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1、流体流动阻力测定第1页，此课件共13页哦四、实验操作四、实验操作1、启动（开车）、启动（开车）全关，全关，全开全开 泵启动：泵启动：出口阀出口阀 平衡阀平衡阀 启动泵启动泵出口阀出口阀。若有水流出，说明泵已经正常启动。然后进行压差计排气：若有水流出，说明泵已经正常启动。然后进行压差计排气：排气：排气：平衡阀平衡阀约约2分钟分钟平衡阀平衡阀出口阀出口阀。若若U形管内水银面平齐，说明管路气已排净，可以进行以下数据测量：形管内水银面平齐，说明管路气已排净，可以进行以下数据测量：2、数据测量、数据测量 数据测量点分布按直管压差计读数进行：数据测量点分布按直管压差计读数进行：应成倍增加应成倍增加 直管压
2、差计：直管压差计：P0HgPa=100,200,400,800,1600,3200,最大最大 所测量原始数据：所测量原始数据：实验装置套数：实验装置套数：水温水温=水箱截面积水箱截面积=直管数据：管长直管数据：管长l=管径管径d=局部数据：管长局部数据：管长l1=管长管长l2=管径管径d1=管径管径d2=具体表格见实验讲义。具体表格见实验讲义。3、停车、停车 测量数据完毕后，关闭出口阀，开启压差计平衡阀，停泵。测量数据完毕后，关闭出口阀，开启压差计平衡阀，停泵。第2页，此课件共13页哦五、实验报告五、实验报告要求要求1、一周后完成上交、一周后完成上交 学习委员收齐，并按组排，送到实验室；晚交者
3、自己送到实验室。学习委员收齐，并按组排，送到实验室；晚交者自己送到实验室。2、条理应清楚，报告应整洁；、条理应清楚，报告应整洁；3、实验结果的表达方式、实验结果的表达方式 数据表格、图一组可以一样，可以打印。数据表格、图一组可以一样，可以打印。4、对分析讨论的要求、对分析讨论的要求表格表格坐标图坐标图公式回归公式回归分析讨论分析讨论第3页，此课件共13页哦1、实验结果的表格表示、实验结果的表格表示 数据表格见讲义，为竖表；数据表格见讲义，为竖表；因为是竖表，每一竖栏中的数据精度（小数点后位数）是一样的，为醒目规范，要求小数因为是竖表，每一竖栏中的数据精度（小数点后位数）是一样的，为醒目规范，要
4、求小数点位置应上下（相对）照齐；点位置应上下（相对）照齐；注意表头单位，数量级的正确表达；注意表头单位，数量级的正确表达；表格中表格中Re用科学记数法表示，在表头中的数量级要表达正确：用科学记数法表示，在表头中的数量级要表达正确：如：如：Re=35823 化为：化为：Re=3.58104 在表格中应表示为第一、二种，其它均错！在表格中应表示为第一、二种，其它均错！种类一二三四五表达形式Re 10-4 Re(104)Re 104Re(10-4)Re/104表格中数据3.583.583.583.58所表示的数据3.581043.581043.5810-43.5810-4不规范“/”表示表头中符号与
5、单位之间的分隔符号。如：P/Pa第4页，此课件共13页哦2、实验结果的坐标图示、实验结果的坐标图示 Re 曲线曲线 在双对数坐标纸上标出直管阻力系数在双对数坐标纸上标出直管阻力系数与与Re的关系曲线；的关系曲线；Re曲线曲线 在半对数坐标纸上标出局部阻力系数在半对数坐标纸上标出局部阻力系数与与Re的关系曲线；的关系曲线；曲线画法曲线画法 标坐标轴刻度：直角坐标刻度不能太疏也不能太密，标坐标轴刻度：直角坐标刻度不能太疏也不能太密，应根据有效数字位（即仪表的精度）数确定。对于对数坐标，具体一个数量级内的刻度位置是已应根据有效数字位（即仪表的精度）数确定。对于对数坐标，具体一个数量级内的刻度位置是已
6、经定好了，只是标明数量级即可。经定好了，只是标明数量级即可。标实验点：用标实验点：用“+”、“”、“”标点，而不用标点，而不用“”标点，否则看不清。标点，否则看不清。画线：根据标好的点，从中间画一条光滑曲线。不能画折线。画线：根据标好的点，从中间画一条光滑曲线。不能画折线。Re第5页，此课件共13页哦3、实验结果的第、实验结果的第3种表达形式种表达形式公式表达（不要求）公式表达（不要求）对实验结果往往需要回归出其函数具体关系，以便于进一步分析研究。目对实验结果往往需要回归出其函数具体关系，以便于进一步分析研究。目前我们实验所接触的大部分是一元线形回归，一般采用最小二乘法进行回归。前我们实验所接
7、触的大部分是一元线形回归，一般采用最小二乘法进行回归。对回归结果（既实验结果）进行评价，一般采用统计分析中的复相关系数对回归结果（既实验结果）进行评价，一般采用统计分析中的复相关系数R（简称拟合精度）和（简称拟合精度）和 F 统计量（方差比，简称统计量（方差比，简称 F 检验）来评价。检验）来评价。拟合精度拟合精度 R：0|R|1，|R|越接近越接近 1 说明回归结果越好，实验精度越高。说明回归结果越好，实验精度越高。而而|R|值低并不能说明该数据不存在函数关系，只是对这种函数不合适而已。值低并不能说明该数据不存在函数关系，只是对这种函数不合适而已。究竟究竟R值为多少时这种函数关系才有多大把握
8、成立，可用值为多少时这种函数关系才有多大把握成立，可用 R 的显著性检验的显著性检验来衡量。来衡量。F检验值检验值：F 值越大越好，但究竟值越大越好，但究竟 F 值达到多少为合适，可用值达到多少为合适，可用 F 的显著性检验来的显著性检验来衡量。衡量。第6页，此课件共13页哦实验结果的分析讨论实验结果的分析讨论 应对本实验结果进行如下分析讨论：应对本实验结果进行如下分析讨论：1、直管阻力系数直管阻力系数与流量与流量Re关系：关系：流量流量，直管阻力损失，直管阻力损失Pf 如何如何？流量流量，如何？如何？解释层流区、湍流区、阻力平方区，本实验处于什么区？解释层流区、湍流区、阻力平方区，本实验处于
9、什么区？有无绝对光滑管？解释有无绝对光滑管？解释“水力学光滑管水力学光滑管”？2、局部阻力系数局部阻力系数与流量与流量Re关系：关系：流量流量，如何？如何？讨论阀门关小（或开大）的讨论阀门关小（或开大）的变化情况。变化情况。3、误差分析：误差分析：本实验是如何用误差分析方法具体指导流量测定的；本实验是如何用误差分析方法具体指导流量测定的；对实验结果对实验结果进行误差分析：进行误差分析：第7页，此课件共13页哦六、有关问题解释六、有关问题解释1 1、有关设备、操作方面、有关设备、操作方面2 2、有关双对数坐标、有关双对数坐标3 3、有关直管、有关直管ReRe/d/d关系图（摩迪图）关系图（摩迪图
10、）4 4、有关一些基本概念、有关一些基本概念第8页，此课件共13页哦一些操作问题一些操作问题 1、为何启动、关停离心泵时，应先关闭出口阀？、为何启动、关停离心泵时，应先关闭出口阀？须流量为须流量为 0 启动（不怕憋坏）启动（不怕憋坏）启动功率（电流）最小，避免烧坏电机启动功率（电流）最小，避免烧坏电机 ；须流量为须流量为 0 后再停泵后再停泵 防止倒流形成水锤而损坏叶轮防止倒流形成水锤而损坏叶轮。2、为何要进行排气，如何排气？、为何要进行排气，如何排气？U形压差计的连接引压管中存有许多气泡，若不排净，势必会影响形压差计的连接引压管中存有许多气泡，若不排净，势必会影响U型压差计的读数。因此，在型
11、压差计的读数。因此，在测量前须排气。测量前须排气。排气是靠两测压点的压差，必须打开平衡阀，使水从引压管中流过，以带走其内气体。所以，排气是靠两测压点的压差，必须打开平衡阀，使水从引压管中流过，以带走其内气体。所以，排气时，必须打开平衡阀，尽量使管内流量较大而开大泵出口阀。在排气时，排气时，必须打开平衡阀，尽量使管内流量较大而开大泵出口阀。在排气时，U形管内仍有一定的压形管内仍有一定的压差读数，其乃平衡阀两端的压差。差读数，其乃平衡阀两端的压差。是否排气完毕，需要检验。关闭平衡阀，关闭出口阀，此时两测压点的阻力损失应该为是否排气完毕，需要检验。关闭平衡阀，关闭出口阀，此时两测压点的阻力损失应该为
12、0，若，若U形管形管内液面平，说明气已排尽，否则需重新排气操作。内液面平，说明气已排尽，否则需重新排气操作。3、各上、下游测压点必须保证有一定稳定段距离：、各上、下游测压点必须保证有一定稳定段距离：因为因为BNL方程要求各点处速度分布必须达到正常，既在各测量点不能出现旋涡紊流方程要求各点处速度分布必须达到正常，既在各测量点不能出现旋涡紊流等现象，本实验需等现象，本实验需BNL方程解决问题，因此必须满足此条件。方程解决问题，因此必须满足此条件。稳定段距离：在湍流情况下，上游稳定段距离：在湍流情况下，上游=40-50d、下游、下游=4-5d；在层流情况下，上游在层流情况下，上游=100d、下游下游
13、=10d；在工业上，因为很多测量仪表是根据流体力学原理设计的，因此，安装使用这些测量仪表在工业上，因为很多测量仪表是根据流体力学原理设计的，因此，安装使用这些测量仪表的位置也必须满足稳定段距离要求，否则会给测量结果带来测量误差。的位置也必须满足稳定段距离要求，否则会给测量结果带来测量误差。第9页，此课件共13页哦有关双对数坐标图有关双对数坐标图 1 1、横坐标为何用、横坐标为何用ReRe而不用流量而不用流量q q？若直接用标若直接用标q关系，则当：对同一种流体，当测量条件发生变化（如关系，则当：对同一种流体，当测量条件发生变化（如P、T）流体物性（）流体物性（、）发生变化，在同一流量）发生变化
14、，在同一流量q下，下，不同，导致用流量标定的工作曲线失效；对不同种类流不同，导致用流量标定的工作曲线失效；对不同种类流体，很明显是不适用的。体，很明显是不适用的。而用而用 Re 标定可广泛适用于不同种类的流体（但必须是牛顿型流体），具有广泛的适用性。标定可广泛适用于不同种类的流体（但必须是牛顿型流体），具有广泛的适用性。2、为何用对数坐标？对数坐标的特点？、为何用对数坐标？对数坐标的特点？因为用因为用Re作为横坐标，其变化范围很大，若用直角坐标则不适用，所以作为横坐标，其变化范围很大，若用直角坐标则不适用，所以Re采用对数坐标。采用对数坐标。另外，因为在层流情况下，另外，因为在层流情况下，Re
15、=64/Re，在双对数坐标下为一直线，因此为了更直观，本实验，在双对数坐标下为一直线，因此为了更直观，本实验结果采用双对数坐标。结果采用双对数坐标。3、对数坐标原理如何，如何使用？、对数坐标原理如何，如何使用？其原理如下图所示；其原理如下图所示；注意使用时，轴上标的是真数，而具体位置却是对数；请大家认真领会。注意使用时，轴上标的是真数，而具体位置却是对数；请大家认真领会。真数值A对数值LOGA第10页，此课件共13页哦有关摩迪图有关摩迪图第11页，此课件共13页哦有关一些基本概念有关一些基本概念 1、从摩迪图上可知：从摩迪图上可知：只有在层流区，阻力系数只有在层流区，阻力系数（或阻力损失（或阻
16、力损失Pf）与）与/d 无关；无关；只有在完全湍流区，只有在完全湍流区，与与 u 无关，但无关，但Pf u2，因此称为阻力平方区；，因此称为阻力平方区；在湍流区，在湍流区，=f（Re，/d）；）；光滑管：绝对光滑的管子是不存在的，但目前认为在牛顿性流体所应用的范光滑管：绝对光滑的管子是不存在的，但目前认为在牛顿性流体所应用的范围内，在目前管道内能达到的足够大的流速下，其层流内层的厚度始终大于其绝围内，在目前管道内能达到的足够大的流速下，其层流内层的厚度始终大于其绝对粗糙度，使其粗糙表面的凸出物未暴露于湍流核心中（淹没在层流底层中），对粗糙度，使其粗糙表面的凸出物未暴露于湍流核心中（淹没在层流底
17、层中），这样对阻力损失没有明显的影响。在目前的研究范围内，这样的管子达不到阻力这样对阻力损失没有明显的影响。在目前的研究范围内，这样的管子达不到阻力平方区。严格的讲，应该称其为水力学意义上的光滑管。平方区。严格的讲，应该称其为水力学意义上的光滑管。区域分界线：层流与湍流间的分界区域分界线：层流与湍流间的分界Re数值较为固定，而湍流与完全湍流分界数值较为固定，而湍流与完全湍流分界的的Re数值是根据不同数值是根据不同/d而不同的。而不同的。2、U形压差计：形压差计：因为引压管的关系，因为引压管的关系，U形压差计中所显示的压差与两个实际测量点位置无关。而形压差计中所显示的压差与两个实际测量点位置无关
18、。而U形管形管中每个液面的绝对高度是没有意义的。中每个液面的绝对高度是没有意义的。3、数值读数误差：、数值读数误差：所测量的每个原始数据，均应反映出测量仪表的精度，犹如所测量的每个原始数据，均应反映出测量仪表的精度，犹如25与与25.0两个数据，两个数据，其数值是一样的，但所代表的测量精度意义就大不一样了。其数值是一样的，但所代表的测量精度意义就大不一样了。第12页，此课件共13页哦实验安排实验安排日期时间第8-9周班组内容10月21 周五下午3：40南1206集体预习10月21 周五下午6:008:00制药1制药2;过控3现场预习10月22 周六上午8:0012:00 下午 1:002:00 工艺1工艺4过控1过控210月2610月28 周三 上午 8:00-10:00 10:0 12:00 下午 1:00 3:00 3:40 5:40 5:40 7:40周五 上午8:0012:00 下午1:305:30 6:00-8:00过控1制药1制药2过控2过控3工艺1工艺2工艺3工艺4补考、补作时间操作第13页，此课件共13页哦