《流体力学及机械》课程教学资源（实验指导）实验三 阻力实验

实验三阻力实验 一、实验目的 1、学习直管沿程损失4p(h),直管沿程阻力系数入的测定方法。 2、掌握直管沿程阻力系数入与雷诺数R和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。 3、掌握局部阻力的测量方法。 二、实验原理 1、直管沿程阻力系数入与雷诺数R的测定 流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力，流体在直管内流 动阻力的大小与管长、管径、流体流速和沿程阻力系数有关，它们之间存在如下关系： y 1=2449 P IV Re=vd 式中：d一一管径，m: △p,一一直管阻力引起的压强降，Pa: 1一一管长，m: v一一流速，m/s p一一流体的密度，kgm: y一一流体的重度，N/m3: V一一流体的运动粘度系数，m2s。 直管沿程阻力系数入与雷诺数R。之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。在 实验装置中，直管段管长1和管径d都己固定。若水温一定，则水的密度p和粘度v也是定 值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降△P,与流速ⅴ（流量Q)之间的 关系。 根据实验数据可计算出不同流速下的沿程阻力系数入，以及对应的R,从而整理出沿 程阻力系数和雷诺数的关系，绘出入与R的关系曲线。 2、局部阻力系数的测定 运用粘性总流的伯努利方程，列测孔所处断面之间的伯努利方程，然后，利用实验测得 的结果，计算局部损失系数。 (1)突然扩大 管轴在同一水平面上，忽略沿程水头损失。 =4h+83

实验三 阻力实验 一、实验目的 1、学习直管沿程损失Δpf（hf），直管沿程阻力系数λ的测定方法。 2、掌握直管沿程阻力系数λ与雷诺数 Re和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。 3、掌握局部阻力的测量方法。 二、实验原理 1、直管沿程阻力系数λ与雷诺数 Re的测定 流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力，流体在直管内流 动阻力的大小与管长、管径、流体流速和沿程阻力系数有关，它们之间存在如下关系： d g l λ γ p h f f 2 v = Δ = 2 2 v 2 Δ = pf ρ l d λ ν vd Re = 式中： d ——管径，m； p f ——直管阻力引起的压强降，Pa； l ——管长，m； v ——流速，m/s；  ——流体的密度，kg/m3；  ——流体的重度，N/m3； ν——流体的运动粘度系数，m2 /s。 直管沿程阻力系数λ与雷诺数 Re 之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。在 实验装置中，直管段管长 l 和管径 d 都已固定。若水温一定，则水的密度  和粘度 ν 也是定 值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降 Pf 与流速 v（流量 Q）之间的 关系。 根据实验数据可计算出不同流速下的沿程阻力系数λ，以及对应的 Re，从而整理出沿 程阻力系数和雷诺数的关系，绘出λ与 Re的关系曲线。 2、局部阻力系数的测定 运用粘性总流的伯努利方程，列测孔所处断面之间的伯努利方程，然后，利用实验测得 的结果，计算局部损失系数。 （1）突然扩大 管轴在同一水平面上，忽略沿程水头损失。 g hr h 2 v v = Δ + 2 7 2 6

式中，△h 一由测压管测得： 速度v一一由测流量计算而得： h,一一突扩引起的局部损失水头 龙一一突打扩损失系数 理论方法 6=(4-2 A 28 2.突然缩小 4=+星-蓝 2g / 式中，△h一一由测压管测得： 速度v 一由测流量计算而得： h.- 突缩引起的局部损失水头： 突缩损失系数 理论方法： 突缩损失系数（查表求得 2g 三、实验步骤 (1)熟悉实验装置及流程。关闭泵的出口阀，启动离心泵。 (2)打开管道上的出口阀门：再慢慢打开进口阀门，让水流经管道，以排出管道中的 气体。 (3)在进口阀全开的条件下，调节出口阀，流量由小到大或反之，记录10组不同流量 下的数据，并记录各流量下的测压管水头。注意流量的变更，应使实验点在入~R爬图上分布 比较均匀。 (4)数据取完后，关闭进、出口阀，停止沿程阻力实验。 (5)按以上步骤测定局部阻力系数： 四、数据处理 根据实验数据，计算R©及入，在双对数座标纸上标绘二者的关系，并与教材上的图线

g ζ hr 2 v = 2 7 式中，△h——由测压管测得； 速度 v——由测流量计算而得； hr——突扩引起的局部损失水头； ζ——突扩损失系数 理论方法： 2 6 7 = ( −1)  A A  g v hr 2 2  7 =   2．突然缩小 g v v hr h 2 2 9 2 8 − =  + g v hr 2 2 9  = 式中，△h——由测压管测得； 速度 v——由测流量计算而得； hr——突缩引起的局部损失水头； ζ——突缩损失系数 理论方法： 突缩损失系数ζ查表求得 g v hr 2 2  9 =   三、实验步骤 （1）熟悉实验装置及流程。关闭泵的出口阀，启动离心泵。 （2）打开管道上的出口阀门；再慢慢打开进口阀门，让水流经管道，以排出管道中的 气体。 （3）在进口阀全开的条件下，调节出口阀，流量由小到大或反之，记录 10 组不同流量 下的数据，并记录各流量下的测压管水头。注意流量的变更，应使实验点在λ~Re 图上分布 比较均匀。 （4）数据取完后，关闭进、出口阀，停止沿程阻力实验。 （5）按以上步骤测定局部阻力系数。 四、数据处理 根据实验数据，计算 Re 及λ，在双对数座标纸上标绘二者的关系，并与教材上的图线

比较之 数据记录及整理表 沿程阻力 管内径 管长EF 水 水粘度 3 0 测压管水头(m) △p 备注 N/m? 号 ×10-3m3 m⅓ Re=vd m 1112差 (100x) 1.0 0,8 0.6 0.4 6.0

比较之。 数据记录及整理表 沿程阻力 管内径 mm； 管长 EF= m 水 温 ℃ 水粘度 m 2 /s 序 号 V ×10-3m3 t s Q m 3 /s v m/s ν vd Re = 测压管水头（m） △p N/m2 λ 备注 11 12 差 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

局部阻力 管内径 管内径 水泪 水结度 n'ts 项 目 流量及流速 压差指示mmHO 理论阻力 马部阻力 阻力系品 序 平均流 时间s 速y 6 7 Ah 8 9 △h m/s 突扩突 2 3 4 3 6 7 8 五、结果分析和讨论：影响流体阻力大小因素有哪些

局部阻力 管内径 mm； 管内径 mm m 水 温 ℃ 水粘度 m 2 /s 流量及流速 压差指示 mmH2O 局部阻力 hr 阻力系数  理论阻力 系数 水量  m 3 时间 s 体积流 量 Q m 3 /s 平均流 速 v m/s 6 7 △h 8 9 △h 突扩 突缩 突 扩 突 缩 突 扩 突 缩 1 2 3 4 5 6 7 8 五、结果分析和讨论：影响流体阻力大小因素有哪些？ 项 目 测 试 结 序 果 号