局部阻力损失实验

局部阻力损失实验

实验人：徐俊卿、郑仁春、韩超、刘强

一、实验目的要求

1、掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能；

2、通过对园管突扩局部阻力系数的表达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径： 3、加深对局部阻力损失机理的理解。 二、实验装置

本实验装置如图8.1所示

1.自循环供水器; 2.实验台; 3.可控硅无级调速器; 4.恒压水箱; 5.溢流板; 6.稳水孔板; 7.突然扩大实验管段; 8.测压计; 9.滑动测量尺; 10.测压管; 11.突然收缩实验管段; 12.实验流量调节阀.

实

验管道由小—大—小三种已知管径的管道组成，共设有六个测压孔，测孔1—3和3—6分别测量突扩和突缩的局部阻力系数。其中测孔1位于突扩界面处，用以测量小管出口端压强值。

三、实验原理

写出局部阻力前后两断面能量方程，根据推导条件，扣除沿程水头损失可得：

1、突然扩大

采用三点法计算，下式中hf12由hf23按流长比例换算得出。

p1

实测 hje[(z1



2

)

12g

2

][(z2

p2



)

22g

2

hf12]

ehje/

12g

A12

) 理论 e(1A2

hjee



a1

2g

2

2、突然缩小

采用四点法计算，下式中B点为突缩点，hf4B由hf34换算得出，hfB5由hf56换算得出。

p4

实测 hjs[(Z4

)

42

hf4B][(Z5

p5

)

52

hfB5]



2g



2g

2



s

hjs/

52g

经验 



s

0.5(1

A5A)

3

2

h

5

js

s

2g

实验结果及要求

1.记录，计算有关常数：

d1=D1=1.03cm, d2=d3=d4=D2=1.95cm, d5=d6=D3=1.01cm,

l1212cm,l2324cm,l3412cm,l4B6cm,lB56cm,l566cm

'

12'

e(1

AA)0.5198 s0.5(1

A52

A)0.3659

3

2.整理、记录并计算： 表1 局部阻力损失实验记录表

次流量，cm3/s 测压管读数，cm

数 体积 时间

流量 1 2 3 4 1 1320 29.9 44.15 33.6 34.31 34.22 34.13 2 1290 20.41 63.20 30.7 31.71 31.63 31.62 3 1558 23.09 67.48 29.65 31.01 30.82 30.76 4 1214 16.82

72.18

28.78 30.21 30 29.95 5 1600 13.56 118.00 16.45 20.28 19.95 19.8 6 1320 11.41 115.69 17.38 21.05 20.7 20.6 7 1350 12.09 111.66 18.1 21.65 21.39 21.25 8

1330 12.25 108.57

19.3

22.65

22.35

22.2

表2 局部阻力损失实验记录表

次阻流量

前断面，cm 后断面，cm

h

f5 6 31.7 31.41 26.82 26.84 25.45 24.76 23.7 23 3.9 2.19 5.7 4.1 6.8 5.38 8.62

7.3



h'

f

3

cm/s

数 力 1 2 3 4

突

44.15 63.20 67.48

v

2

E 35.03 33.64 33.00 32.61 26.68 27.22 27.26 27.96 34.24 31.85 31.02 30.25 20.60 21.37 21.96 22.87

v

2

E 34.42 31.94 31.27 30.51 21.08 21.82 22.36 23.32 33.19 29.87 28.93 27.68 14.54 15.93 16.33 17.63

cm cm

2g2g

1.43 2.94 3.35 3.83 10.23 9.84 9.16

0.1115 0.2285 0.2604 0.2980 0.7964 0.7656 0.7132 0.6743 1.4893 3.0525 3.4790 3.9806 10.64 10.23 9.53 9.01

0.5658 1.6572 1.6304 1.9953 5.4400 5.2248 4.7696 4.4883 0.7172 1.9910 1.3715 1.8424 4.2728 3.7888 4.1458 3.8520

0.3950 0.5645 0.4873 0.5212 0.5317 0.5312 0.5205 0.5181 0.4816 0.6523 0.3942 0.4628 0.4016 0.3705 0.4351 0.4277

0.5476 0.5476 0.5476 0.5476 0.5476 0.5476 0.5476 0.5476 0.3632 0.3632 0.3632 0.3632 0.3632 0.3632 0.3632 0.3632

72.18 5 118.00 扩 6 115.69 7 8 1 2 3 4 5

111.66

108.57 8.66 44.15 0.1115 63.20 0.2285 67.48 0.2604

0.298 0.7964 0.7656 0.7133 0.6743

72.18

118.00 缩 6 115.69 7 111.66 8 108.57

突

可见，突扩时，的理论值与实验较为符合；突缩时，的理论值和实验值相差很大。

实验分析与讨论

1.结合实验结果，分析比较突扩与突缩在相应条件下损失大小关系 答：紊流时，突缩的能量损失比突扩小；层流时，不确定。

2.结合流动仪演示的水力现象，分析局部阻力损失机理何在？产生突扩与突缩局部阻力损失的主要部位在哪里？怎样减少局部阻力损失？

3.

答：本实验是在于流道截面面积突变，使流场紊乱，内部粘性力加大造成损耗。能量损失主要在管道突变面附近。要减少局部阻力损失，可采用渐缩渐扩管道。

4.现备有一段长度及联接方式与调节阀相同，内径与试验管道相同的直管段，如何用两点法测量阀门的局部阻力系数？ 答：

答：由最小二乘法得到=0.64-0.6*d2/d1.

6.试说明用理论分析核经验法建立相关物理量间关系式的途径。

答：首先理论分析得到初步关系式，再实验，进行数据处理得出初步关系式中的未知常数或者将物理量间关系用其他形式的数学式表达，同时与理论关系式对比，验证之，有可能进行改进，实验还可能加深我们的认识，从而进行更好的理论分析。