流体流动阻力的测定思考题

实验一：流体流动阻力的测定

一， 摘要

本实验以水为介质，使用FFRS-Ⅱ型流体阻力实验装置，通过测定不同管

道中流体流量和测压点间的压强差，结合已知管径管长，应用机械能守恒式算出不同管道摩擦阻力系数和雷诺数关系。实验验证了湍流状态下直管摩擦阻力系数受Re和ε/d共同影响；层流状态下，直管摩擦阻力系数仅是Re的函数，且在双对数坐标系内呈线性关系；局部阻力系数受Re和局部性状影响。

二， 目的及任务

⑴ 掌握测定流体流动阻力实验的一般方法。

⑵ 测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管的局部阻力系数ζ。 ⑶ 测定层流管的摩擦阻力。

⑷ 验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系数Re和粗糙度的函数。 ⑸ 将所得光滑管的λ－Re方程与Blasius方程比较。

三， 实验原理

1. 直管摩擦阻力

不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于粘性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在突然扩大，弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然变化，产生局部阻力。影响流体阻力的因素比较多，在工程上采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下。

流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关，可表示为

流体力学综合实验装置 流体流动阻力测定（45）

实验报告

姓 名： 学 号： 专 业： 指导老师： 装置号： 日期：

一、实验目的

1．掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。

2．测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内λ与Re的关系曲线。 3．测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数?。 4．学会涡轮流量计的使用方法。

5．识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。

二、基本原理

流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： hf??pf??p1?p2???lu2d2

表1 光滑管数据表

光滑管内径：8mm 管长：1.698m 液体温度：（29.4。C+30.1。C）/2=29.8。C 液体密度：995.6kg/m3 液体粘度： 0.8004×10-3Pa? S Re 流量 直管压差△P △P 流速u λ （L/h） （kPa） mmH2O （Pa） （m/s） 100 ----- 127.0 1231.9 0.55 5473.063 0.039 150 ----- 257.0 2492.9 0.83 8259.35 0.034 250 6.00 ----- 6000 1.39 13831.92 0.029 350 10.49 ----- 10490 1.93 19205.48 0.027 450 16.44 ----- 16440 2.49 24778.05 0.025 550 22.98 ----- 22980 3.04 30251.11 0.024 650 31.43 ----- 31430 3.59 35724.18 0.023 750 40.94 ----- 40940 4.17 41495.77 0.022 850 50.92 ----- 50920 4.70 46769.82 0.022 9

表1 光滑管数据表

光滑管内径：8mm 管长：1.698m 液体温度：（29.4。C+30.1。C）/2=29.8。C 液体密度：995.6kg/m3 液体粘度： 0.8004×10-3Pa? S Re 流量 直管压差△P △P 流速u λ （L/h） （kPa） mmH2O （Pa） （m/s） 100 ----- 127.0 1231.9 0.55 5473.063 0.039 150 ----- 257.0 2492.9 0.83 8259.35 0.034 250 6.00 ----- 6000 1.39 13831.92 0.029 350 10.49 ----- 10490 1.93 19205.48 0.027 450 16.44 ----- 16440 2.49 24778.05 0.025 550 22.98 ----- 22980 3.04 30251.11 0.024 650 31.43 ----- 31430 3.59 35724.18 0.023 750 40.94 ----- 40940 4.17 41495.77 0.022 850 50.92 ----- 50920 4.70 46769.82 0.022 9

流体流动阻力实验装置（LZ101D）——实验指导书

流体流动阻力测定

实验指导书

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共 7页 浙江中控科教仪器设备有限公司

流体流动阻力实验装置（LZ101D）——实验指导书

流体流动阻力的测定

一、实验目的

1．掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。

2．测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内λ与Re的关系曲线。 3．测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数?。 4．学会倒U形压差计和涡轮流量计的使用方法。 5．识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。

二、基本原理

流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。 1．直管阻力摩擦系数λ的测定

流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： hf??pf??p1?p2??lu2lu2?? （1）

d2即，

流体流动阻力及离心泵特性曲线测定

一．实验目的：

1.通过实验学习直管阻力、直管摩擦系数的测定方法，理解并掌握流体流经直管时摩擦系数与雷诺数Re的关系。

2.学习局部阻力、局部阻力系数ζ的测定方法。

3.通过实验理解离心泵的工作原理和操作方法，加深对离心泵性能的了解。 4.掌握管路特性曲线的测量方法。

二．实验原理：

1.流体流动阻力

流体在管路中流动时，由于内摩擦力和涡流的存在，不可避免的引起能量的损失。

其损失主要有直管阻力损失和局部阻力损失。 （1）直管阻力损失

流体在水平等径直管中稳定流动时，其阻力损失为： hf= ΔPf/ρ=(p1-p2)/ρ=λ(L/d)(u2/2) (3-1) λ=2dΔPf/ρLu2 (3-2) 式中 hf——单位质量流体流经Lm直管的机械损失，J/kg; 流体流经Lm直管的压降，Pa； λ——直管阻力摩擦系数，量纲为1； d——直管内径，m； ρ——流体密度，kg/m3 L——直管长度，m；

u——流体在管内流动的平均流

姓名： 学号： 班级： 成绩： 《流体机械原理》思考题

《流体机械原理》思考题

1. 绘制水轮机的分类图表

2. 绘制水泵的分类图表

3. 水轮机的主要过流部件有哪些？各部分的主要作用是什么？作用原理是什么？有

哪些主要的形式？

P30 P57（原理）(与ppt对照看)

答：水轮机的主要过流部件有：引水室，导水机构，转轮，尾水管。

① 引水室的作用是将水流按所需要的速度（大小和方向）引入转轮。其原理是引

水室内速度矩保持不变。主要形式：开式引水室，闭式引水室。 ② 导水机构作用是控制和调节水轮机的流量，以改变水轮机的功率，适应负荷的

姓名： 学号： 班级： 成绩： 《流体机械原理》思考题

变化；在非蜗壳式引水室中，导水机构还用来改变水流方向，以适应转轮需要。其原理是导叶转动，改变了水流的方向及过水断面的大小，从而改变流量大小。主要形式：径向导水机构（圆柱式），斜向或圆锥式导水机构，轴向或圆盘式导水机构。 ③ 转轮作用是改变水流方向并产生能量。其原理是水流对转轮叶片做功，使水的

动能和压力能转换为转轮

实验二 流体流型观测及临界雷诺数的测定

一.实验数据记录

1.实验设备基本参数： 试验导管内径d= 23mm

转子流量计 公称通径=25mm

2.实验数据记录：

二.1.查表知18℃水的相关物理参数如下：

2

密度 = 998.5kg/m3 黏度 =1.0559mN s m

2.数据处理

161

Q1 Q1i (88 89 90 85 88 89) 88.17L·h

6i 16

Q2

1 6

6

-1

i 2

Q2i (180 190 191 180 181 208) 188.33L·h

d2u,Re

4Q du

知，Re

d

1

6

-1

由Q

4

代入数据得：

4 88.17 10 3m3 s 1 998.5kg m 3

Re下 1282 3 3 2

3600 1.0559 10N s m 23 10m

4 188.33 10 3m3 s 1 998.5kg m 3

Re上 2738 3 2 3

3600 1.0559 10N s m 23 10m

三.实验误差分析

Re文献理论值： 下临界值为Re下=2000，上限临界值为Re上=4000 实验产生误差的主要原因：

1.实验中未调节红墨水流量。红墨水的注射速度应与主体流速相随，随水流

《流体机械原理》思考题 西安理工大学

《流体机械原理》思考题

1. 2. 3. 4.

流体机械的定义及工作过程

流体机械按照能量传递的方向不同是如何分类的，举例说明。

流体机械按照流体与机械相互作用的方式不同是如何分类的，举例说明。 流体机械按照根据工作介质的性质不同是如何分类的，举例说明。

叶片式流体机械根据流体在叶轮内的压力与速度的变化是如何分类的，举例说明。 叶片式流体机械的主要特征有哪些？ 叶片式流体机械的主要性能参数有哪些？ 什么是同步转速？

水轮机的水头和泵的扬程如何定义？ 水轮机的几个典型工作水头如何定义？

水轮机的轴功率、液流功率，输出功率有何区别？如何换算？ 水轮发电机组有几种布置形式？

叶片式流体机械的叶轮有几种配置形式？作用是什么？ 叶片式流体机械的叶轮最高转速受什么限制？

水轮机的主要过流部件原理是什么？有哪些主要的形式？

水泵的主要过流部件有哪些？各部分的主要作用是什么？ 水泵的主要过流部件作用原理是什么？有哪些主要的形式？ 定义：轴面、流面、轴面流线。 定义：轴面投影、平面投影。

定义：s1流面

《船舶快速性》：上篇《船舶阻力》思考题及参考答案

第一章 绪 论

一、名词解释

兴波阻力、摩擦阻力、粘压阻力、雷诺定律（粘性阻力相似定律）、傅汝德定律（兴波阻力相似定律、重力相似定律）、全相似定律、形似船、相应速度、傅汝德比较定律、相当平板假定、傅汝德假定

二、问答题

1、根据船体周围流体的流动状态分析阻力的成因及分类？

（船舶在水中航行时，其周围流场产生哪些物理现象？它们与阻力有何关系？） （船舶阻力为何要划分几种不同的阻力成分，如何划分？）

2、总阻力中各阻力成分随Fr数的变化（不同航速的船）大致占总阻力的百分数是多少？ 3、在船模试验时，为什么实船与船模之间不能实现全动力相似？ 4、傅汝德比较定律是如何推导出来的？ 5、傅汝德假定的根据是什么？其有什么局限性？ 6、傅汝德换算关系式是如何推导出来的？ （在船模试验中，如何计算实船的阻力？）

第二章 粘性阻力

一、名词解释

边界层、界层边界、尺度效应（尺度作用）、普遍粗糙度、局部粗糙度、傅汝德法（二因次换算法）、三因次换算法、形状因子（形状因素）、形状系数

二、问答题

1、在计算船体摩擦阻力时，为什么要引入“相当平板”概念？ 2、船体周围的边界层与平板的有何不同？

3、影响边界层