中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告
实验日期： 2016.4.21 成绩：
班级： 学号： 姓名： 教师：
同组者：
实验六、流动状态实验
一、实验目的
1．测定液体运动时的沿程水头损失（hf）及断面的 ；
2．在双对数坐标上绘制流态（hf—v）曲线图，找出下临界点并计算 的值。
二、实验装置
本室验的装置如图所示。本实验所用的设备有流态实验装置、量筒、秒表、温度计及粘温表。
在图1-6-1横线上正确填写实验装置各部分的名称
图1-6-1 流态实验装置
1. ；；3. ； ；
4. ；5. ；6. 7. ；8. ；9. 10. ；11.
三、实验原理 填空
1．液体在同一管道中流动，当不同时有层流、紊流两种流动状态。流 的特点是质点互不掺混，成线状流动。在 紊流 中流体的各质点相互掺混，有脉动现象。
不同的流态，其 沿程水头损失 与断面平均速度的关系也不相同。层流的沿程水头损失与断面平均流速的 一次方 成正比；紊流的沿程水头损失与断面平均速度的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，它的沿程水头损失与断面平均流速关系与层流、紊流的不同。
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
，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：
v12p2v22
hf(z1)(z2)
2g2g
p1p2
(z1)(z2)h1h2h
p1
h1、h2分别是A点、B点的测压管水头，由 中的两个测压管读出。
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
当ReRec（下临界雷诺数）为层流，Rec=2000~2320；
=4000~12000之间。 （上临界雷诺数）为紊流，Rec当ReRec
四、实验要求
1．有关常数： 实验装置编号：
实验管内径：D= 1.0 cm； 水温：T= 18.2 ℃；
水的密度：= 0.998582 g/cm3； 动力粘度系数：= 1.0507 mPas； 运动粘度系数：= 0.01052192 cm2/s。
2、以表1-6-1中的任意一组数据为例 ，写出计算实例（包含计算公式、数据及结果）。
（1 ）沿程水头损失：
（2）运动粘度系数：=/= 1.0507/ 0.998582/100=0.01052192 cm2/s
（3）流量：Q=V/t=1000/10.82=92.421ml/s
hf=- h2-h1=53.7-9.6=44.1cm
（4）断面平均速度：v =Q/A=92.421/(π/4*1*1)= 117.734cm/s
（5）雷诺数：Re=vd/= 117.734*1/ 0.01052192=11189.43318
3．实验数据记录处理见表1-6-1。
表1-6-1 流动状态实验数据记录处理表
4、在双对数坐标纸上绘制hfv的关系曲线图
5、确定下临界点，找出临界点速度vc，并写出计算临界雷诺数Rec的过程。
vc=23.22m/s
Rec= vd/==23.22/0.01052192=2206.8216
五、实验步骤 填空 正确排序
（4 ）．将流量调节阀打开，直至流量最大； （1 ）．熟悉仪器，打开开关12启动抽水泵； （8 ）．关闭水泵电源和流量调节阀，并将实验装置收拾干净整齐。 （5 ）．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
( )．向稳压水箱充水使液面恒定，并保持少量溢流；
( )．测量水温，利用水的粘温表（见附录B)查出动力粘度系数、； ( )．在打开流量调节阀前，检查压差计液面是否齐平。若不平，则须排气； 的时间，同时读取压差计的液柱标高；
( )．然后再调小流量。在调流量的过程中，要一直观察压差计液面的变化，直到调至合适的压差。再重复步骤5，共测18组数据； 六、注意事项
1、在实验的整个过程中，要求始终保持少量溢流；
2、本实验要求流量从大到小逐渐调整，同时实验过程的中流量调节阀阀不得； 3、当实验进行到和时，要特别注意流量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，在层流、紊流段各测五个点，过渡状态6-8个点。 七、问题分析
1．液体流动状态及其转变说明了什么本质问题？
液体流动状态不同，流体质点间相互作用即流体阻力存在的表现形式不同。层流状态时主要表现为液体质点间的摩擦和变形，湍流状态主要表现为液体质点的互相撞击和掺混，临界状态是层流到湍流的过渡。即层流状态下，粘性力占主导地位，湍流状态下，惯性力占主导地位。
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？
下临界雷诺数比较稳定，是判断流态的依据。而上临界雷诺数受实验条件影响大，数值起伏大，所以不能够作为判断流态的依据。若逆转，则变为到上临界的状态，会使数据测量不精确，出现误差。
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？
当变换管径或流动介质时，临界流速会发生变化。雷诺数是一个无因次数，综合了管径、流速和流体本身的性质的物理量，反映了惯性力和粘性力的比值，更好的表现了层流、湍流和过渡状态。本组的实测值是2206.8216 ，标准是2000~2320，实测值与标准接近。
八、心得体会
在这次流动状态实验中，我组掌握了测量沿程水头损失及断面平均流速的方法，并在处理数据时通过绘制流态曲线图找出了下临界点，之后计算出下临界雷诺数的值。
( )．向稳压水箱充水使液面恒定，并保持少量溢流；
( )．测量水温，利用水的粘温表（见附录B)查出动力粘度系数、；
( )．在打开流量调节阀前，检查压差计液面是否齐平。若不平，则须排气；
的时间，同时读取压差计的液柱标高；
( )．然后再调小流量。在调流量的过程中，要一直观察压差计液面的变化，直到调至合适的压差。再重复步骤5，共测18组数据；
六、注意事项
1、在实验的整个过程中，要求始终保持少量溢流；
2、本实验要求流量从大到小逐渐调整，同时实验过程的中流量调节阀阀不得；
3、当实验进行到和时，要特别注意流量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，在层流、紊流段各测五个点，过渡状态6-8个点。
七、问题分析
1．液体流动状态及其转变说明了什么本质问题？
液体流动状态不同，流体质点间相互作用即流体阻力存在的表现形式不同。层流状态时主要表现为液体质点间的摩擦和变形，湍流状态主要表现为液体质点的互相撞击和掺混，临界状态是层流到湍流的过渡。即层流状态下，粘性力占主导地位，湍流状态下，惯性力占主导地位。
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？
下临界雷诺数比较稳定，是判断流态的依据。而上临界雷诺数受实验条件影响大，数值起伏大，所以不能够作为判断流态的依据。若逆转，则变为到上临界的状态，会使数据测量不精确，出现误差。
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？
当变换管径或流动介质时，临界流速会发生变化。雷诺数是一个无因次数，综合了管径、流速和流体本身的性质的物理量，反映了惯性力和粘性力的比值，更好的表现了层流、湍流和过渡状态。本组的实测值是2206.8216 ，标准是2000~2320，实测值与标准接近。
八、心得体会
在这次流动状态实验中，我组掌握了测量沿程水头损失及断面平均流速的方法，并在处理数据时通过绘制流态曲线图找出了下临界点，之后计算出下临界雷诺数的值。
实验的过程更加深了我对于层流、湍流以及过渡状态的了解，特别是沿程阻力的不同表现形式。雷诺数代表惯性力与粘性力的比值的重要意义也在操作与后续处理中得到进一步强调。
而在实验中，前期控制流量调节阀不够精确，测算流量的步骤也因为操作不准而重复了几次。好在后来熟练后，在流量调节，示数读取和秒表的操作上都娴熟流畅。
三人一个小组，一人负责控制流量调节阀和测量流量，一人负责读数，一人负责记录。所以整个实验井然有序，高质量高效率的完成，这也让我意识到合理分工和团队合作的重要性。
中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告
实验日期： 2016.4.21 成绩：
班级： 学号： 姓名： 教师：
同组者：
实验六、流动状态实验
一、实验目的
1．测定液体运动时的沿程水头损失（hf）及断面的 ；
2．在双对数坐标上绘制流态（hf—v）曲线图，找出下临界点并计算 的值。
二、实验装置
本室验的装置如图所示。本实验所用的设备有流态实验装置、量筒、秒表、温度计及粘温表。
在图1-6-1横线上正确填写实验装置各部分的名称
图1-6-1 流态实验装置
1. ；；3. ； ；
4. ；5. ；6. 7. ；8. ；9. 10. ；11.
三、实验原理 填空
1．液体在同一管道中流动，当不同时有层流、紊流两种流动状态。流 的特点是质点互不掺混，成线状流动。在 紊流 中流体的各质点相互掺混，有脉动现象。
不同的流态，其 沿程水头损失 与断面平均速度的关系也不相同。层流的沿程水头损失与断面平均流速的 一次方 成正比；紊流的沿程水头损失与断面平均速度的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，它的沿程水头损失与断面平均流速关系与层流、紊流的不同。
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
，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：
v12p2v22
hf(z1)(z2)
2g2g
p1p2
(z1)(z2)h1h2h
p1
h1、h2分别是A点、B点的测压管水头，由 中的两个测压管读出。
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
当ReRec（下临界雷诺数）为层流，Rec=2000~2320；
=4000~12000之间。 （上临界雷诺数）为紊流，Rec当ReRec
四、实验要求
1．有关常数： 实验装置编号：
实验管内径：D= 1.0 cm； 水温：T= 18.2 ℃；
水的密度：= 0.998582 g/cm3； 动力粘度系数：= 1.0507 mPas； 运动粘度系数：= 0.01052192 cm2/s。
2、以表1-6-1中的任意一组数据为例 ，写出计算实例（包含计算公式、数据及结果）。
（1 ）沿程水头损失：
（2）运动粘度系数：=/= 1.0507/ 0.998582/100=0.01052192 cm2/s
（3）流量：Q=V/t=1000/10.82=92.421ml/s
hf=- h2-h1=53.7-9.6=44.1cm
（4）断面平均速度：v =Q/A=92.421/(π/4*1*1)= 117.734cm/s
（5）雷诺数：Re=vd/= 117.734*1/ 0.01052192=11189.43318
3．实验数据记录处理见表1-6-1。
表1-6-1 流动状态实验数据记录处理表
4、在双对数坐标纸上绘制hfv的关系曲线图
5、确定下临界点，找出临界点速度vc，并写出计算临界雷诺数Rec的过程。
vc=23.22m/s
Rec= vd/==23.22/0.01052192=2206.8216
五、实验步骤 填空 正确排序
（4 ）．将流量调节阀打开，直至流量最大； （1 ）．熟悉仪器，打开开关12启动抽水泵； （8 ）．关闭水泵电源和流量调节阀，并将实验装置收拾干净整齐。 （5 ）．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
( )．向稳压水箱充水使液面恒定，并保持少量溢流；
( )．测量水温，利用水的粘温表（见附录B)查出动力粘度系数、； ( )．在打开流量调节阀前，检查压差计液面是否齐平。若不平，则须排气； 的时间，同时读取压差计的液柱标高；
( )．然后再调小流量。在调流量的过程中，要一直观察压差计液面的变化，直到调至合适的压差。再重复步骤5，共测18组数据； 六、注意事项
1、在实验的整个过程中，要求始终保持少量溢流；
2、本实验要求流量从大到小逐渐调整，同时实验过程的中流量调节阀阀不得； 3、当实验进行到和时，要特别注意流量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，在层流、紊流段各测五个点，过渡状态6-8个点。 七、问题分析
1．液体流动状态及其转变说明了什么本质问题？
液体流动状态不同，流体质点间相互作用即流体阻力存在的表现形式不同。层流状态时主要表现为液体质点间的摩擦和变形，湍流状态主要表现为液体质点的互相撞击和掺混，临界状态是层流到湍流的过渡。即层流状态下，粘性力占主导地位，湍流状态下，惯性力占主导地位。
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？
下临界雷诺数比较稳定，是判断流态的依据。而上临界雷诺数受实验条件影响大，数值起伏大，所以不能够作为判断流态的依据。若逆转，则变为到上临界的状态，会使数据测量不精确，出现误差。
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？
当变换管径或流动介质时，临界流速会发生变化。雷诺数是一个无因次数，综合了管径、流速和流体本身的性质的物理量，反映了惯性力和粘性力的比值，更好的表现了层流、湍流和过渡状态。本组的实测值是2206.8216 ，标准是2000~2320，实测值与标准接近。
八、心得体会
在这次流动状态实验中，我组掌握了测量沿程水头损失及断面平均流速的方法，并在处理数据时通过绘制流态曲线图找出了下临界点，之后计算出下临界雷诺数的值。
( )．向稳压水箱充水使液面恒定，并保持少量溢流；
( )．测量水温，利用水的粘温表（见附录B)查出动力粘度系数、；
( )．在打开流量调节阀前，检查压差计液面是否齐平。若不平，则须排气；
的时间，同时读取压差计的液柱标高；
( )．然后再调小流量。在调流量的过程中，要一直观察压差计液面的变化，直到调至合适的压差。再重复步骤5，共测18组数据；
六、注意事项
1、在实验的整个过程中，要求始终保持少量溢流；
2、本实验要求流量从大到小逐渐调整，同时实验过程的中流量调节阀阀不得；
3、当实验进行到和时，要特别注意流量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，在层流、紊流段各测五个点，过渡状态6-8个点。
七、问题分析
1．液体流动状态及其转变说明了什么本质问题？
液体流动状态不同，流体质点间相互作用即流体阻力存在的表现形式不同。层流状态时主要表现为液体质点间的摩擦和变形，湍流状态主要表现为液体质点的互相撞击和掺混，临界状态是层流到湍流的过渡。即层流状态下，粘性力占主导地位，湍流状态下，惯性力占主导地位。
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？
下临界雷诺数比较稳定，是判断流态的依据。而上临界雷诺数受实验条件影响大，数值起伏大，所以不能够作为判断流态的依据。若逆转，则变为到上临界的状态，会使数据测量不精确，出现误差。
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？
当变换管径或流动介质时，临界流速会发生变化。雷诺数是一个无因次数，综合了管径、流速和流体本身的性质的物理量，反映了惯性力和粘性力的比值，更好的表现了层流、湍流和过渡状态。本组的实测值是2206.8216 ，标准是2000~2320，实测值与标准接近。
八、心得体会
在这次流动状态实验中，我组掌握了测量沿程水头损失及断面平均流速的方法，并在处理数据时通过绘制流态曲线图找出了下临界点，之后计算出下临界雷诺数的值。
实验的过程更加深了我对于层流、湍流以及过渡状态的了解，特别是沿程阻力的不同表现形式。雷诺数代表惯性力与粘性力的比值的重要意义也在操作与后续处理中得到进一步强调。
而在实验中，前期控制流量调节阀不够精确，测算流量的步骤也因为操作不准而重复了几次。好在后来熟练后，在流量调节，示数读取和秒表的操作上都娴熟流畅。
三人一个小组，一人负责控制流量调节阀和测量流量，一人负责读数，一人负责记录。所以整个实验井然有序，高质量高效率的完成，这也让我意识到合理分工和团队合作的重要性。