1、位于表4。3流量调节:开启管路出口阀,调节流量,让流量从1 到3m3/h 范围内变化。每次改变流量,待流动达到稳定后,在表4 记下对应测点的压差值。4实验结束:关闭出口阀,关闭水泵和仪表电源,清理装置。 4、实验数据记录 表4 阻力测定记录表格实验日期: 实验者 莫智斌等六人 设备号:ZB-3 型第2 号 1、2 号测头距离0.25 米;3、4号测头距离0.5米;规格:大管内径:21.2mm,水温:24.5 C , 零流速水位:582.1mm ,左小管内径12.9mm ,右小管内径:13.4mm序号各测头水位(mm)流量l/s123456体积/ml时间/s零流速580582.5581.5#57
2、8.5574.55755735661640700.234558548.5551550544516174036.70.473539523527.5526513469.5169026.200.643517494.5501499.5478415143018.850.759505512.5510492436156522.550.069482.5450.5466.5456425328194019.4550.9975、实验数据计算的结果分析a.摩擦系数的测定:图 10 是摩擦系数的实验测定方法图。根据阻力计算式和柏努利方程可得的计算式如下:计算过程:表5数据计算结果 序号 1、2号测头(左小管 的测定)
3、3、4号测头(大管的 测定) Re (实例) (理论) (实例) (理论)52110.07310.037231700.04610.042270910.06650.034543150.03740.039083440.06750.033150810.02690.0375 小管的误差相对较大,可能是由于流量太小,或者实验装置老化引发,理论值与实验值恒定偏差0.03;b.突然扩大局部阻力系数测定:图 12 突然扩大的沿程压强分布情况 1-中心线 2-总压线3-管壁静压线 4-实际管道 至于小管上的测压点,可以尽量靠近突然扩大面,若因结构具体情况,离开了一定距离,则应注意扣除这一段上小管的沿程阻力损失(
4、即图 12 中r)r 可由下式计出:r=R l1/l (2-11) 但是,大管一侧,由于流速低,摩擦阻失小,因此这段距离(6D)中的 沿程阻力可以忽略。最后得实际测定式为: =12.10310-9(d4)(RB-RA-r)/Vs2+1-(d/D)4 表 6 突然扩大阻力系数测定结果(附至少一组数据处理过程) R(mm) RB(mm) RA(mm) Vs(m/s) 理论 4 575 574.5 0.234 0.17 0.4 9.5 551 548.50474. 0.66 0.416 527.5 523 0.065 0.7022.50.076 0.710.4180.06940.87320.0997
5、0.96结论: 去除第一组的偏离值之后可以得到阻力系数的平均值为:0.78,与标准值相差3.8,原因可能是是:实验装置、如管道老化以人为及实验操作不正规!c、突然缩小局部阻力系数测定: B C A图 13 突然缩小的压强分布情况 我们从图 13 可以看出,突然缩小阻力系数测量与突然扩大情况相仿,下游测压点同样不能紧靠突然缩小面。对于突然缩小,还连上游测点也不能紧靠,同样小管的沿程摩阻r 也要扣除。测定公式如下:改换单位,并扣除小管沿程阻失,得测定式如下:式中:R 由于小管管径与 1,2 测头部位的左小管相差不太,可粗略地取用该管同一流量下的数值;RB 一大管水位示值,RA小管水位示值,d 为右
6、小管直径,其他单位与(2-12)式相同。表 7 突然缩小数据计算结果(附至少一组数据处理过程) R(mm)(见表 5) Vs(L/s) -0.93L=102 -0.47L=250 -0.23-0.0070.023-0.136算出的实验值与理论值相比,误差相对较大,误差分析:主观:读数不精确,操作失误;客观:实验仪器不精准,实验管道轻微漏水。理论值:0.34d.弯头阻力系数的测定:本装置中 5、6 号测头之间相当于两个 30o 的弯头,查资料知 45o 的标准弯头=0.35,因此可以推算出 30o 弯头的值应比 0.35 小。5、6 号测头位置有高低,但水位示值刚好抵消,公式推导如下:R5、R6
7、 用毫米,Vs 用升/秒,d(内径)用 mm 为单位时,两个弯头合计阻力系数。=12.10310-9d4(R5-R6)/Vs2 (2-16) 将表 4 的 5、6 号测头数据计算后列表于表 8 中表 8 弯头阻力系数计算结果(d=13.4mm) 流量(Vs)(升/秒) R5(mm) R6(mm) 单个弯头 573566 4.99 2.49 544 516 4.862.43 513 469.5 4.08 2.04 4.262.134.542.273.811.90实验结论:单个弯头的阻力系数平均值为2.21153.5,实验所得结果相对较合理!6、实验注意事项1、实验过程中一定要保持水箱的水高度不能
8、低于水管出口的高度既是让水流处于溢流状态。2、实验操作过程中,为保实验精确性,要等到测流管中水柱完全稳定才能开始实验和记录数据。3、实验要进行两次,而且每个临界点要做两次调整和数据记录。4、不能有气泡,而且不能抖动实验装置;7、个人实验总结与启发经过摩擦系数和局部摩擦系数的测定实验,计算数据之后,我感受到了流体力学实验的困难,个别系数的误差达到百分之两百,所以看做隔离值处理。产生巨大的实验误差原因可能有:a.实验设施老旧,得出摩擦系数和局部阻力系数与理论不符;b.实验操作不正规,水柱还没稳定就读数了;c.管子有轻微的漏水,导致压力损失。所以,在我们实验的过程中,一定要先做好实验预习,还有认真操作每一个实验步骤,采取重复实验的方法来减少误差。
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