围内，入与Re的关系式遵循
Blasius关系式，即0.3163/Re0.25，而Re的值与流体密度、粘度等物理性质有关,不同流体物理性质不同，所以不适用。
（管径、管长相同，且
4、测出的直管摩擦阻力与设备的放置状态有关吗？
R1=R2=R3
5、如果要增加雷诺数的范围，可采取哪些措施?
根据Re.吒更改管径，更改流体温度，从而更改流体的粘度和密度。
实验完成日期：
2012年
成绩
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