Transcript 流动状态

工程流体力学
流动状态实验
Flow Regime Experiment
石油工程实验教学中心
实验目的
1．测定液体运动时的沿程水头损失（hf）及断
面的平均流速(v)；
2．绘制流态（log hf—logv）曲线图，找出下临
界点并计算临界雷诺数Rec。
实验装置
1.稳压水箱； 2.进水管； 3.溢流管；4.实验管路； 5.压差计； 6.流量调节阀；
7.回流管线； 8.实验台 ；9.蓄水箱；10.抽水泵； 11.出水管
实验原理(1)
1．运动特点：
质点：层流时质点互不掺混，成线状流动。
紊流时流体的各质点相互掺混，有脉动现象。
hf与v：层流时hf与v的一次方成正比；
紊流时hf与v的m次方成正比 (m=1.75~2.0) 。
层流与紊流之间存在一个过渡区，它的hf与v关系与层
流、紊流的不同。
实验原理(2)
2．当稳压水箱一直保持溢流时，实验管路水平放置且
管径不变，流体在管内的流动为稳定流，此种情况下
v1=v2。那么从A点到B点的沿程水头损失为hf，可由能流
量方程导出：
v12
p2 v2 2
hf  ( z1   )  ( z2 
 )
 2g
 2g
p1
p2
 ( z1  )  ( z2  )  h 1 h2  h
p1


h1、h2分别是A点、B点的测压管水头，由压差计中的两
个测压管读出。
实验原理(3)
3．雷诺数（Reynolds Number）判断流体流动状态。
雷诺数的计算公式为
：
Re 
Dv

D—圆管内径；v—断面平均速度；
 —运动粘度系数
实验步骤(1)
Step1 熟悉仪器，打开开关启动抽水泵（在停电的情
况下，先关闭水泵阀，后直接打开进水阀）；
Step2 向稳压水箱充水使液面恒定，并保持少量溢流；
Step3 在打开调节阀前，检查压差计液面是否齐平。
若不平，则须排气；
Step4 将调节阀打开，直至流量最大；
Step5 待管内液体流动稳定后，用量筒量测水的体积，
用秒表测出时间。记录水的体积及所用的时间，
同时读取压差计的液柱标高；
实验步骤(2)
Step6 然后再调小流量。在调流量的过程中，眼睛要
一直观察着压差计液面的变化，直到调至合适
的压差。再重复步骤5，共测18组数据；
Step7 测量水温，利用水的粘温表查出动力粘度系数
Step8 关闭水泵（或进水阀）、调节阀，并将桌椅收
拾干净整齐。
注意事项
1. 在实验的整个过程中，要求稳压水箱始终保持少
量溢流；
2. 本实验要求流量从大到小逐渐调整，同时实验过
程的中间调节阀不得逆转；
3. 当实验进行到过渡区和层流时，要特别注意调节
阀的调节幅度一定要小，使得流量及压差的变
化间隔要小；
4. 实验点分配要合理。
思考分析
1．液体流动状态及其转变说明了什么本质问题？
2．为什么在确定下临界雷诺数Rec的实验过程中要求
从大流量到小流量慢慢调节，且中间不得逆转？
3．为什么将临界雷诺数Rec作为判断流态的准数？你
的实测值与标准是否接近？