流体力学实验内容Word格式.docx

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因此，密封箱中的空气的体积增大而压强减小，此时p0<

pa，待稳定后，其压强差称为真空，以水柱高度表示即为真空度：

4、按照以上原理，可以求得密封箱液体中任一点A的绝对压强

设A点在密封箱水面以下的深度为h0A，在1号管和3号管水面以下的深度为h1A和h3A，则：

5、由于连通管和U形管反映着同一的压差，故有：

由此可以求得另一种液体的容重

：

（四）注意事项

1、首先检查密封箱是否漏气（检查方法自己考虑）。

2、开口筒向上提升时不宜过高，在升降开口筒后，一定要用手拧紧左边的固定螺丝，以免开口筒向下滑动。

（五）量测与计算

静水压强仪编号；

实测数据与计算（表1.1、表1.2）。

表1.1观测数据

名称

测压管液面高程读数

液面高程

单位

厘米

1

2

表1.2计算

算序

项目

单位

3

4

5

6

注：

设A点在水箱水面下的深度h0A厘米。

（六）回答问题

1、第1、2、3号管和4、6号管，可否取等压面？

为什么？

2、第1、4、6号管和1、3号管中的液面，是不是等压面？

二、动量方程验证实验

（一）实验目的

1、测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。

2、将测出的冲击力与用动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程的理解。

（二）实验原理

应用力矩平衡原理如图2.1所示：

求射流对平板和曲面板的冲击力。

力矩平衡方程：

，

式中：

；

图2.1力矩平衡原理示意图

恒定总流的动量方程为

若令

，且只考虑其中水平方向作用力，则可求得射流对平板和曲面的作用力公式为：

射流射向平板或曲面板后的偏转角度。

时，

水流对平板的冲击力

（三）实验设备

实验设备及各部分名称见图2.2，实验中配有

平面板和

及

的曲面板，另备大小量筒及秒表各一只。

（四）实验步骤

1、记录管嘴直径和作用力力臂。

2、安装平面板，调节平衡锤位置，使杠杆处于水平状态（杠杆支点上的气泡居中）

3、启动抽水机，使水箱充水并保持溢流。

此时水流从管嘴射出，冲击平

图2.2动量原理实验仪

板中心，标尺倾斜。

加砝码并调节砝码位置，使杠杆处于水平状态，达到力矩平衡。

记录砝码质量和力臂

4、用体积法测量流量

用以计算

5、将平面板更换为曲面板

，测量水流对曲面板的冲击力并重新用体积法测量流量。

6、关闭抽水机，将水箱中水排空，砝码从杠杆上取下，结束实验。

（五）注意事项

1、量测流量后，量筒内的水必须倒进接水器，以保证水箱循环水充足。

2、测流量时，计时与量筒接水一定要同步进行，以减小流量的量测误差。

3、测流量一般测两次取平均值，以消除误差。

（六）实验成果及要求

1、有关常数。

喷管直径d=cm，作用力力臂L=7cm，实验装置台号：

2、记录及计算（见表2.1）。

表2.1：

计录及计算表

测次

体积

cm3

时间

s

流量

cm3/s

平均流量

流速

cm/s

冲击板角度α

砝码重量

N×

10-5

力臂L1cm

实测冲击力F实

理论计算冲击力F理

3、成果分析：

将实测的水流对板的冲击力与由动量方程计算出的水流对板

的冲击力进行比较，计算出其相对误差，并分析产生误差的原因。

（七）思考题

1、

有差异，除实验误差外还有什么原因？

2、实验中，平衡锤产生的力矩没有加以考虑，为什么？

三、孔口与管嘴流量系数验证实验

1、了解孔口流动特征，测定孔口流速系数

和流量系数

2、了解管嘴内部压强分布特征，测定管嘴流量系数

当水流从孔口出流时，由于惯性的作用，水流在出孔口后有收缩现象，约在

处形成收缩断面c-c。

收缩断面c-c的面积

与孔口的面积

的比值

称为收缩系数。

应用能量方程可推得孔口流量计算公式如下

或

式中，

为流速系数，

为流量系数，

为孔口中心点以上的作用水头。

已知收缩系数

和流速系数

或流量系数

可求得孔口流量。

本实验将根据实测的流量等数据测定流速系数

当水流经管嘴出流时，由于管嘴内部的收缩断面处产生真空，等于增加了作用水头，使得管嘴的出流大于孔口出流。

应用能量方程可推得管嘴流量计算公式如下

为管嘴中心点以上的作用水头。

已知流速系数

可求得管嘴流量。

根据系统理论和实验研究各系数有下列数值

孔口

管嘴

由于收缩断面位置不易确定，以及观测误差等原因，本实验设备所测的数据只能逼近上述数据。

实验设备与各部分名称如图3.1所示。

图3.1孔口管嘴实验仪

1、熟悉仪器，记录孔口直径

和管嘴直径

，记录孔口中心位置高程

和水箱液面高程

2、启动抽水机，打开进水开关，使水进入水箱，并使水箱保持溢流，使水位恒定。

3、关闭孔口和管嘴，观测与管嘴相连的压差计液面是否与水箱水面齐平。

若不平，则需排气调平。

4、打开管嘴，使其出流，压差计液面将改变，当流动稳定后，记录压差计各测压管液面，用体积法或电子流量计测量流量。

5、关闭管嘴，打开孔口，使其出流，当流动稳定后，用游标卡尺测量孔口收缩断面直径，用体积法或电子流量计测量流量。

6、关闭水泵，排空水箱，结束实验。

4、少数测压管内水面会有波动现象。

应读取波动水面的最高与最低读数的平均值。

1、有关常数。

孔口直径

cm、管嘴直径

cm、孔口中心位置高程

cm、水箱液面高程

cm，实验装置台号：

2、记录及计算（见表3.1、表3.2）。

表3.1孔口实验记录及计数表

W

T

Q

Q平均

水头H

收缩断面dc

收缩

系数

水头H为孔口中心到水箱液面的垂直高度。

表3.2管嘴实验记录及计数表

水头

H

n

各测压管液面读数

0.5d

d

1.5d

2.5d

水头H为管嘴中心到水箱液面的垂直高度。

各测压管液面读数以水箱液面为基准。

3、成果分析：

根据实测的值，计算孔口流速系数或流量系数、管嘴流量系数，分析误差的原因。

1、流速系数

是否可能大于1.0？

2、为什么同样直径与同样水头条件下，管嘴的流量系数值比孔口的大？