流體熱工實驗報告

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1、工程流體力學實驗報告實驗一流體靜力學實驗實驗原理在重力作用下不可壓縮流體靜力學基本方程或(1.1)式中:z被測點在基準面的相對位置高度;p被測點的靜水壓強,用相對壓強表示,以下同;p0水箱中液面的表面壓強;γ液體容重;h被測點的液體深度。另對裝有水油(圖1.2及圖1.3)U型測管,應用等壓面可得油的比重S0有下列關(guān)系:(1.2)據(jù)此可用儀器(不用另外尺)直接測得S0。實驗分析與討論1.同一靜止液體內(nèi)的測管水頭線是根什么線?測壓管水頭指,即靜水力學實驗儀顯示的測管液面至基準面的垂直高度。測壓管水頭線指測壓管液面的連線。實驗直接觀察可知,同一靜止液面的測壓管水頭線是一根水平

2、線。2.當PB<0時,試根據(jù)記錄數(shù)據(jù),確定水箱內(nèi)的真空區(qū)域。,相應容器的真空區(qū)域包括以下三部分:(1)過測壓管2液面作一水平面,由等壓面原理知,相對測壓管2及水箱內(nèi)的水體而言,該水平面為等壓面,均為大氣壓強,故該平面以上由密封的水、氣所占的空間區(qū)域,均為真空區(qū)域。(2)同理,過箱頂小水杯的液面作一水平面,測壓管4中,該平面以上的水體亦為真空區(qū)域。(3)在測壓管5中,自水面向下深度某一段水柱亦為真空區(qū)。這段高度與測壓管2液面低于水箱液面的高度相等,亦與測壓管4液面高于小水杯液面高度相等。3.若再備一根直尺,試采用另外最簡便的方法測定γ0。最簡單的方法,是用直尺分別測量水箱

3、內(nèi)通大氣情況下,管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0,由式,從而求得γ0。4.如測壓管太細,對測壓管液面的讀數(shù)將有何影響?設(shè)被測液體為水,測壓管太細,測壓管液面因毛細現(xiàn)象而升高,造成測量誤差,毛細高度由下式計算式中,為表面張力系數(shù);為液體的容量;d為測壓管的內(nèi)徑;h為毛細升高。常溫(t=20℃)的水,=7.28dyn/mm,=0.98dyn/mm。水與玻璃的浸潤角很小,可認為cosθ=1.0。于是有(h、d單位為mm)一般來說,當玻璃測壓管的內(nèi)徑大于10mm時,毛細影響可略而不計。另外,當水質(zhì)不潔時,減小,毛細高度亦較凈水??;當采用有機玻璃作測壓管時,浸

4、潤角較大,其h較普通玻璃管小。如果用同一根測壓管測量液體相對壓差值,則毛細現(xiàn)象無任何影響。因為測量高、低壓強時均有毛細現(xiàn)象,但在計算壓差時,互相抵消了。5.過C點作一水平面,相對管1、2、5及水箱中液體而言,這個水平面是不是等壓面?哪一部分液體是同一等壓面?不全是等壓面,它僅相對管1、2及水箱中的液體而言,這個水平面才是等壓面。因為只有全部具備下列5個條件的平面才是等壓面:(1)重力液體;(2)靜止;(3)連通;(4)連通介質(zhì)為同一均質(zhì)液體;(5)同一水平面。而管5與水箱之間不符合條件(4),因此,相對管5和水箱中的液體而言,該水平面不是等壓面。6.用圖1.1裝置能演示

5、變液位下的恒定流實驗嗎?關(guān)閉各通氣閥門,開啟底閥,放水片刻,可看到有空氣由c進入水箱。這時閥門的出流就是變液位下的恒定流。因為由觀察可知,測壓管1的液面始終與c點同高,表明作用于底閥上的總水頭不變,故為恒定流動。這是由于液位的降低與空氣補充使箱體表面真空度的減小處于平衡狀態(tài)。醫(yī)學上的點滴注射就是此原理應用的一例,醫(yī)學上稱之為馬利奧特容器的變液位下恒定流。7.該儀器在加氣增壓后,水箱液面將下降而測壓管液面將升高H,實驗時,若以P0=0時的水箱液面作為測量基準,試分析加氣增壓后,實際壓強(H+δ)與視在壓強H的相對誤差值。本儀器測壓管內(nèi)徑為0.8cm,箱體內(nèi)徑為20cm。加

6、壓后,水箱液面比基準面下降了,而同時測壓管1、2的液面各比基準面升高了H,由水量平衡原理有則本實驗儀d=0.8cm,D=20cm,故H=0.0032于是相對誤差有因而可略去不計。其實,對單根測壓管的容器若有D/d10或?qū)筛鶞y壓管的容器D/d7時,便可使0.01。實驗二不可壓縮流體恒定流能量方程(伯諾利方程)實驗實驗原理在實驗管路中沿管內(nèi)水流方向取n個過斷面??梢粤谐鲞M口斷面(1)至另一斷面(i)的能量方程式(i=2,3,……,n)取a1=a2=…an=1,選好基準面,從已設(shè)置的各斷面的測壓管中讀出值,測出通過管路的流量,即可計算出斷面平均流速v及,從而即可得到各斷面測

7、管水頭和總水頭。成果分析及討論1.測壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢有何不同?為什么?測壓管水頭線(P-P)沿程可升可降,線坡JP可正可負。而總水頭線(E-E)沿程只降不升,線坡J恒為正,即J>0。這是因為水在流動過程中,依據(jù)一定邊界條件,動能和勢能可相互轉(zhuǎn)換。測點5至測點7,管收縮,部分勢能轉(zhuǎn)換成動能,測壓管水頭線降低,Jp>0。測點7至測點9,管漸擴,部分動能又轉(zhuǎn)換成勢能,測壓管水頭線升高,JP<0。而據(jù)能量方程E1=E2+hw1-2,hw1-2為損失能量,是不可逆的,即恒有hw1-2>0,故E2恒小于E1,(E-E)線不可能回升。(E

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