流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)思考題解答

1、流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)思考題解答流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)思考題解答（一）流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)（一）流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)1、同一靜止液體內(nèi)的測(cè)壓管水頭線是根什么線？同一靜止液體內(nèi)的測(cè)壓管水頭線是根什么線？答：測(cè)壓管水頭指答：測(cè)壓管水頭指，即靜水力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀顯示的測(cè)壓管液面至基準(zhǔn)面的垂直高度。測(cè)，即靜水力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀顯示的測(cè)壓管液面至基準(zhǔn)面的垂直高度。測(cè)?pZ?壓管水頭線指測(cè)壓管液面的連線。從表壓管水頭線指測(cè)壓管液面的連線。從表1.1的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)直接觀察可知，同一靜止液的實(shí)測(cè)

2、數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)直接觀察可知，同一靜止液面的測(cè)壓管水頭線是一根水平線。面的測(cè)壓管水頭線是一根水平線。2、當(dāng)時(shí)，試根據(jù)記錄數(shù)據(jù)確定水箱的真空區(qū)域。時(shí)，試根據(jù)記錄數(shù)據(jù)確定水箱的真空區(qū)域。0?Bp答：以當(dāng)答：以當(dāng)時(shí)，第時(shí)，第2次B點(diǎn)量測(cè)數(shù)據(jù)（表點(diǎn)量測(cè)數(shù)據(jù)（表1.1）為例，此時(shí)）為例，此時(shí)，相應(yīng)，相應(yīng)00?p06.0???cmpB?容器的真空區(qū)域包括以下容器的真空區(qū)域包括以下3三部分：（三部分：（1）過(guò)測(cè)壓管）過(guò)測(cè)壓管2液面作一水平面，由等壓面原理知

3、，液面作一水平面，由等壓面原理知，相對(duì)測(cè)壓管相對(duì)測(cè)壓管2及水箱內(nèi)的水體而言，該水平面為等壓面，均為大氣壓強(qiáng)，故該平面以上由及水箱內(nèi)的水體而言，該水平面為等壓面，均為大氣壓強(qiáng)，故該平面以上由密封的水、氣所占的空間區(qū)域，均為真空區(qū)域。密封的水、氣所占的空間區(qū)域，均為真空區(qū)域。（2）同理，過(guò)箱頂小杯的液面作一水平）同理，過(guò)箱頂小杯的液面作一水平面，測(cè)壓管面，測(cè)壓管4中該平面以上的水體亦為真空區(qū)域。中該平面以上的水體亦為真空區(qū)域。（3）在測(cè)壓管

4、）在測(cè)壓管5中，自水面向下深度為中，自水面向下深度為的一段水注亦為真空區(qū)。這段高度與測(cè)壓管的一段水注亦為真空區(qū)。這段高度與測(cè)壓管2液面低于水箱液面的高度相液面低于水箱液面的高度相0????HAP?等，亦與測(cè)壓管等，亦與測(cè)壓管4液面高于小水杯液面高度相等，均為液面高于小水杯液面高度相等，均為。0????HAP?3、若再備一根直尺，試采用另外最簡(jiǎn)便的方法測(cè)定若再備一根直尺，試采用另外最簡(jiǎn)便的方法測(cè)定。0?答：最簡(jiǎn)單的方法，是用直尺分別測(cè)量水

5、箱內(nèi)通大氣情況下，管答：最簡(jiǎn)單的方法，是用直尺分別測(cè)量水箱內(nèi)通大氣情況下，管5油水界面至水面和油水油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度界面至油面的垂直高度和，由式，由式，從而求得，從而求得。whohoowwhh???o?4、如測(cè)壓管太細(xì)，對(duì)測(cè)壓管液面的讀數(shù)將有何影響？如測(cè)壓管太細(xì)，對(duì)測(cè)壓管液面的讀數(shù)將有何影響？答：設(shè)被測(cè)液體為水，測(cè)壓管太細(xì)，測(cè)壓管液面因毛細(xì)現(xiàn)象而升高，造成測(cè)量誤差，毛細(xì)答：設(shè)被測(cè)液體為水，測(cè)壓管太細(xì)，測(cè)壓管液面因毛

6、細(xì)現(xiàn)象而升高，造成測(cè)量誤差，毛細(xì)高度由下式計(jì)算高度由下式計(jì)算???dhcos4?式中，式中，為表面張力系數(shù)；為表面張力系數(shù)；為液體的容重；為液體的容重；為測(cè)壓管的內(nèi)徑；為測(cè)壓管的內(nèi)徑；為毛細(xì)升高。常溫為毛細(xì)升高。常溫??dh（）的水，）的水，或，。水與。水與Ct??20mmdyn28.7??mN073.0??398.0mmdyn??玻璃的浸潤(rùn)角玻璃的浸潤(rùn)角很小，可認(rèn)為很小，可認(rèn)為。于是有。于是有?0.1cos??dh7.29???mmd

7、h單位均為、一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)玻璃測(cè)壓管的內(nèi)徑大于一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)玻璃測(cè)壓管的內(nèi)徑大于10mm時(shí)，毛細(xì)影響可略而不計(jì)。另外，當(dāng)水質(zhì)時(shí)，毛細(xì)影響可略而不計(jì)。另外，當(dāng)水質(zhì)不潔時(shí)，不潔時(shí)，減小，毛細(xì)高度亦較凈水?。划?dāng)采用有機(jī)玻璃作測(cè)壓管時(shí)，浸潤(rùn)角減小，毛細(xì)高度亦較凈水??；當(dāng)采用有機(jī)玻璃作測(cè)壓管時(shí)，浸潤(rùn)角較大，其較大，其??較普通玻璃管小。較普通玻璃管小。h可相互轉(zhuǎn)換。如圖所示，測(cè)點(diǎn)可相互轉(zhuǎn)換。如圖所示，測(cè)點(diǎn)5至測(cè)點(diǎn)至測(cè)點(diǎn)7，管漸縮，部分勢(shì)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，

8、測(cè)壓管水頭線，管漸縮，部分勢(shì)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，測(cè)壓管水頭線降低，降低，JP0。，測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)7至測(cè)點(diǎn)至測(cè)點(diǎn)9，管漸擴(kuò)，部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)換成勢(shì)能，測(cè)壓管水頭線升高，，管漸擴(kuò)，部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)換成勢(shì)能，測(cè)壓管水頭線升高，JP0，故，故E2恒小于恒小于E1，（EE）線不可能回升。）線不可能回升。（EE）線下降的坡度越大，即）線下降的坡度越大，即J越大，表明單位流程越大，表明單位流程上的水頭損失越大，如圖上的漸擴(kuò)段和閥門(mén)等處，表明有較大的局部水頭損失存在。上

9、的水頭損失越大，如圖上的漸擴(kuò)段和閥門(mén)等處，表明有較大的局部水頭損失存在。2、流量增加，測(cè)壓管水頭線有何變化？為什么？流量增加，測(cè)壓管水頭線有何變化？為什么？1）流量增加，測(cè)壓管水頭線（）流量增加，測(cè)壓管水頭線（PP）總降落趨勢(shì)更顯著。這是因?yàn)闇y(cè)壓管水頭）總降落趨勢(shì)更顯著。這是因?yàn)闇y(cè)壓管水頭，任一斷面起始的總水頭，任一斷面起始的總水頭E及管道過(guò)流斷面面積及管道過(guò)流斷面面積A為定值時(shí)，為定值時(shí)，222gAQEpZHp?????Q增大，增大，

10、就增大，則就增大，則必減小。而且隨流量的增加，阻力損失亦增大，管道任一必減小。而且隨流量的增加，阻力損失亦增大，管道任一gv22?pZ?過(guò)水?dāng)嗝嫔系目偹^過(guò)水?dāng)嗝嫔系目偹^E相應(yīng)減小，故相應(yīng)減小，故的減小更加顯著。的減小更加顯著。?pZ?2）測(cè)壓管水頭線（）測(cè)壓管水頭線（PP）的起落變化更為顯著。因?yàn)閷?duì)于兩個(gè)不同直徑的相應(yīng)過(guò)水?dāng)啵┑钠鹇渥兓鼮轱@著。因?yàn)閷?duì)于兩個(gè)不同直徑的相應(yīng)過(guò)水?dāng)嗝嬗忻嬗術(shù)AQgAQAQgvgvvpZHP2222222

11、212222222122?????????????????????gAQAA212222122????????????式中式中為兩個(gè)斷面之間的損失系數(shù)。管中水流為紊流時(shí)，為兩個(gè)斷面之間的損失系數(shù)。管中水流為紊流時(shí)，接近于常數(shù)，又管道斷面為定接近于常數(shù)，又管道斷面為定??值，故值，故Q增大，增大，亦增大，亦增大，線的起落變化更為顯著。線的起落變化更為顯著。H???PP?3、測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)2、3和測(cè)點(diǎn)和測(cè)點(diǎn)10、11的測(cè)壓管讀數(shù)分別說(shuō)明了什么問(wèn)題

12、？的測(cè)壓管讀數(shù)分別說(shuō)明了什么問(wèn)題？測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)2、3位于均勻流斷面，測(cè)點(diǎn)高差位于均勻流斷面，測(cè)點(diǎn)高差0.7cm，均為均為37.1cm（偶有毛細(xì)（偶有毛細(xì)?pZHP??影響相差影響相差0.1mm），表明均勻流各斷面上，其動(dòng)水壓強(qiáng)按靜水壓強(qiáng)規(guī)律分布。測(cè)點(diǎn)，表明均勻流各斷面上，其動(dòng)水壓強(qiáng)按靜水壓強(qiáng)規(guī)律分布。測(cè)點(diǎn)10、11在彎管的急變流斷面上，測(cè)壓管水頭差為在彎管的急變流斷面上，測(cè)壓管水頭差為7.3cm，表明急變流斷面上離心慣性力對(duì)測(cè)壓管，表明急變

13、流斷面上離心慣性力對(duì)測(cè)壓管水頭影響很大。由于能量方程推導(dǎo)時(shí)的限制條件之一是“質(zhì)量力只有重力”水頭影響很大。由于能量方程推導(dǎo)時(shí)的限制條件之一是“質(zhì)量力只有重力”，而在急變流斷，而在急變流斷面上其質(zhì)量力，除重力外，尚有離心慣性力，故急變流斷面不能選作能量方程的計(jì)算斷面上其質(zhì)量力，除重力外，尚有離心慣性力，故急變流斷面不能選作能量方程的計(jì)算斷面。在繪制總水頭線時(shí)，測(cè)點(diǎn)面。在繪制總水頭線時(shí)，測(cè)點(diǎn)10、11應(yīng)舍棄。應(yīng)舍棄?！?、試問(wèn)避免喉管（測(cè)點(diǎn)

14、、試問(wèn)避免喉管（測(cè)點(diǎn)7）處形成真空有哪幾種技術(shù)措施？分析改變作用水頭（如抬高）處形成真空有哪幾種技術(shù)措施？分析改變作用水頭（如抬高或降低水箱的水位）對(duì)喉管壓強(qiáng)的影響情況?；蚪档退涞乃唬?duì)喉管壓強(qiáng)的影響情況。下述幾點(diǎn)措施有利于避免喉管（測(cè)點(diǎn)下述幾點(diǎn)措施有利于避免喉管（測(cè)點(diǎn)7）處真空的形成：（）處真空的形成：（1）減小流量，）減小流量，（2）增大喉）增大喉管管徑，管管徑，（3）降低相關(guān)管線的安裝高程，）降低相關(guān)管線的安裝高程，（4）改變

15、水箱中的液位高度。）改變水箱中的液位高度。顯然（顯然（1）（2）（3）都有利于阻止喉管真空的出現(xiàn)，尤其（）都有利于阻止喉管真空的出現(xiàn)，尤其（3）更具有工程實(shí)際意義。）更具有工程實(shí)際意義。因?yàn)槿艄芟德洳畈蛔?，單單降低管線位置往往就可以避免真空。例如可在水箱出口接一下因?yàn)槿艄芟德洳畈蛔?，單單降低管線位置往往就可以避免真空。例如可在水箱出口接一下垂90度的彎管，后接水平段，將喉管高程將至基準(zhǔn)高程度的彎管，后接水平段，將喉管高程將至基準(zhǔn)高程00