一、 概述
本實(shí)驗裝置是由雷諾實(shí)驗、柏努利實(shí)驗、沿程阻力實(shí)驗和局部阻力實(shí)驗于一體的綜合實(shí)驗臺，外形美觀(guān)，且節約實(shí)驗投資與占地面積。在實(shí)際生產(chǎn)中，許多過(guò)程都涉及到流體流動(dòng)的內部細節，尤其是流體的流動(dòng)現象，故而了解流體的流動(dòng)形態(tài)極其重要。流體在流動(dòng)過(guò)程中為克服流動(dòng)阻力必定要消耗能量。流體流動(dòng)阻力產(chǎn)生根本的原因是流體具有粘性，流動(dòng)時(shí)存在著(zhù)內磨擦，而固定的管壁或其它形狀固體壁面，促使流動(dòng)流體的內部發(fā)生相對運動(dòng)，為流體流動(dòng)阻力的產(chǎn)生提供了條件，因此液體阻力的大小與流體的物性、流動(dòng)狀況及壁面等因素有關(guān)。流體在流動(dòng)系統中作定態(tài)流動(dòng)時(shí)，流體在各截面上的流速、密度、壓強等物理參數僅隨位置而改變而不隨時(shí)間而變。根據能量守恒定律，對任一段管路內流體流動(dòng)做能量衡算，即可得到表示流體的能量關(guān)系和流動(dòng)規律的柏努利方程。
二、 設備性能與主要技術(shù)參數
1. 該實(shí)驗裝置主要由：雷諾實(shí)驗管、柏努利實(shí)驗管、沿程阻力管、局部阻力管、孔板流量計、文丘里流量計、測壓計、實(shí)驗水箱、計量水箱、蓄水箱和水泵等組成。
2. 雷諾實(shí)驗管為長(cháng)1100mm，內徑φ14mm的有機玻璃管，位于實(shí)驗桌上的第二根實(shí)驗管道，方便觀(guān)察實(shí)驗現象。
3. 柏努利實(shí)驗管由內徑φ20mm和內徑φ14mm的有機玻璃管組成，總長(cháng)為1100mm，以及按兩點(diǎn)法求出各變化點(diǎn)的動(dòng)靜壓頭。
4. 沿程阻力管為長(cháng)1100mm，內徑φ14mm的有機玻璃管，兩測壓點(diǎn)間的距離為800mm。
5. 局部阻力管為內徑分別為14mm變23m，14mm變23mm以及閥門(mén)阻力，管長(cháng)1100mm
6. 流量校核管為長(cháng)1100mm內徑φ14mm的有機玻璃管，其上裝有孔板流量計、文丘里流量計?？捎脕?lái)對文丘里流量計和孔板流量計進(jìn)行流量校核。
7. 測壓計由20根長(cháng)600mm，內徑φ8mm的有機玻璃管固定在測壓架上。
8.實(shí)驗水箱由有機玻璃制成，其上有指示液盒，指示液入口支撐架。
9.計量水箱為10L有機玻璃水箱，在水箱外壁面有一不干膠標尺。
10.蓄水箱由PVC板焊制而成的容積80L水箱。
11.水泵：輸入功率120W，最高揚程：12m，最大流量：15L/min，轉速2800r/min，。
12.孔板流量計的孔徑為φ8mm，文丘里流量計的喉徑為φ6.2mm。
三、 可開(kāi)實(shí)驗
1. 雷諾實(shí)驗
2. 沿程阻力實(shí)驗
3. 局部阻力實(shí)驗
4. 柏努利方程實(shí)驗
5. 文丘里、孔板測流量的校核實(shí)驗。
四、 實(shí)驗原理
1、雷諾實(shí)驗：
流體流動(dòng)過(guò)程中有兩種不同的流動(dòng)型態(tài)：滯流和湍流。流體在管內作滯流時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)作直線(xiàn)運動(dòng)，且互相平行其質(zhì)點(diǎn)之間互不混雜，互不碰撞。湍流時(shí)質(zhì)點(diǎn)紊亂地向各個(gè)方向作不規則運動(dòng)，但流體的主體仍向某一方向流動(dòng)。
影響流體流動(dòng)型態(tài)的因素，除代表慣性力的流速和密度及代表粘性力的粘度外，還與管型、管徑等有關(guān)。經(jīng)實(shí)驗歸納得知可由雷諾準數Re來(lái)判別：

式中：d —管子內徑（m）
u — 流速（m / s）
ρ—流體密度（㎏/m3）
μ—流動(dòng)粘度（PaS）
Re≤2000為滯流；Re≥4000為湍流；2000＜Re＜4000為不穩定的過(guò)渡區。
2、沿程阻力與局部阻力實(shí)驗：
流體阻力產(chǎn)生的根源是流體具有粘性，流動(dòng)時(shí)存在內摩擦。而壁的形狀則促使流動(dòng)的流體內部發(fā)生相對運動(dòng)，為流動(dòng)阻力的產(chǎn)生提供了條件，流動(dòng)阻力的大小與流體本身的物理性質(zhì)、流動(dòng)狀況及壁面的形狀等因素有關(guān)。流動(dòng)阻力可分為直管阻力和局部阻力。
流體在流動(dòng)過(guò)程中要消耗能量以克服流動(dòng)阻力。因此，流動(dòng)阻力的測定頗為重要。從流程圖可知水從貯槽由泵輸入恒位水槽，再流經(jīng)管道，經(jīng)計量槽計量后回到水槽，循環(huán)利用。改變流量并測定直管與管件的相應壓差，即可測得流體流動(dòng)阻力。
直管阻力磨擦系數λ的測定
直管阻力是流體流經(jīng)直管時(shí)，由于流體的內摩擦而產(chǎn)生的阻力損失hf 。
對于等直徑水平直管段根據兩測壓點(diǎn)間的柏努利方程有：
式中：l — 直管長(cháng)度（m）
d — 管內徑  （m）
（P1 - P2）— 流體流經(jīng)直管的壓強降（Pa）
u — 流體截面平均流速（m/s）
ρ— 流體密度（kg/m3）
μ— 流體粘度（PaS）
由式（1 - 1）可知，欲測定λ，需知道I、d、（P1 - P2）、u、ρ、μ等。
1） 若測得流體溫度，則可查得流體的ρ、μ值。
2） 若測得流量，則由管徑可計算流速u(mài)。
3） 兩測壓點(diǎn)間的壓降（P1 - P2），可用U型壓差計測定。此時(shí)：
                                         
式中：   R — U型壓差計中水銀柱的高度差（m）
則：
                                         
局部阻力系數ζ的測定
局部阻力主要是由于流體流經(jīng)管路中管件、閥門(mén)及管截面的突然擴大或縮小等局部位置時(shí)所引起的阻力損失，在局部阻力件左右兩側的測壓點(diǎn)間列柏努利方程有：
                                       （1-4）
  即：       
式中：       ζ — 局部阻力系數
     P1′- P2′— 局部阻力壓強降（Pa）
式（1 — 4）中ρ、u、P1′- P2′等的測定同直管阻力測定方法。
3、柏努利實(shí)驗：
1、 不可壓縮流體在管內作穩定流動(dòng)時(shí)，由于管路條件（如位置高低、管徑大?。┑淖兓?，會(huì )引起流動(dòng)過(guò)程中三種機械能——位能、動(dòng)能、靜壓能的相應改變及相互轉換。對理想流體，在系統內任一截面處，雖然三種能量不一定相等，但能量之和是守恒的。
2、 對于實(shí)際流體，由于存在內磨擦，流體在流動(dòng)中總有一部分機械能隨磨擦和碰撞轉化為熱能而損失掉了。故而對于實(shí)際流體，任意兩截面上機械能總和并不相等，兩者的差值即為機械損失。
3、 以上幾種機械能均可用U型壓差計中的液位差來(lái)表示，分別稱(chēng)為位壓頭、動(dòng)壓頭、靜壓頭。當測壓直管中的小孔（即測壓孔）與水流方向垂直時(shí)，測壓管內液柱高度則為靜壓頭與動(dòng)壓頭之和。測壓孔處流體的位壓頭由測壓孔的幾何高度確定。任意兩截面間位壓頭、靜壓頭、動(dòng)壓頭總和的差值，則為損失壓頭。
4、 柏努利方程式
             
式中：
     、 ——兩截面間各自距基準面的距離   （m）
    、 ——可通過(guò)流量與其截面積求得       (m/s)
    、 ——由U型壓差計的液位差可知      （  ）
對于沒(méi)有能量損失且無(wú)外加功的理想流體，上式可簡(jiǎn)化為
         
4、文丘里流量計與孔板流量計校核
文丘里流量計和孔板流量計是應用最廣泛的節流式流量計。當流體通過(guò)孔板或文丘里時(shí)由于流道的縮小，使流速增加，即增加了液體的動(dòng)能，從而降低了流體的勢能，利用壓降的變化，可以測量流體的流速，根據柏努利原理，可以得到如下計算公式：

式中： ――孔口處流速，m/s；
　　　 ――孔板流量系數，無(wú)因次；
　　　R - - 壓差計讀數，m；
　　　 ――壓差計內指示液密度，kg/m3；
　　　ρ ――流體密度，kg/m3；
其中 不僅與 （孔口與管道截面積比）有關(guān)，而且還與孔板的結構形狀、加工進(jìn)度、流體在管內雷諾數、取壓方式以及管壁面的粗糙度等諸因素有關(guān)，所以只能通過(guò)實(shí)驗測定求得，才能利用公式得出流速、流量。
流量計的校正實(shí)際上就是對給出的 的校正，即要得到某一待定條件下流量計的流量系數c與校正曲線(xiàn)。校正的總思路是在不同的流量下，測得壓差計讀數R，通過(guò)其它方法得到對應的標準流量，再根據公式計算出對應的流量系數，這樣根據連續性可得到流量系數與雷諾數Re間的關(guān)系曲線(xiàn)，以及流量與指示液讀數R之間的關(guān)系曲線(xiàn)以修正原有的 和關(guān)系曲線(xiàn)，達到流量計的校正目的。
標準流量計的測量方法對液體一般采用體積測量法、質(zhì)量測量法和基準測量法。本實(shí)驗采用體積測量法。