本次实验旨在研究不同形状物体在不同速度下在流体中的流体阻力,以此探讨流体阻力的产生机理与计算方法。实验采用了多种实验器材,包括流速计、物体降速仪、数据记录器等。实验流程 在实验开始前,我们首先选定了3种不同形状的物体,分别为球形、长方体和圆柱体,将它们按一定重量和大小制成实验用具。
在实验开始前,倒置U型压差计已经排了气,这是为了确保实验结果的准确性。如果倒置U型压差计中含有空气,那么在测量流体流动阻力时,空气也会对测量结果产生影响,因为空气的压缩性和膨胀性会对压力变化产生影响。 因此,在实验开始前,需要将倒置U型压差计排空气,以确保实验结果的准确性。
使管道内壁光滑。一是改进流体外部边界,改善边壁对流动的影响;二是在流体内部投加极少量的添加剂,使其影响流体运动的内部结构来实现减阻。
μ是流体的粘度。在文丘里实验中,一般会根据实验条件选定流速和流体粘度,然后通过测量实验体的特征长度和流体速度来计算雷诺数。一般情况下,文丘里实验中使用的实验条件可以得到一个中等大小的雷诺数范围,通常在10^3到10^6之间,但具体的数值会根据实验条件的不同而有所变化。
1、启动离心泵,打开被测管线上的开关阀及面板上与其相应的切换阀,关闭其他的开关阀和切换阀,保证测压一一对应。② 系统要排净气体连续流动。设备和测压管线中的气体都要排净,检验是否排净的方法是当流量为零时,观察U形压差计中两液面是否水平。③ 读取数据时,应注意稳定后在读数。
2、对于在管道或渠道中稳定流动的液体,如果已知流量(Q)和横截面积(A),流速(v)可以通过公式 v = Q / A 计算得出。利用伯努利方程,在已知流体的压力差、高度差和密度等参数的情况下,可以计算流速。
3、质量流量(kg/h)可以换算成流速(m/s), 流量=流速×管道内径×管道内径×π÷4。但必须要知道流道的截面积S,液体的密度ρ。流量与管道断面及流速成正比,三者之间关系: Q=SV 其中 Q — 流量(m3/ h );S — 截面面积(m2);V — 流体平均速度(m / s)。
4、Q =(∏D^2)/ 4v3600 `(`m^3` / h)式中 Q— 流量(`m ^3` / h或t / h);D— 管道内径(m);V— 流体平均速度(m / s)。根据上式,当流速一定时,其流量与管径的平方成正比,在施工中遇到管径替代时,应进行计算后方可代用。
1、如何降低流体流动过程中的阻力损失如下:为了减小局部阻力损失,在设计变断面管道几何边界形状时应流线型化或尽量接近流线型,以避免旋涡的形成,或使旋涡区尽可能小。如欲减小本实验管道的局部阻力,就应减小管径比以降低突扩段的旋涡区域。
2、减少表面粗糙度 表面粗糙度是影响流体运动的重要因素之一。表面越光滑,流体在其上的摩擦力就越小,流动阻力也就越小。因此,减少表面粗糙度是减少流动阻力的有效方法之一。在工程实践中,可以采用抛光、喷涂等方法来减少表面粗糙度,从而降低流动阻力。
3、由于阻力损失与管长成正比,因此在设计管道时需要考虑管道长度对阻力损失的影响,以便选择合适的管径和管材,降低能耗和运行成本。
管道阻力计算公式为:R = (λ/D) * (ν^2 * γ/2g)。其中,ν表示流速(m/s),λ是阻力系数,γ代表密度(kg/m),D为管道直径(m),P表示压力(kgf/m),R为沿程摩擦阻力(kgf/m),L是管道长度(m),g为重力加速度,其值为8 m/s。
流体阻力公式:低速运动时f=kv,高速时f=kv^2,其中k为阻力系数,各种流体不同。
管道阻力计算公式:R=(λ/D)*(ν^2*γ/2g)。ν-流速(m/s);λ-阻力系数;γ-密度(kg/m3);D-管道直径(m);P-压力(kgf/m2);R-沿程摩擦阻力(kgf/m2);L-管道长度(m);g-重力加速度=8。压力可以换算成Pa,方法如下:1帕=1/81(kgf/m2)。
流体在管路中的阻力分析涉及摩擦系数、雷诺数、压头损失和压力损失的关键计算。阻力主要分为直管阻力和局部阻力,两者之和构成总阻力。首先,直管阻力,也称为沿程阻力,主要通过范宁公式计算,公式包括摩擦系数(λ)、管长、内径和流速。摩擦系数在层流和湍流情况下有所不同,与Re和管壁粗糙度相关。