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实验 两平行平板间的缝隙流动试验

实验 两平行平板间的缝隙流动试验
一、实验目的
1. 两平板之间(平板之间没有相对运动)充满了不可压缩流体,测量其流量,温度,黏度,密度,及流速及其雷诺系数,分析流体流动的动态特性以及不可压缩流体以均匀的速度U 沿二元平板作恒定流动时边界层的厚度和壁面切应力的分步规律。

2. 通过紊流对平板的作用力和平板对紊流的反作用力验证不可压缩流体定常流动的动量方程。

3.不同的边界情况下平行平板缝隙流,写出截面上每个点的切应力分布,平板上的摩察应力,摩察系数。

二、实验装置
实验装置如图2.1所示。

雷诺试验装置主要由稳压溢流水槽、试验导管和转子流量计等部分组成,如图1所示。

自来水不断注人并充满稳压溢流水槽。

稳压溢流水槽的水流经试验导管和流量计,最后排入下水道。

稳压溢流水槽的溢流水,也直接排入下水道。

图2.1 动量方程实验装置简图
三、实验原理
经许多研究者实验证明:流体流动存在两种截然不同的型态,主要决定因素为流体的 密度和粘度、流体流动的速度,以及设备的几何尺寸(在圆形导管中为导管直径)。

将这些因素整理归纳为一个无因次数群,称该无因次数群为雷诺准数(或雷诺数),即
()1 u
d R
e μ
ρ=
式中d 一导管直径,m
ρ一流体密度,kg ·m -3
; μ一流体粘度,Pa · s ;
u 一流体流速,m · s -1

大量实验测得:当雷诺准数小于某一下临界值时,流体流动型态恒为层流;当雷诺数 大于某一上临界值时,流体流型恒为湍流。

在上临界值与下临界值之间,则为不稳定的过 渡区域。

对于圆形导管,下临界雷诺数为2000,上临界雷诺数为10000。

一般情况下,上临 界雷诺数为400O 时,即可形成湍流。

应当指出,层流与湍流之间并非是突然的转变,而是两者之间相隔一个不稳定过渡区 域,因此,临界雷诺数测定值和流型的转变,在一定程度上受一些不稳定的其他因素的影 响。

四、实验步骤及注意事项
1)实验步骤
①1.测计各有关常数。

②3.测读压差,同时用体积法测量流量。





2)注意事项


五、实验数据记录及计算
S= m,G= N 仪器常数:L= cm,
六、分析和讨论
分析用动量方程求得的作用力值和实测值之间产生误差的原因。

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