3不可壓縮流體恒定流動量定律試驗

1、不可壓縮流體恒定流動雖定律實驗2 .通過對動量與流速、流量、出射角度、動量矩等因素間相關(guān)性的分析研究，進一步3 . 了解活塞式動量定律實驗儀原理、構(gòu)造，進一步啟發(fā)與培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力。動量定律實驗裝置圖1. 自循環(huán)供水器 2.實驗臺3.可控硅無級調(diào)速器4.水位調(diào)節(jié)閥5.恒壓水箱6.管嘴7.集水箱8.帶活塞的測壓管9.帶活塞和翼片的抗沖平板10.上回水管二、實驗原理恒定總流動量方程為、'取脫離體，因滑動摩擦阻力水平分離兀 亮旦，可忽略不計，故x方向的動量方程化為即式中:代f作用在活塞形心處的水深；D活塞的直徑；Q射流流量；5射流的速度；'少 動量修正系數(shù)。實驗中，在平衡狀態(tài)下，

2、只要測得 Q流量和活塞形心水深 久匕，由給定的管嘴直徑 d和 活塞直徑D,代入上式，便可驗證動量方程，并率定射流的動量修正系數(shù)加M直。其中，測壓管的標尺零點已固定在活塞的園心處，因此液面標尺讀數(shù)，即為作用在活塞園心處的水深。2. 開啟水泵：打開調(diào)速器開關(guān)，水泵啟動23分鐘后，關(guān)閉23秒鐘，以利用回 水排除離心式水泵內(nèi)滯留的空氣。3 .調(diào)整測壓管位置：待恒壓水箱滿頂溢流后，松開測壓管固定螺絲，調(diào)整方位，要求4 .測讀水位：標尺的零點已固定在活塞園心的高程上。當測壓管內(nèi)液面穩(wěn)定后， 記下測壓管內(nèi)液面的標尺讀數(shù)，即 he5 .測量流量：用體積法或重量法測流量時，每次時間要求大于20秒，若用電測儀測6

3、 .改變水頭重復實驗：逐次打開不同高度上的溢水孔蓋，改變管嘴的作用水頭。 調(diào)節(jié)7 .驗證 2x0對F x的影響：取下平板活塞，使水流沖擊到活塞套內(nèi)，調(diào)整好位置，使反射水流的回射角度一致，記錄回射角度的目估值、測壓管作用水深h c'和管嘴作用水頭H o o四、實驗分析與討論1、實測 8與公認值(8 =1.021.05)符合與否？如不符合，試分析原因。參考答案：實測3日.035與公認值符合良好。（如不符合，其最大可能原因之一是翼輪不轉(zhuǎn)所致。為排除此故障，可用 4B鉛筆芯涂抹活塞及活塞套表面。）2、 帶翼片的平板在射流作用下獲得力矩，這對分析射流沖擊無翼片的平板沿x方向的 動量力有無影響？為

4、什么？參考答案：無影響。因帶翼片的平板垂直于x軸，作用在軸心上的力矩 T,是由射流沖擊平板是，沿yz平面通過翼片造成動量矩的差所致。即T =應(yīng)弋皿一-COS式中Q射流的流量；Vjsl - 入流速度在yz平面上的分速；七一一出流速度在yz平面上的分速；氣入流速度與圓周切線方向的夾角，接近 90°廈孔一一出流速度與圓周切線方向的夾角；5 分別為內(nèi)、外圓半徑。該式表明力矩T恒與x方向垂直，動量矩僅與 yz平面上的流速分量有關(guān)。也就是說平 板上附加翼片后，盡管在射流作用下可獲得力矩，但并不會產(chǎn)生x方向的附加力，也不會影響x方向的流速分量。所以 x方向的動量方程與平板上設(shè)不設(shè)翼片無關(guān)。3、通過

5、細導水管的分流，其出流角度與 峋匕相同，試問對以上受力分析有無影響？參考答案：無影響。當計及該分流影響時，動量方程為-的,琢=濁* +咬必 -說陽i*VSr 二 二 °即,該式表明只要出流角度與%”垂直，則x方向的動量方程與設(shè)置導水管與否無關(guān)。4、 滑動摩擦力為什么可以忽略不記？試用實驗來分析驗證 人.，的大小，記錄觀察結(jié)果。（提示：平衡時，向測壓管內(nèi)加入或取出1mm左右深的水，觀察活塞及液位的變化 ）參考答案：因滑動摩擦力 &5，故可忽略而不計.如第三次實驗，此時 =19.6cm，當向測壓管內(nèi)注入 1mm左右深的水時，活塞所受的 靜壓力增大，約為射流沖擊力的5。假如活動摩擦

6、力大于此值，則活塞不會作軸向移動，亦即乞“變?yōu)?.7cm左右，并保持不變，然而實際上，此時活塞很敏感地作左右移動，自動調(diào) 整測壓管水位直至 由e仍恢復到19.6cm為止。這表明活塞和活塞套之間的軸向動摩擦力幾乎 為零，故可不予考慮。5、 若不為零，會對實驗結(jié)果帶來什么影響？試結(jié)合實驗步驟7的結(jié)果予以說明。參考答案：按實驗步驟7取下帶翼輪的活塞，使射流直接沖擊到活塞套內(nèi)，便可呈現(xiàn)出回流與x方向的夾角 %大于90°（其巧f不為零）的水力現(xiàn)象。本實驗測得淳可“135°,作用于活塞套圓 心處的水深祝=&曷皿，管嘴作用水頭 丑n = 2W父幽。而相應(yīng)水流條件下，在取下帶 翼輪的活塞前，*遍二°，知=19.&秫。表明為七若不為零,對動量立影響甚大。因為巧"不為零，則動量方程變