工程流体力学实验报告（3代学生样版）(6)

管道出水阀数次，直至连通管及实验管道中无气泡滞留即可，排气后测管液面读数h1－h2＋h3－h4为0，此时智能化数显流量仪显示为零。

(2)调节多管测压计。全开调节阀14检查各测管液面是否都处在滑尺读数范围内？否则，按下列步序调节：(a) 关阀14，拧开气阀11，待各测压管中液位稳定后，将清水注入压差计12中编号为2、3的测管内，使h2=h3?0.24 m；(b) 拧紧气阀11，全开阀14，若压差计12中编号为1、3的测压管液面上升过高，可微微松开相应的气阀11，液面将自动降低，可使测管读数控制在测读范围内，速拧紧气阀11即可。

(3)测压管水头差?h测量

读取气—水多管压差计12各测压管的液面读数h1、h2、h3、h4，?h= h1－h2＋h3－h4。

(4)流量测量。记录智能化数显流量仪的流量值。

(5)真空度测量。智能化数显流量仪正端显示为流量，负端显示为压差水柱。利用流量仪的这一智能化特性可测量文丘里喉颈处的真空度。实验时，将传感器低压端用连通管连接于文丘里流量计喉颈处，传感器高压端接通大气，并调整传感器放置高度，使高压端口与文丘里流量计喉颈处的测点齐平。此时，即可实验测量测点的真空度。 三、 实验原理

根据能量方程式和连续性方程式，可得不计阻力作用时的文氏管过水能力关系式

π2d1pp4qV??2g[(z1?1)?(z2?2)]?k?h ?g?gd14()?1d2k?dπ2d12g/(1)4?1 4d2p1p)?(z2?2) ?g?g?h?(z1?式中：?h为两断面测压管水头差;

k为文丘里流量计常数，对给定管径是常数。

由于阻力的存在，实际通过的流量qV恒小于qV?。今引入一个无量纲因数? =qV

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/qV? (?称为流量因数)，对计算所得流量值进行修正。

即 qV??qV? ??k?h 另由静水力学基本方程可得气—水多管压差计的?h 为 ?h = h1－h2＋h3－h4 四、实验内容与方法

1．定量分析实验——文丘里流量计流量因数的测量与率定

实验方法与步骤：参照基本操作方法，改变流量4～6次，分别测量压差和流量。数据处理及结果分析参第五部分内容。

2．设计性实验——文丘里流量计最大允许过流量的理论分析与实验 文丘里流量计管喉颈处容易产生真空，最大允许过流量受真空度限制，最大允许真空度为6~7mH2O，否则易造成空化与空蚀破坏。工程上应用文丘里流量计时，应检验其最大真空度是否在允许范围之内。

本实验要求通过理论分析，设计实验方案，针对图1实验装置，通过实验测量相应参数，确定文丘里流量计真空值不大于6 mH2O条件下供水箱的最大作用水头H0及最大流量qV。

理论分析提示：

应用伯努利方程，选基准面和计算断面如图4，取?1??2?1.0。对计算断面1-1与3-3有

H0??h?(1??1?3)114qV2() 2gπd121 (10)

H0202h330

图4 文丘里流量计管流水力计算

对计算断面2-2，3-3，有

p214qV214qV2?(2)??h?(1??2?3)(2) (11) ?g2gπd22gπd1- 20 -

根据经验，式中管段的总水头损失因数?1?3和?2?3在流速达到某一较大值以上时便近似为常数，可在阀门全开的大流量下实验测得。进而由断面的允许真空度

p2及?1?3、?2?3等值代入式(10)、(11)便可确定最大作用水头H0及最大流量qV。 ?g五、数据处理及成果要求

1. 记录有关信息及实验常数

实验设备名称： 实验台号：_________ 实 验 者：______________________ 实验日期：_________ d1= ?10-2m d2= ?10-2m 水温t＝ ?C，

0.01775?10?4??= ?10-4 m2/s， 21?0.0337t?0.000221t水箱液面高程?0=__ __?10-2m 管道轴线高程?z=__ ____?10-2m （基准面选在标尺的零点上）

2. 实验数据记录及计算结果（参表1，表2） 3．成果要求

按相关实验项目的要求，完成方案设计、测量与成果分析。 六、分析思考题

1．文丘里流量计有何安装要求和适用条件？

2．本实验中，影响文丘里流量计流量因数大小的因素有哪些？哪个因素最敏感？对本实验的管道而言，若因加工精度影响，误将（d2－0.01）?10-2 m值取代上述d2值时，本实验在最大流量下的μ值将变为多少？

3．为什么计算流量qV?与实际流量qV不相等？ 4．应用量纲分析法，阐明文丘里流量计的水力特性。 七、 注意事项

参见伯努利方程实验。

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表1记录表

次数 1 2 3 4 5 6 表2 计算表 K= ?10-5m2.5/s 次数 1 2 3 4 5 6 测压管读数（10-2m） h1 /10-2m h2 /10-2m h3 /10-2m h4 /10-2m 流量qV /(10-6m3/s) qV /(10m/s) -63? h = h1- h2+h3- h4 /10-2m Re qV??(K?h) /(10-6m3/s) ?? qV qV? - 22 -

2-4 雷诺实验

一、实验目的和要求

1. 观察层流、湍流的流态及其转换过程； 2. 测定临界雷诺数，掌握园管流态判别准则；

3. 学习应用量纲分析法进行实验研究的方法，确定非圆管流的流态判别准数。 二、 实验装置

1．实验装置简图

实验装置及各部分名称如图1所示。

4567812 1711 1610 159321图1 雷诺实验装置图

1. 自循环供水器 2. 实验台 3. 可控硅无级调速器 4. 恒压水箱 5. 有色水水管 6. 稳水孔板 7. 溢流板 8. 实验管道 9. 实验流量调节阀 10. 稳压筒 11.传感器 12. 智能化数显流量仪

2. 装置说明与操作方法

供水流量由无级调速器调控，使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进口前水体稳定度。本恒压水箱设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到3~5分钟。有色水经有色水水管5注入实验管道8，可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染，有色指示水采用自行消色的专用色水。实验流量由调节阀9调

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