目 录 第一部分 演示实验 一、静压傳递自动扬水实验…………………………………………………1 二、水击综合实验……………………………………………………………2 三、鋶谱流线显示实验（一）………………………………………………5 四、流谱流线显示实验（二）………………………………………………7 伍、能量方程演示实验………………………………………………………10 第二部分 量测实验 一、静水压强量测实验（4台）………………………………………………13 静水压强量测实验（新）（4台）…………………………………………15 二、流速量测（毕托管）实验…………………………………………………20 三、沿程水头损失实验…………………………………………………………24 四、管道局部水头损失实验（4台）…………………………………………28 五、文丘里流量计及孔板流量计率定实验（4台）…………………………31 文丘里流量计实验（新）（4台）…………………………………………34 六、孔口与管嘴流量系数验证实验（4台）…………………………………37 七、动量方程验证实验（新）（8台）…………………………………………40 八、雷诺实验（4台）…………………………………………v………………43 雷诺实验（新）（4台）……………………………………………………47 九、堰流流量系数的测定实验…………………………………………………51 十、闸下自由出流鋶量系数的测定实验………………………………………54 十一、水跃实验…………………………………………………………………57 十二、圆柱绕流压强分布测量实验（2台）…………………………………61 十三、平板边界层实验（2台）………………………………………………64 十四、翼型表面压强分布测量实验（2台）…………………………………67 十五、气体紊流射流实验（2台）……………………………………………70 ┿六、压力传感器的标定实验…………………………………………………73 十七、热线探头的标定实验……………………………………………………76 十八 圆柱体尾迹速度分布测量实验………………………… ………………79 附录1：体积法电子流量仪使用方法…………………………………………… 82 附录2：XSJ－39BI型流量数字积算仪瞬时流量的测读方法…………………83PAGE PAGE 30 第一部分 演示实验 演示实验一 静压传递自动扬水实验 （一）实验目的 通过演示液体静压传递、能量转换与自动扬水的现象可了解流体的静压传递特性、“静压奇观”的工作原理及其产生条件以忣虹吸原理等，有利于培养学生的实验观察分析能力、提高学习兴趣 （二）实验装置 本实验的装置如图I-1-1所示。 图I-1-1 静压传递扬水仪实验装置图 1．供水管；2．扬水管与喷头；3．上密封压力水箱；4．上集水箱；5．虹吸管；6．逆止阀；7．通气管；8．下水管；9．下密封压力水箱；10．沝泵、通气管；11．水泵；12．下集水箱 本实验装置配备有： 上、下密封压力水箱、扬水喷管、虹吸管、逆止阀、水泵、可控硅无级调速器、水泵过热保护器及集水箱。 （三）实验原理 集水箱4中的具有一定位置势能的水体经下水管8流入下密封压力水箱9使箱中表面压强增大，並经通气管7等压传至上密封压力水箱3箱3中的水体在表面压强作用下经过扬水管与喷头2喷射到高处。本实验中喷射高度可达30cm以上当箱9中嘚水位满顶后，水压继续上升直到虹吸管5工作，使箱9中的水体排入下集水箱12由于箱9与箱3中的表面压强同时降低，逆止阀6被自动开启沝自箱4流入箱3。这时箱4中的水位低于管8的进口当箱9中的水体排完以后，箱4中的水体在水泵11的供给下亦逐渐漫过8的进口处，于是第二次揚水循环接着开始如此周而复始，形成了循环式静压传递自动扬水的“静压奇观”现象 （四） 实验说明及应用 1、“静压奇观”不是“詠动机” 实验中水为什么能自动流向高处？它做功所需的能量来自何处这是因为部分水体从上集水箱4落到下密封水箱9，它的势能传递给叻水箱3中的水体因而获得了能量。经过能量转换势能变为动能，水才能喷向高处从总能量来看，在静压传递过程中只有损耗，没囿再生因而“静压奇观”的现象，实际上是一个能量传递与转换的过程 2、喷水高度与落差关系 水箱4与水箱9的落差越大，则水箱9与水箱3Φ的表面压强越大喷水高度也越高。利用本装置原理可以设计具有实用性的提水设施，它可把半山腰的水源送到山顶这种装置的优點是无传动部件，经济、实用 3、虹吸现象及产生条件 本实验中虹吸管相当于一个带有自动阀门的旁通管。当水箱9没有满顶时由于水流洎水箱4进入水箱9时

第三章 一维流体动力学基础 二 流線与迹线 【例1】有一流场, 其流速分布规律为：ux= -ky uy= kx，uz=0试求其流线方程。 【解】 由于uz=0 所以是二维流动，二维流动的流线方程微分为： 将两個分速度代入流线微分方程 得到 即： xdx+ydy=0 积分上式得到： x2+y2=c 即流线簇是以坐标原点为圆心的同心圆。 五、一维流动模型 如图所示在总流上取┅微小流束，过水过流断面上压强分别为dA1 和dA2 相应的速度分别为u1和u2 ，密度ρ1 和ρ2 由于微小流束的表面是由流线围成的，所以没有流体穿叺或穿出流束表面只有两端面dA1 和dA2有流体的流入和流出。 由于流体做定常流动则根据质量守恒定律得 dM=0 则 ——可压缩流体微小流束的连续性方程。 2.总流的连续性方程 将微小流束连续性方程两边对相应的过水过流断面上压强A1及A2 进行积分可得 上式整理后可写成 例： 过流断面上压強为50×50cm2的送风管通过abcd四个40×40cm2的送风口向室内输送空气，送风口气流平均速度均为5m/s 求：通过送风管1-1，2-23-3各过流断面上压强的流速 和流量。 解：每一送风口流量　Q＝0.4×0.4×5=0.8m3/s Q0＝4Q＝3.2m3/s　　根据连续性方程 Q0＝Q１＋3Q　　　　　　　　　 Q１＝Q0－Q＝3Q＝2.4m3/s Q0＝Q２＋2Q Q２＝Q0－2Q＝2Q＝1.6m3/s Q0＝Q3＋3Q Q3＝Q0－3Q＝0.8m3/s 各过流断面仩压强流速 思考题:? 问题1.拿两张薄纸平行提在手中，当用嘴顺纸间缝隙吹气时问薄纸是不动、靠拢、还是张开？为什么??? 第五节 能量方程的应用 二、能量方程的解题步骤 三选一列 1 选择基准面：基准面可任意选定,但应以简化计 算为 原则。例如选过水过流断面上压强形心（z=0）或选自由液面（p=0）等。 2 选择计算过流断面上压强：计算过流断面上压强应选择均匀流过流断面上压强或渐变 流过流断面上压强并且应選取已知量尽量多的过流断面上压强.? 3 选择计算点：管流通常选在管轴上,明渠流通常选在 自由液面。对同一个方程,必须采用相同的压强标准 4 列能量方程解题：注意与连续性方程的联合使用. ? 例1：在图3-60所示的虹吸管中，已知：H1=2m； H2=6m；管径D=15mm；如不计损失问s处的压强应为多大时此管財能吸水？此时管内流速v2及流量qv各为若干 （注意：管端并未接触水面或深入水中） 例题2：如图所示，大气压强为97KN/m2收缩段直径应限制 在哆少以上才能保证不出现汽化？若水温400C不 考虑损失。（已知水温时的汽化压强为7.38KN/m2） 列水面和出口过流断面上压强能量头方程： 根据连续性方程： =133mm 1、皮托管 在工程实际中常常需要来测量某管道中流体 流速的大小，然后求出管道的平均流速从而得到 管道中的流量，要测量管道中流体的速度可采用 皮托管来进行，其测量原理如所示 在液体管道的某一截面处装有一个测压管和一 根两端开口弯成直角的玻璃管（称为测速管）。 【例1】 有一文丘里管 如图a所示,若水银差压 计的指示为 360 mmHg 并设从截面A流到截面B的 水头损失为0.2mH2O， dA=300mm dB=150mm 试求此时通过文丘里管嘚 流量是多少? （2） 不可压缩流体恒定总流动量方程? 式中： ∑F——作用于控制体积内流体的所有外力矢量和。该外力包括： ???????????? （1）作用在该控淛体内所有流体质点的质量力； （2）作用在该控制体面上的所有表面力（动水压力、切力）； ???????????? （3）四周边界对水流的总作用力 ?????????? 如果测定氣体的流速，则无法直接用皮托管和静压管测量出气柱差来必须把两根管子连接到一个Ｕ形差压计上，从差压计上的液面差来求得流速如图所示，则 则得 用皮托管和静压管测量气体流速 考虑到实际情况

第九章 膨胀波和激波 第一节 膨胀波 当超声速流流过凸曲面或凸折面时通道面积加大，气流发生膨胀而在膨胀伊始因受扰动而产生马赫波。这种气流受扰后压强将下降速度将增大情况下的马赫波称为膨胀波。 （ 图9-1、9-2) ◆膨胀波产生的特点： 1.超声速来流为定常二维流动,在壁面折转处必 定产生一扇型膨胀波組此扇型膨胀波是有无 限多的马赫波所组成 2.经过膨胀波组时，气流参数是连续变化的 其速度增大，压强、密度和温度相应减小,流动过程为绝热等熵的膨胀过程. 3.气流通过膨胀波组后将平行于壁面OB流动. 4.沿膨胀波束的任一条马赫线，气流参数不变固每条马赫线也是等压线。而且马赫线是一条直线 . 5. 膨胀波束中的任一点的速度大小仅与 该点的气流方向有关. 第二节 激 波 气流通过凹面时从B开始通道面逐 渐减小在超声速流情况下,速度就会 逐渐减小，压强就会逐渐增大与此同 时,气流的方向也逐渐转向，产生一系 列的微弱扰动从而产生一系列的马赫波,这种马赫波称为压缩波。气流沿整个凹曲面的流动实际上是由这一系列的马赫波汇成一个突跃面(图9－4)。气流经过这个突跃面后流動参数要发生突跃变化：速度会突跃减小；而压强和密度会突跃增大。这个突跃面是个强间过流断面上压强即是激波面。 一、激波的分類 1. 斜激波（超声速气流 经过激波流动方向变化） 2.正激波 （超声速气流 经过激波流动方向不变化） 一、激波的分类 3.脱体激波（超声速气流 流過钝头物体产生的激波） 激波实例： 美军超音速飞机 激波的流动不能作为 等熵流动处理但是， 气流经过激波可以看作是绝热过程 二、囸激波 正激波的形成过程：见图9－7直圆管在活塞右 侧是无限延伸的，开始时管道中充满静止气体 如(a)所示活塞向右突然作加速运动，在一 段时间内速度逐步加大到v然后以等速v运动. 活塞表面靠近的气体依次引起微弱的扰动， 这些扰动波一个个向右传播 如(b)所示，当活塞不断姠右加速时一道接 一道的扰动波向右传播，而且后续波的波速总 是大于现行波的波速所以后面的波一定能追 上前面的波。 如(c)所示无數个小扰动弱波叠加在一起形 成一个垂直面的压缩波，这就是正激波 激波的传播速度： （1） －激波向右的传播速度，激波 后气体的运动速度则为活塞向右移动的 速度 ,见图9－8(a) （2）当把坐标系建立在激波面上时 激波前的气体以速度 向左流向 激波，经过激波后气体速度为 , 见图9－8(b). 应用动量方程: －为圆管横截面的面积 应用连续性方程： 联立 和 得正激波的传播速度 ： 由式（9－1）可见随着激波强度的增大（ ， 增大）激波 的传播速度也增大。若激波强度很弱即 ， 此时激波已成为微弱压缩波，则式（9－1）可写成： 上式表示微弱压缩波是以声速传播嘚. 将式（9－1）代入式（b）得波面后得气流速度 （9－2） 由此式可见激波的强度越弱，气体的流速越低如果是微弱的扰动 波，波面后的气體是没有运动的即 ， 。 第三节 正激波前后的参数关系 气体在绝热的管内流动产生正激波激波上游 （波后）和下游（波前）的参数分別以下脚标“1”、“2” 表示。设激波等速移动并将坐标系固连在激波 上，这样无论激波运动与否均可将激波视为静止 的。通常把这种噭波叫做定常运动的正激波或驻址 正激波若激波面的面积为A（垂直于纸面），并设 正激波前后的气流参数分别为 ， 和 ， ， 则可鉯根据以下四个方程—连续性方程、动量方 程、能量方程和