的主要影响因素.
（3）Re>4000时，水流处于紊流状态：
（a）当Re较小时，由于粘性底层较厚，从而掩盖了圆管内壁粗糙度，流动处于紊流光滑区，
只与Re有关，即λ=f（Re）；（b）当Re很大时，管壁糙面凸起完全深入管内紊流流核，沿程阻力主要受水流流经管壁糙面凸起时形成的小旋涡影响，流动处于紊流粗糙区，λ由相对粗糙度Δ/R（R为水力半径，下同）决定，λ=f（Δ/d）；（c）当Re介于紊流光滑区与粗糙区之间时，λ由Re和Δ/d共同决定，流动处于紊流过渡粗糙区，λ=f（Δ/d，Re）。
1937年泰科斯达在人工加糙明渠中进行了沿程阻力实验，得出了与尼古拉兹实验相似的论，说明管流和明渠流具有相同的变化规律.为满足工程实际应用的需要，人们通过实验总结出许多经验或半经验公式λ如适用于紊流光滑区的布拉修斯公式，适用于过渡粗糙区的柯—怀公式，适用于紊流光滑区的尼古拉兹经验公式，莫迪图经验公式，本实验采用莫迪图经验公式进行对比分析。
摘要：
本次实验内容有，测量沿程阻力系数
，通过与莫迪图对比分析其合理性，提高实验成果分析能力；绘制
曲线，加深了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律。
实验原理
由达西公式
得
其中hf为水头损失，
为沿程阻力系数，L为管道长度、d为管道内径，V为平均流速，
另由能量方程对水平等直径圆管可得
△h为测压管的液面高差
实验装置
实验方法与步骤
准备Ⅰ对照装置图和说明，搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理；记录有关实验常数：
工作管内径
和实验管长
。
准备Ⅱ启动水泵。
先打开出水阀门，再打开进水阀门，再慢慢减小出水阀门开度；等稳压筒中的水适当时，关闭稳压筒的排气口。
准备Ⅲ调通量测系统。
1.检查测压管管内空气是否排尽。
2.实验装置通水排气后，即可进行实验测量。
在进水阀、出水阀全开的前提下，逐次减小出水阀开度，若有水从测压管中溢出，则适当减小进水阀开度，每次调节流量时，均需稳定2—3分钟，流量愈小，稳定时间愈长；测流时间不小于8~10秒；测流量的同时，需测记水压差、温度计（温度表应挂在水箱中）等读数：
层流段：
应在水压计
（夏季）[
（冬季）]量程范围内，测记3~5组数据。
紊流段：
每次增量可按
递加，直至测出最大的
值。
3．结束实验。
实验数据：
1．有关常数。
实验装置台号4圆管直径d=1.4cm，量测段长度
水温t=30℃水的线性系数u=8.05e-3cm2/s
常数K=7.65e-9m5/s2
V（cm3）
t（s）
Qv（cm3）
v（m/s）
Re
h1（cm）
h2（cm）
hf（cm）
λ
λ理论
1
2000
85.1
23.50
0.15
2500
46.03
45.45
0.57
0.0796
0.0471
2
2000
45.0
44.44
0.29
4728
45.05
43.73
1.33
0.0513
0.0384
3
2000
39.0
51.26
0.33
5452
67.03
65.40
1.63
0.0473
0.0368
4
2000
37.7
53.11
0.34
5649
67.60
65.92
1.69
0.0457
0.0364
5
2000
33.1
60.48
0.39
6433
55.30
53.05
2.25
0.0471
0.0350
6
6000
44.6
134.53
0.87
14310
22.80
15.15
7.65
0.0323
0.0281
7
6000
35.0
171.67
1.12
18261
52.60
41.60
11.00
0.0286
0.0263
8
6000
27.3
219.78
1.43
23378
56.55
39.90
16.65
0.0264
0.0248
9
6000
25.3
237.15
1.54
25226
57.45
37.90
19.55
0.0266
0.0243
3．绘图分析*绘制lg
~lghf曲线，并确定指数关系值
的大小。
通过拟合可得m=1.5495<1.75,处于光滑管流区。
（层流
，光滑管流区
，粗糙管紊流区
，紊流过渡区
）
六、实验分析与讨论
1.考虑误差源的影响，计算出每种流量的
的误差限。
指出最应该注意的测量物理量是哪些。
经计算，各误差源引起的绝对误差限和相对误差限如下：
绝对误差限：
相对误差限：
从图中可以看出，随着流量的增加，误差限逐渐减小，在所有误差源中，应特别注意水流体积（即水箱高度y）和测压管高度h的测量，尤其在流速较小的层流段，测压管带来的误差非常明显，可能使实验得不到正确的结果。
2.为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？
实验管道安装成向下倾斜，是否影响实验成果？
现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例（图7.3）说明（图中A—A为水平线）：
如图示0—0为基准面，以1—1和2—2为计算断面，，设定
，由能量方程可得
由0—0压强相等，
P1=P0-H1=13.6（h1-H1）
P2=P0-H2=13.6（h2-H2）
所以，hf=（H1+P1）-（H2+P2）=13.6（h1-H1+H1）-13.6（h2-H2+H2）=13.6（h2-h1）
表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失，且和倾角无关。
3.据实测m值判别本实验的流区。
（
～
）曲线的斜率m=1.56，即
与
成正比，表明流动为层流m=1.0、紊流光滑区和紊流过渡区（未达阻力平方区）。
4.实际工程中钢管中的流动，大多为光滑紊流或紊流过渡区，而水电站泄洪洞的流动，大多为紊流阻力平方区，其原因何在？
钢管的当量粗糙度一般为0.2mm，常温（
）下，经济流速300cm/s，若实用管径D=（20～100）cm，其
，相应的
=0.0002～0.001，由莫迪图知，流动均处在过渡区。
若需达到阻力平方区，那么相应的
，流速应达到（5～9）m/s。
这样高速的有压管流在实际工程中非常少见。
而泄洪洞的当量粗糙度可达（1～9）mm，洞径一般为（2～3）m，过流速往往在（５～１０）m/s以上，其
大于
，故一般均处于阻力平方区。
5.管道的当量粗糙度如何测得？
当量粗糙度的测量可用实验的同样方法测定
及
的值，然后用下式求解：
（1）考尔布鲁克公式
（1）
迪图即是本式的图解。
（2）S·J公式
（2）
（3）Barr公式
（3）
（3）式精度最高。
在反求
时，
（2）式开方应取负号。
也可直接由
关系在莫迪图上查得
，进而得出当量粗糙度
值。
6.本次实验结果与莫迪图吻合与否？
试分析其原因
通常试验点所绘得的
曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。
但是，有的实验结果
相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。
对此必须认真分析。
如果由于误差所致，那么据下式分析
d和Q的影响最大，Q有2%误差时，
就有4%的误差，而d有2%误差时，
可产生10%的误差。
Q的误差可经多次测量消除，而d值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般
<1%。
如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。
还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨，因为自动水泵供水时，会渗入少量油脂类高分子物质。
总之，这是尚待进一步探讨的。
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