北京化工大学化工原理流体阻力实验
摩擦系数λ随雷诺数Re的变化关系摩擦系数λ11001000100001000000.10.01雷诺准数Re不锈钢管镀锌管层流管blasius理论值层流管理论值1、对光滑管与粗糙管的实验结果分析：
对于光滑管，实验数值的阻力摩擦系数应大略微于等于理论值。通过实验测出的光滑管（不锈钢管）的λ-Re关系曲线与Blasius理论得出的曲线在Re临界值之前十分接近，仅仅是略微较低于理论值。这说明了Blasius公式在Re=4000至临界值区间上与实际情况吻合得较好。当雷诺数继续增大后，阻力系数逐渐趋近于一个定值，此时实验曲线开始偏离理论曲线。即实验结果产生了微小偏差，产生这种偏差的原因很可能是读数时压力波动有不稳定的情况，而我们在读取压力时进行了折中取值。
对于粗糙管（镀锌管），其λ-Re关系曲线形态与光滑管大体相似，在雷诺数Re相同时，实验数值的阻力摩擦系数比光滑管的大，其间的曲线关系应该位于理论值曲线的上方。粗糙管内的摩擦阻力系数不仅随雷诺数的变化而变化，其大小还与管道的相对粗糙度有直接关系。此外，粗糙管的λ-Re关系曲线与理论曲线偏离明显，这说明Blasius公式对水力光滑管更加适用，而不适用于粗糙管。
结论：光滑管与粗糙管的摩擦阻力系数均随雷诺数Re的增大而减小，当Re增大到一定程度时，有一临界值，λ逐渐趋于一个定值。此后的流动可以认为进入了阻力平方区。
2、对层流管的实验结果分析：
对于层流管，在流速较低时（层流区内），数据点在大体落在理论曲线附近，
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呈线性分布，这表明实验结果与理论结果高度吻合。但随着流速增加，曲线较理论线有向下偏离，这与测量过程中的误差有一定关系。
改进办法：延长测量流量的时间，并且在每次改变流速后多稳定一段时间，让管内流动更趋近于稳态来提高测量的稳定性。 3、对突扩管的实验结果分析
对于突扩管，在雷诺数相同时，局部阻力系数的实验数值大于理论值，且能够根据本实验结果得出不同流速下（湍流），突扩管的局部阻力系数大体相同的结论。局部阻力系数的实验数值大于理论值的情况，很可能是由于局部件长时间使用后有一定程度的损耗造成的。但对于一定状态下的同一种局部件，其局部阻力基本为定值。
4、对球阀与截止阀的实验结果分析
从实验数据上看，两种局部件的局部阻力系数随流速的增加略有下降，但幅
度不大。相较而言，同种情况下，球阀的局部阻力系数远小于截止阀，这与其结构密切相关。
八、思考题
1、在测量前为什么要将设备中的空气排净，怎样才能迅速地排净？
答：为什么要将空气排尽？在流动测定中气体在管路中，对流动的压力测量产生偏差，在实验中排出气体，保证流体的连续，这样流体的流动测定才能准确。
怎样迅速排尽？先打开出口阀排净管路中的空气，然后关闭出口阀开U形压差计的排气阀。
2、在不同设备（包括相对粗糙度相同而管径不同）、不同温度下测定的λ-Re数据能否关联在一条曲线上？
答：量纲分析法的特点之一就是结论具有普遍的推广性，只要ε/d相同，λ-Re数据就能关联在一条曲线上。
3、以水为工作流体所测得的λ-Re关系能否适用于其他种类的牛顿型流体？为什么？
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答：对于其他牛顿型流体也适用。因为Re如果相同时，其他的流体的密度和黏度都能从它上面反应出来，所以仍然适用。
4、以下测出的直管摩擦阻力与设备的放置状态有关吗？它们分别是多少？（管径、管长一样，管内走水，且R1=R2=R3）
uuu
答：无关，以上三组测出的直管阻力均相等。由伯努利方程：
lup1?p2up1up2?H???H?z?z?fz1???z2????Hf?f12d2g。?g2g?g2g?g，，其中
21222因为U形压差计的高度差R是反映两个测压点截面位能和压强能（即势能）的综合变化值。即R=（gz1-gz2）＋
p1?p2?。因为R1=R2=R3，u1=u2，所以
三种状态下的Hf不变，即λ不变。即当R相同时，三种情况的摩擦阻力系数也相等。
5、柏努利方程与机械能衡算式有什么关系？它们的适用条件是什么？ 答：二者关系：机械能衡算式是伯努利方程式的理论基础。
适用条件：机械能衡算适用于所有流体。伯努利方程只适用于不可压缩的理想流体在稳定状态下恒温流动的情况。是机械能衡算式的一种特殊及常用的情况。
注：本实验的流体满足柏努利方程，推导水平无变径直管道摩擦阻力系数λ的时候就采用了柏努利方程。
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