实验三：流体流动阻力的测定
实验目的：
1、 掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。
2、 测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。
3、 验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系数Re 和相对粗糙度的函数。
4、 将所得光滑管的λ—Re 方程与Blasius 方程相比较 实验原理：
流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系。
（1-1）
（1-2）
式中：
d——管径，m;
△Pf——直管阻力引起的压强降，Pa ；
u——流速， m/s；
ρ——流体的密度，kg/m3； （1-3）
μ——流体的粘度，N ·s/m2。
直管摩擦系数λ与雷诺数Re 之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。在实验装置中，直管段管长l 和管径d 都已固定。若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强△Pf 、与流速u （流量V ）之间的关系。
根据实验数据和式（1-2）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ；用式（1-3）计算对应的Re ，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re 的关系曲线。
注意事项：
（1）为了接近理想的光滑管，我们选用了玻璃管，实际上在普通实验室中很少采用玻璃管。
（2）为了更好的回归处理数据，请尽量多的测量数据，并且尽量使数据分布在整个流量范围内。
（3）在层流范围内，用阀门按钮调节很难控制精度，请在阀门开度栏内自己输入开度数值（阀门开度小于5）。
（4）对于突然扩大管，我们做了简化，认为阻力系数是定值，不随Re 变化。
思考题：
（1）、在测量前为什么要将设备中的空气排净？怎样才能迅速地排净？
答：设备中要是还有空气未排净将使设备中液体不能连续地流动，势必影响实验结果。在接通水泵电源以后，再打开流量调节阀门，使之大流量输出便可迅速有效地排净设备中的空气。 （2）、在不同设备（包括相对粗糙度相同而管径不同）、不同温度下测定的λ—Re 数据能否关联在一条曲线上？ 不能关联到一条曲线上。
（3）、测出的直管摩擦阻力与设备的放置状态有关吗？为什么？ 答：有关系。由h f=（P1/ρ+z1g）-( P2/ρ+ z2g) =△P/ρ可知，阻力损失均主要表现
为流体势能的降低，即△P/ρ，只有当管道水平放置时，才能用△P 代替△P 。当不是水平管时△P 还包含了高度差所产生的势能差，所以如果不是水平管，则所求的摩擦阻力值要比实际的摩擦阻力要大。
（4）、如果要增加雷诺数的范围，可采取哪些措施？
答：可以同时增大管径和管内水的流量，或者用密度大、黏度小的液体进行试验。
实验三：流体流动阻力的测定
实验目的：
1、 掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。
2、 测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。
3、 验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系数Re 和相对粗糙度的函数。
4、 将所得光滑管的λ—Re 方程与Blasius 方程相比较 实验原理：
流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系。
（1-1）
（1-2）
式中：
d——管径，m;
△Pf——直管阻力引起的压强降，Pa ；
u——流速， m/s；
ρ——流体的密度，kg/m3； （1-3）
μ——流体的粘度，N ·s/m2。
直管摩擦系数λ与雷诺数Re 之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。在实验装置中，直管段管长l 和管径d 都已固定。若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强△Pf 、与流速u （流量V ）之间的关系。
根据实验数据和式（1-2）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ；用式（1-3）计算对应的Re ，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re 的关系曲线。
注意事项：
（1）为了接近理想的光滑管，我们选用了玻璃管，实际上在普通实验室中很少采用玻璃管。
（2）为了更好的回归处理数据，请尽量多的测量数据，并且尽量使数据分布在整个流量范围内。
（3）在层流范围内，用阀门按钮调节很难控制精度，请在阀门开度栏内自己输入开度数值（阀门开度小于5）。
（4）对于突然扩大管，我们做了简化，认为阻力系数是定值，不随Re 变化。
思考题：
（1）、在测量前为什么要将设备中的空气排净？怎样才能迅速地排净？
答：设备中要是还有空气未排净将使设备中液体不能连续地流动，势必影响实验结果。在接通水泵电源以后，再打开流量调节阀门，使之大流量输出便可迅速有效地排净设备中的空气。 （2）、在不同设备（包括相对粗糙度相同而管径不同）、不同温度下测定的λ—Re 数据能否关联在一条曲线上？ 不能关联到一条曲线上。
（3）、测出的直管摩擦阻力与设备的放置状态有关吗？为什么？ 答：有关系。由h f=（P1/ρ+z1g）-( P2/ρ+ z2g) =△P/ρ可知，阻力损失均主要表现
为流体势能的降低，即△P/ρ，只有当管道水平放置时，才能用△P 代替△P 。当不是水平管时△P 还包含了高度差所产生的势能差，所以如果不是水平管，则所求的摩擦阻力值要比实际的摩擦阻力要大。
（4）、如果要增加雷诺数的范围，可采取哪些措施？
答：可以同时增大管径和管内水的流量，或者用密度大、黏度小的液体进行试验。