(四)矩形弯管压强分布测量实验 一、实验目的 1、观察流体通过弯管时压强的变化，加深理解流经弯管的流体的运动规律。 2、通过量测弯管内侧、外侧壁面及径向截面上的压强分布，计算弯管压强系数与压 强损失系数值。 二、实验原理 由于管道的弯曲，迫使流体质点由直线运动变为 曲线运动，流体质点除受重力和粘滞力的作用外， 还要受到离心力的作用，而管道壁面存在边界层， 使流体结构十分复杂。当流体通过矩形断面的弯道 时，由于离心力的作用，弯道内侧流速大而外侧小， 则管壁外侧A的压强高于内侧B的压强，在此压强 u=C/r 梯度的作用下，形成图三中矩形横断面A-B上的二 次流动叠加在主流上。因此从弯道流出的流体呈一 图三 对彼此反向旋转的螺旋形流动。其强度取决于弯管 曲率半径的大小和边界层的厚度。 1、假定不考虑二次流动及流体与边壁分离的影响，认为弯管内部沿径向r为势涡（或 自由旋涡)的流速分布，即 (4-1) 式中：离曲率中心距离为r处的流速： c—常数，根据连续性方程确定； 用弯管上游来流流速u计算通过弯管的流量，则 Q=4b(5-5) 用弯管断面A-B上的流速u计算通过弯管的流量，则 Q=budr=bdr=bCIn (4-2) :.C=1n21r) 2-片 式中：b一一弯管内侧断面的宽度，b=120mm: r1、r2一一分别为弯管内外侧的曲率半径。r1=60mm、r2=110mm 将式(4-2)代入式(4-1)，可得无量纲的流速分布关系式为： 4=1.5-5 4rln(5/) 假如对弯管上游断面和弯管内部断面之间应用伯努里方程，不计损失，则流线上压强 变化为： Po+2pu=p+pu (4-3) 式中：P。一上游断面的静压： P一弯道内半径方向距离为r处的静压： p为流体密度。 若任意点压强p用无量纲的压强系数Cp表示： 99 （四）矩形弯管压强分布测量实验 一、实验目的 1、观察流体通过弯管时压强的变化，加深理解流经弯管的流体的运动规律。 2、通过量测弯管内侧、外侧壁面及径向截面上的压强分布，计算弯管压强系数与压 强损失系数值。 二、实验原理 由于管道的弯曲，迫使流体质点由直线运动变为 曲线运动，流体质点除受重力和粘滞力的作用外， 还要受到离心力的作用，而管道壁面存在边界层， 使流体结构十分复杂。当流体通过矩形断面的弯道 时，由于离心力的作用，弯道内侧流速大而外侧小， 则管壁外侧 A 的压强高于内侧 B 的压强，在此压强 梯度的作用下，形成图三中矩形横断面 A-B 上的二 次流动叠加在主流上。因此从弯道流出的流体呈一 对彼此反向旋转的螺旋形流动。其强度取决于弯管 曲率半径的大小和边界层的厚度。 1、假定不考虑二次流动及流体与边壁分离的影响，认为弯管内部沿径向 r 为势涡（或 自由旋涡）的流速分布，即 C u r  （4-1） 式中：u——离曲率中心距离为r 处的流速； c——常数，根据连续性方程确定； 用弯管上游来流流速 u0 计算通过弯管的流量，则 0 2 1 Q u b r r   ( ) 用弯管断面 A-B 上的流速 u 计算通过弯管的流量，则 2 2 1 1 2 1 2 1 0 2 1 ln ln( / ) r r r r r Q b udr b dr bC r r r C u r r               （4-2） 式中：b——弯管内侧断面的宽度，b=120mm； r1、r2——分别为弯管内外侧的曲率半径。r1=60mm、r2=110mm 将式（4-2）代入式（4-1），可得无量纲的流速分布关系式为： 2 1 0 2 1 1 ln( / ) u r r u r r r    假如对弯管上游断面和弯管内部断面之间应用伯努里方程，不计损失，则流线上压强 变化为： 2 2 0 0 1 1 2 2 p u p u      （4-3） 式中： 0 p ——上游断面的静压； P——弯道内半径方向距离为r 处的静压； ρ为流体密度。 若任意点压强 p 用无量纲的压强系数 Cp 表示：