阻力实验装置及测试系统的研制

　　工程流体力学课程是热能工程技术专业的一们重要专业基础课，流体阻力的计算是这门课的核心内容，这部分内容掌握与否，直接关系到学生后继课程的学习。由于这部分内容抽象难懂仅靠课堂讲授是远远不够的。目前，国内各高校解决这一问题大多采用设置相应实验项目的方法。基于当时我校的具体情况，我们提出了自制实际管道流体阻力实验装置的构想，以覆盖阻力实验的所有现象为出发点，进行了总体方案设计。该实验装置实现了通过测量不同管径的沿程阻力和不同种类的局部阻力的功能，让学生充分了解阻力随管径、管长、管内流速的变化规律。同时，实验装置上备有常规仪表和计算机数据自动采集系统，可方便的使用常规仪表或计算机数据自动采集系统进行测量。

　　一、原理

　　(一)沿程阻力实验部分

　　本实验装置的沿程阻力实验部分可达到如下目的:

　　1、通过实验，了解影响沿程阻力的因素;

　　2、找出沿程阻力系数与雷诺数Re及相对粗糙度。c/d的变化规律;

　　3、绘制沿程阻力系数入和雷诺数Re的对数关系曲线，加深对入变化规律的认识;

　　4、测定圆管的平均相对粗糙度。;

　　在流体力学的研究中，由于流体运动的复杂性，许多情况下仅用严格的数学分析，还不能完全解决问题，需要广泛采用半经验的理论和实验研究法。流体沿等径圆管道流动时，产生的沿程损失h，就是一个与管长L、管径d、管壁相对粗糙度c/d、流体的平均流速V、密度p、粘度件以及流态有关的复杂问题。由理论和实验知道，沿程阻力系数入在层流时只与雷诺数有关;而在紊流时，与雷诺数及管壁相对粗糙度有关。当我们做实验时，粗糙度将维持不变，从而可得出该粗糙度下的入一Re关系曲线。

　　山达西一威斯巴赫公式沿程损失h_f可表示为:

　　一两测孔间的距离即实验管段长度

　　d一管内径

　　V一管内平均流速

　　h_f一沿程水头损失，对于等直径的水平管路，有

　　式中符号同前。由上述分析可见，只需测出通过管内流体的沿程损失h_f，则入与Re皆可计算，改变流速V，便可得到不同雷诺数下的沿程阻力系数入值。

　　(二)局部阻力实验部分

　　本实验装置的局部阻力实验部分可达到如下目的:

　　1、掌握管路中局部阻力系数的测定方法;

　　2、测定突然放大处局部阻力系数值，并与理论数值相比较;

　　3、观察弯头，阀门处局部阻力对流动的影响。