1、流體流動阻力系數的測定實驗報告不可壓縮流體（如水） ，在圓形直管中做穩定流動時，由于黏性和渦流的作用產生摩擦阻力； 流體在流過突然擴大、 彎 頭等管件時，由于流體運動的速度和方向突然變化， 產生局部 阻力。影響流體阻力的因素較多， 在工程上通常采用量綱分析 方法簡化實驗， 得到在一定條件下具有普遍意義的結果， 其方 法如下。流體流動阻力與流體的性質， 流體流經處的幾何尺寸以及流動狀態有關，可表示為 P=f(d, l, u,p , a ,&)引入下列無量綱數群。、實驗目的：1、掌握測定流體流動阻力實驗的一般實驗方法。2、測定直管的摩擦阻力系數入及突然擴大管和閥門的局部阻力3、驗證湍流區內

2、摩擦阻力系數入為雷諾系數Re和相對粗糙度的函數。4、將所得光滑管的入一Re方程與Blasius方程相比較。二、實驗器材：流體阻力實驗裝置一套三、實驗原理：1、直管摩擦阻力用U形壓差計測出這兩個截面間的靜壓強差，即為流體流過 兩截面間的流動阻力。根據伯努利方程找出靜壓強差和摩擦 阻力系數的關系式，即可求出摩擦阻力系數。改變流速可測 出不同Re下的摩擦阻力系數，這樣就可得出某一相對粗糙度 下管子的入一Re關系。1)、湍流區的摩擦阻力系數在湍流區內入=f(Re/d)。對于光滑管，大量實驗從而得到雷諾數Re=duD/ a相對粗糙度 /d管子長徑比l/d P/( p u2)=書(dup /,/d,I/d

3、)令入=(Re,/d) P/ p=(I/d )(Re,/d ) u2/2可得摩擦阻力系數與壓頭損失之間的關系,這種關系可用試驗方法直接測定。hf=/ p =入(l/d ) u2/2式中，hf直管阻力，J/kgI 被測管長，md被測管內徑，mu 平均流速,m/s入一一摩擦阻力系數。當流體在一管徑為d的圓形管中流動時，選取兩個截面，證明，當Re在3X 103105范圍內，入和Re的關系遵循Blasius關系式，即入=/對于粗糙管，入和Re的關系均以圖來表示。2、 局部阻力hf=S u2/2式中，S為局部阻力系數，其與流體流過的管件的幾何形狀及流體的Re有關，當Re達到一定值后，S與Re無關，成為定

4、值。四、實驗步驟：1、啟動離心泵， 打開被測管線上的開關閥及面板上與其相應的切換閥，關閉其他的開關閥和切換閥，保證測壓點一一對應。2、排凈系統中的氣體以便使液體能連續流動。 設備和測壓管線中的氣體都要排凈，觀察U形壓差計中兩液面是否水平，如果水平說明系統中氣體已經排凈。3、測定光滑管和粗糙管摩擦阻力，先將流量從小到大慢慢增加，并觀察U形壓差計中兩液面差，當液面差達到最大并等數據穩定后記錄第一組數據，即此時的液體流量和壓差。接著將流量由大到小，每相差h左右側一組數據。充分利用面板量程測取10組數據，然后再由小到大測取幾組數據，以檢查數據的重復性（不記錄數據）。測定突然擴大管、 球閥和截止閥的局部

5、阻力時， 各測取3組數據，具體步驟與側量光滑管和粗糙管相同。注意在記錄整個實驗的第一組數據時記錄一次液體溫度，記錄最后一組數據時記錄一次溫度。測完一根管的數據后，應將流量調節閥關閉，觀察壓差計的兩液面是否水平，水平時才能更換另一條管路，否則全部數據無效。同時要了解各種閥門的特點，學會使用閥門，注意閥門的切換, 同時要關嚴，防止內漏。五、實驗數據處理:在整個實驗過程中，液體溫度可由始末溫度值之和的平均值代替，則有t=（t始+t末）/2=+/2=24 C此溫度對應水的密度可由相關表查得，P =m由公式u=Q/A=xi02Q/cF得到流速，由公式Re=dp /卩可求得hf=AP/卩=入(1/d)u2

6、/2可求得真實的入，由Blasius關系式入=/可求得理論入。光滑管幾何尺寸為d=21mml=,相對粗糙度/d=21 =所求光滑管在不同流量下的u、Re入、入如下表:光滑管的相關數據如下表：序號12345678910Q/ m3/h4、1、求光滑管、粗糙管摩擦阻力系數入和雷諾系數ReP/kPau/m/sRe10-4入入粗糙管幾何尺寸為d=22mml=,相對粗糙度 /d=22=所求粗糙管在不同流量下的u Re入、入如下表:粗糙管的相關數據表如下：序號12345678910Q/ m3/hP/kPau/m/sRe10-4入入2、求局部阻力系數S由公式u=Q/A=xi02Q/cF得到流速，由式hf=/

7、P =Eu2/2可得到S。其中，擴大管的管徑取d=16mm球閥和截止閥的管徑取d=20mm所求得各數據如下表:擴大管、球閥管、截止閥管的相關數據表如下序號擴大管球閥截止閥123123123Q/m3/hP/kPau/m/sS所得湍流時入一Re/d關系圖如下:3、六、思考題:(1)、在測量前為什么要將設備中的空氣排凈？怎樣才能迅速地排凈?設備中要是還有空氣未排凈將使設備中液體不能連續地流動，勢必影響實驗結果。在接通水泵電源以后，再打開流量調節閥門，使之大流量輸出便可迅速有效地排凈設備中的空氣。(2)、在不同設備(包括相對粗糙度相同而管徑不同)、不同溫度下測定的入一Re數據能否關聯在一條曲線上?不能關聯到一條曲線上。(3)、測出的直管摩擦阻力與設備的放置狀態有關嗎？為什么?有關系。由hf=(Pi/p+Zig)-( F2/p+Z2g)= P/ p可知,阻力損失均主要表現為流體勢能的降低，即/ p,只有當管道水平放置時，才能用P