1、實驗一雷諾實驗實驗目的1 .通過層流.紊流的流態觀測和臨界雷諾數的測量分析，掌握圓管流態轉化的規律;2 .進一步掌握層流.紊流兩種流態的運動學特性與動力學特性；3 .學習古典流體力學中應用無量綱參數進行實驗研究的方法，并了解其實用意義。二.實驗類型驗證型3 .實驗儀器在流體力學綜合實驗臺中（圖1所示），雷諾實驗涉及的部分有高位水箱.雷諾數實驗管.閥門.伯努力方程實驗管道.顏料水（藍墨水）盒及其控制閥門.上水閥.出水閥，水泵和計量水箱等，秒表及溫度計自備。4 .實驗原理其中：V水體積cm35 .實驗方法與步驟1 .記錄本實驗有關常數；2 .將實驗臺的各個閥門置于關閉狀態。開啟水泵，全開上水閥門，

2、把水箱注滿水，再調節上水閥門，使水箱的水有少量溢流，并保持水位不變。3 .用溫度計測量水溫。4 .觀察兩種狀態打開顏料水控制閥，使顏料水從注入針流出，顏料水和雷諾實驗管中的水迅速混合成均勻的淡顏色水，此時雷諾實驗管中的流動狀態為紊流；隨著出水閥門的不斷的關小，顏料水與雷諾實驗管中的水滲混程度逐漸減弱，直至顏料水與雷諾實驗管中形成一條清晰的線流，此時雷諾實驗管中的流動為層流。5 .測定下臨界雷諾數打開出水閥門，使管中呈完全紊流，再逐步關小閥門使流量減小，當流量調節到使顏色水在管中剛剛拉直成一條直線狀態時，即為下臨界狀態。待管中出現臨界狀態時，用體積法測定流量，根據所測流量計算下臨界雷諾數，同時由

3、水箱中的溫度計測記水溫，從而查得水的運動粘度。注：流量不可開得過大，以免引起水箱中的水體紊動，若因水箱中水體紊動而干擾進口水流時，須關閉閥門，靜止35分鐘，再按步驟（5）重復進行。6 .測定上臨界雷諾數逐漸開啟閥門，使管中水流由層流過度到紊流，當顏色水線剛開始散開時，即為上臨界狀態，測定上臨界雷諾數。六.實驗報告1.有關常數實驗臺號：管徑Dcm水溫T運動粘度vcm2/s2.記錄表格與計算表格I.閥門開度由關閉至開T（測定上臨界過程雷諾數）測量次數顏色水線形態水體積Vcm3量測時間Ts流量Qcm3/'s雷諾數Re123II.閥門開度由開至關閉1（測定下臨界過程雷諾數）測量次數顏色水線形態

4、水體積Vcm3量測時間Ts流量Qcm3/s雷諾數Re123注：顏色水線形態指：穩定直線，穩定略彎曲，旋轉，斷續，直線抖動，完全散開等。3.本次實驗測得圓管流動下臨界雷諾數為多少？而目前一般教科書中介紹采用的下臨界雷諾數是2000,為什么？實驗二管路損失綜合實驗一、實驗目的1）加深了解圓管層流和紊流的沿程損失隨平均流速變化的規律；2）對照雷諾實驗，觀察層流和紊流兩種流態及其轉換過程；3）掌握管道沿程阻力系數測量技術；4）將測得的Re丸關系值與莫迪圖對比，分析其合理性；5）加深對局部阻力損失機理的理解；6）學習并掌握用板孔式流量計測量流量的技術；7）通過學生自己設計實驗內容，提高學生分析問題和解決

5、問題的能力。二、實驗類型綜合型三、實驗儀器流體力學綜合實驗臺中，管路綜合實驗部分涉及的有上水箱、沿程損失實驗管、局部損失實驗管、上水閥門、出水閥門、水泵、孔板和計量水箱等。四、實驗原理1 .沿程水頭損失與流速關系對沿程阻力兩測點的斷面列能量方程pav2pav2,Z1+Pg+寸Z2+Pg+w1-2因實驗管段水平，且為均勻流動：:.z=z；d=d;u=u;h=h得：h=p/pg-p2/pg=Ah上式中：hw:測壓管水頭差即為沿程水頭損失。由此式求得沿程水頭損失，同時根據實測流量計算平均流速V,將所得h.V數據點繪在對數坐標紙上，就可確定沿程水頭損失與流速的關系。2 .沿程阻力系數測定對沿程阻力兩點

6、的端面列能量方程得h=pjpg-p2/Pg=Ah由達西公式：h=X-L/du2/2g用體積法測得流量，并計算出斷面平均流速，即可求得沿程阻力系數九九=2gdh/Lu23 .局部阻力損失系數測定AuAuU2pu2pu26+6+。/一2gPg2gpg2g4.孔板實驗原理由于在管道中安置了孔扳，流束在孔扳前方一定距離處便開始收縮，在孔板后某距離處達到最小截面（縮頸），接著逐漸擴大到整個管道截面。隨著流束的收縮，流束增大，靜壓下降。流體通過孔扳時，有能量損失，而且這種損失隨著流束的增大而增大。當管道內的流量變化時，孔扳前后便會產生不同的靜壓降AP，借助于測量孔扳前后的壓降，便可計算出流量。對11，12

7、兩斷面列能量方程（水平放置，位置水頭相等）得：A11u11A12u12u2pu2pu211+1112+12+q-122gPg2gpg2g考慮管道粗糙度與孔扳圓孔進口邊緣不尖銳度等因素的影響，流量計算式：q=CA、2gAh式中：Cq為孔扳流量系數，由工程流體力學第二版第145頁表5-4查出（非表內所列管徑或m值的C可按內插法推算）；m為幾何尺寸系數（m=did=0.7）。q1211五、實驗內容和要求1 .實驗設計，設計實驗測定一段管路在某一流量下的總損失，該管路實驗前由老師指定，其中包括等直徑直管的長度，局部損失的類型等；實驗前設計出記錄所需的圖表；2 .損失系數的測量，測量幾個流量下，管道沿程

8、損失和局部損失系數；3 .孔板流量計測量流量4 .計算管路的總損失，選取一個比較合適的流量，計算在該流量下，所給管道的總損失。六、注意事項1 .等到水開始溢流后，排除測壓管中的氣體。在關閉尾閥的條件下，檢查兩根測壓管的液位是否在同一平面上，從而判斷氣體是否排完。2 .實驗必須在水流穩定后方可進行。3 .測量沿程水頭損失時，壓差下降要均勻，便于繪制曲線，提高實驗精度。4 .計算局部水頭損失系數時，應注意選擇相應的流速水頭：所選量測斷面應選在漸變流斷面上，尤其下游斷面應選在旋渦區的末端，即主流恢復并充滿全管斷面上。5 .在某個流量的損失系數可以通過插值的辦法獲得。實驗三中溫輻射時物體黑度的測試、實

9、驗目的用比較法測量中溫輻射時的物體黑度W。、原理概述由n個物體組成的輻射換熱系統中，利用凈輻射法，可以求某物體的凈換熱量。針對本實驗的設備情況，如圖1所示，可以作以下假定：1、熱源1和傳導圓筒2為黑體。2、熱源、傳導圓筒2和待測物體（受體）3表面上的溫度均勻。圖1輻射換熱簡圖1熱源2傳導圓筒3一待測物體在這種特定條件下，凈輻射法給出待測物體3的凈輻射換熱量：Qnet.3=口3（耳.155/Eb,2哄廠？3Eb.3F3（1）其中，a:吸收率；Eb：黑體輻射力；F：輻射面積；X：角系數因為F1=F3；a3=£3；X3.2=X1.2又根據角系數的互換性F2X2.F3X3.2,則：q3=Qn

10、et.3/F3=£3（Eb.1X1.3+Eb,2X1.2）£3Eb,3=£3（Eb.1X1.3+Eb.2X1.2一耳.3）由于受體3與環境主要以自然對流方程換熱，因此：q3=a（t3P（3）式中：a:換熱系數；t3：待測物體（受體）溫度；tf：環境溫度由（2）、（3）式得：g二a（/31）（4）3Eb1X1？2X1.2f3當熱源1和黑體圓筒2的表面溫度一致時，Eb1=Eb2,并考慮到，體系1,2,3,為封閉系統，則：X1.3+X1.2=1由此，（4）式可寫成:c_a(t.-t)_a(t-t)S3E3-Efo(t43)blb313式中。稱為斯蒂芬一一玻爾茨曼常數，其

11、值為5.67X10-8w/m2k4。對不同待測物體（受體）a,b的黑度8為:£二a-J-TJ,£ao(T4-T4)bla3a由于外部實驗條件相同，故可設aa=ab，則：8T-TT4-T4_a_=3aL-lb3b_8T-TT4-T4b3bf1a3a當b為黑體時，8b1,(6)式可寫成：T-TT4-T48=3af_1b3_b_aT-TT4-T43bf1a3a三、實驗裝置a(T-T)o7T43b-T4f)；1b3b(5)(6)（7）實驗裝置簡圖如圖2所示：圖2、實驗裝置簡圖1、調壓器2、測溫轉換開關3、數顯溫度計4、接線柱5、導軌6、熱源7、傳導體8、受體9、導軌支架10、熱源電

12、壓表11、接線柱12、測溫接線柱（紅為+）13、電源開關熱源腔體具有一個測溫熱電偶，傳導腔體有二個熱電偶，受體有一個熱電偶，它們都可過琴鍵轉換開關來切換。四、實驗方法和步驟本實驗儀器用比較法測定物體的黑度，具體方法是通過對三組加熱器電壓的調整（熱源一組，傳導體二組），使熱源和傳導體的測量點恒定在同一溫度上，然后分別將“待測”（受體為待測物體，具有原來的表面狀態）和“假想黑體”（受體仍為待測物體，但表面薰黑）兩種狀態的受體在恒溫條件下，測出受到輻射后的溫度，就可按公式計算出待測物體的黑度。具體步驟如下：1、熱源腔體和受體腔體（使用具有原來表面狀態的物體作為受體）靠緊傳導體。2、用導線將儀器上的測

13、溫接線柱12與電位差計（用戶自備）上的“未知”接線柱'+”“-”極連接好。按電位差計使用方法進行調零、校準并選好量程（XI）。3、接通電源，調整熱源、傳導左、傳導右的調溫旋鈕，使其相應的電壓表指針調至紅點位置。受熱約40分鐘左右，通過測溫轉換開關測試熱源、傳導左、傳導右的溫度，并根據測得的溫度微調相應的電壓旋鈕，使三點溫度盡量一致。4、系統進入恒溫后（各測溫點基本接近，且在五分鐘內各點溫度波動小于3）,開始測試受體溫度，當受體溫度五分鐘內的變化小于3c時，記下一組數據。“待測”受體實驗結束。5、取下受體，將受體冷卻后，用松脂（帶有松脂的松木）或蠟燭將受體薰黑，然后對此“假想黑體”重復以上實驗，測得第二組數據。將兩組數據代入公式即可得出待測物體的黑度8y受五、注意事項1、熱源及傳導體的溫度不宜超過200。2、每次做原始狀態實驗時，建議用汽油或酒精將