1、液压传动实验指导书实验一 雷诺实验（选做）实验二 不可压缩流体恒定流动总流伯努利方程实验（必做）1实验台参数：潜水泵：型号 HQB-2500；最大扬程：2.5m ；最大流量：2000L/h； 额定功率：55W；电源：单相220V 。恒压水箱：长宽高=280420400； 实验管 A：管径 14，长约 1.2 (m)，沿程损失计算长度 L=0.85 (m)；雷诺数实验水位：H250 280（可调） ；实验管 B：小管内径 13.6，大管内径 20.2，轴线高度差 140，总长约 1.2 (m)；伯努利方程实验水位：H370 （可调） ；实验台总尺寸：长宽高=17305401470。实验管道中液流
2、循环如下 (见图 1) ：1实验台由泵 7 供水到恒压水箱 22，水箱内液体分别由实验管 A（雷诺实验）和实验管B（伯努利方程实验)流入辅助水箱 14，再返回到供水水箱 8 中循环使用。2雷诺实验：颜色水容器 1 的颜色水径调节阀 2 调节，进入实验管 A，随 A 管内的流动水一起运动，显示有色的流线；经节流阀 9 流出的微染色水，在辅助水箱 14 中与消色剂储器注入的消色剂混合，使有色水变清。3实验中基准水平面的选取。用本实验装置做以上各项实验时，其基准水平面一律选择为工作台面板的上平面。4本实验指导书中各项实验所涉及的运算，均采用国际单位制。23实验一 雷诺实验雷诺数是区别流体流动状态的无
3、量纲数。对圆管流动，其下临界雷诺数 为 2300 cRe2320。小于该临界雷诺数的流体为层流流动状态，大于该临界雷诺数则为紊流流动状态。工程上，在计算流体流动损失时，不同的 Re 范围，采用不同的计算公式。因此观察流体流动的流态，测定临界雷诺数，是流体力学课程实验的重要内容。一、实验目的要求：1观察层流、紊流的流态及其转换特性；2测定临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则；3学习雷诺数用无量纲参数进行实验研究的方法，并了解其实用意义。二、实验装置：本实验装置 (见图 1)所示：实验时选用实验管 A，将测压针头 、向管外侧拉出，使针头与管内壁平齐，使其不致影响管内流体的流动状态。逐渐打开进水节流阀
4、37，排除管路及整个装置中的空气（实验管B 必须停止测试，关闭节流阀 31） ，调节旁路节流阀 11，使实验时恒压水箱始终保持微溢流状态，以提高 A 管进口前水体稳定度。颜色水 (红色)经导入管 4，注入实验管 A，调节微调器3，逐渐开启 A 管节流阀 9，使颜色水流线形态清晰可见，观察颜色水线的状态变化( 稳定直线，稳定略弯曲，直线摆动，直线抖动，断续，完全散开等)。视辅助水箱内颜色是否变红，加入适量消色剂。三、实验原理：(本实验中，管内流体为循环水 )平均流速 (m/s) (m/s) , Q 用容积法测量。dRe2d4：管道内径 0.014 (m)；：运动粘度 (或查表)4220.1751
5、0 m/s3t t、：水温： 。0C四、实验方法与步骤：1观察两种流态：开泵，使恒压水箱充水至溢流水位，溢流水位调节至约 0.25(m)，颜色水容器水位高约 0.54 (m) 。待稳定后，微微开启节流阀 9，并注入颜色水于实验管 A 内，使颜色水线呈一条直线。通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态；然后逐渐开大节流阀 9，观察颜色水直线的变化，记录层流转变为紊流的水力特征。待管中出现完全紊流后，再逐步关小节流阀，观察由紊流转变为层流的水力特征。(微调器 3 也应根据节流阀 9 的开度大小相应调大或调小) 。2测定下临界雷诺数：4（1）将节流阀 9 打开，使管中呈完全紊流，再逐步关小节流阀使
6、流量减小。当流量调节到使颜色水在全管刚呈现出一条稳定直线时，即为下临界状态；（2）待管中出现临界状态时，用容积法测出流量；（3）测记恒压水箱内水温计读数(以备计算水的运动粘度 )；（4）根据所测流量，计算出管中的平均流速，并根据所测的实验水温求出水的运动粘度，代入公式 ，求出下临界雷诺数 ，并与公认值（2320）比较。若偏离过大，需cdRecRe重测，重测次数不少于 3 次；（5）重测步骤与上述(1)(4) 的操作相同，根据重测数据再次计算 值，直到 的值cRece在 20002300 之间。注意事项： 每调节阀门一次，均需等待稳定几分钟； 关小阀门过程中，只许渐小，不许开大； 随出水流量减小
7、，应适当调小进水节流阀 37 的开度（右旋） ，以减小溢流量引发的扰动。3测定上临界雷诺数 (上临界雷诺数无实际意义，仅掌握测定方法) 。逐渐开启节流阀 9，使管中水流由层流过渡到紊流，当颜色水线刚开始散开时，即为上临界状态。测量此时管中的流量，计算管中的平均流速。并根据恒压水箱水温表的读数计算水的运动粘度，由公式 求出上临界雷诺数。测定上临界雷诺数 12 次。cdRe五、实验成果及要求1记录有关实验装置参数，测记有关实验数据：管径 d=0.014 (m),水温 t= ( )；C0运动粘度 ( )。(注：也可查表)42.17513ttsm/22整理、记录实验数据，填写下述实验用表：实验次序颜色
8、水线形态水体积V(m3)时间t(s)流量、Q(m3/s) 水温 雷诺数Re阀门开度 增 ()或减() 备注5实测下临界雷诺数(平均值) cRe注：测定上、下临界雷诺数时，应在表中备注栏内注明上临界或下临界字样。实验二 不可压缩流体恒定流动总流伯努利 方程实验液体流动时的机械能，以位能、压力能和动能三种形式出现，这三种形式的能量可以互相转换，在无流动能量损失的理想情况下，它们三者总和是一定的。伯努利方程表明了流动液体的能量守恒定律。对不可压缩流体恒定流动的理想情况，总流伯努利方程可表示为：(C 为常数)2212pPzzCgg对实际液体要考虑流动时水头损失，此时方程变为： 2212f1ph为 1、
9、2 两个过流断面间单位重量流体的水头损失。fh在国际单位制中，上述各量的单位为：z1、z 2 (m) ；、 () ；p；3kg/mg ；2s、 (m / s ) ；12(m) ；fh（动能修正系数，无量纲）一、实验目的要求1验证流体恒定流动时的总流伯努利方程；2进一步掌握有压管流中，流动液体能量转换特性；3掌握流速、流量、压强等动水力学水流要素的实际量测技能。二、实验装置(见图 1) 本实验选用实验管 B 完成此项实验。 B 管管壁上共开有 16 个测压针头插孔： 、。其中与测压架上的相应测压管相连；用于毕托管测速实验；用于演示弯头处急变流的压强分布。 此外测压架上的 、 两根测压管用于 A
10、管测沿程阻力系数 。16 18三、实验原理实际流体在做稳定管流时的总流伯努利方程为：62212f1ppzzhgg表示所选定的两个过流断面之间的单位重量流体的水头损失。f2h选测压点，从相应各测压管的水面读数测得 值，并分别计算各测点速度水pzg头 ，并将各过流断面处的 与 相加，据此，可在管流轴线图上方绘制出测压管2gpzg2水头线 P-P 和总水头线 E-E (见图 2-1)。四、实验方法和步骤：1选择实验管 B 上的 十四个过流断面，每个过流断面对应有一根测压管。 2开启水泵。使恒压水箱溢流杯溢流，关闭节流阀 31 后，检查所有测压管水面是否平齐(以工作台面为基准)。如不平，则应仔细检查，
11、找出故障原因 (连通管受阻、漏气、有气泡) ，并加以排除，直至所有测压管水面平齐。3打开节流阀 31，观察测压管 的水位变化趋势，观察流量增大或减小时测压管 1 14水位如何变化。4当节流阀 31 的开度固定后，记测各测压管液位高度(即 的值) ，同时测量出实验pzg管 B 中的流量。5测记恒压水箱实验水温(以备计算 用) 。6改变流量再做一次。五、实验结果，数据整理1装置常数：细圆管内径 d 细 =0.0136(m),粗圆管内径 d 粗 =0.0202（m）; 圆管材质为有机玻璃管；管内壁绝对粗糙度 ，细管相对粗糙度 ，粗0.1m)、 0.1.07436、管相对粗糙度 。495d2、2记录有
12、关常数实验管 B 各测点水平方向间的距离 (mm) 小管内径 0.0136 (m)，大管内径 0.0202 (m)，测点喉管内径 0.01(m)。3量测各测点的( )值，并记录于表 2-1：pzg4计算各测压点速度水头 和总水头 ，将计算值记入表 2-1：22pzg上式中各测点的 值(动能修正系数 )可参考附表根据雷诺数 Re 的范围确定。5绘制两次不同流量时的测压管水头线 P-P 和总水头线 E-E (见图 2-1)。 7附表： 水力光滑管紊流速度分布规律及动能修正系数 雷诺数 Re 4103 2.3104 1.1105 1.1106最大速度与平均速度之比 max1.26 1.24 1.22 1.17动能修正系数 1.11 1.07 1.06 1.037表 2-1 次序恒压水箱实 验水 位 流 量测量及 测点计算值项 目 (m)pzg(m)2第一次H= (m) /s)(m tVQ33(m)pzg(m)(m)2g第二次H= (m) /s)(m tVQ33(m)pz8图 2-19六、思考题1测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？2流量增大时，测压管水头线有何变化？为什么？
