動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)3動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?.了解活塞式動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)儀的構(gòu)造，原理及使用方法。2.測(cè)定射流的動(dòng)量修正系數(shù)。實(shí)驗(yàn)原理恒定總流的動(dòng)量方程為（4-1）圖4-1是水流沖擊帶活賽和翼片的抗沖平板的情況。忽略摩擦阻力的水平分力，則方向的動(dòng)量方程可寫(xiě)成（4-2）整理上式得（4-3）圖4-1式中，為作用在該脫離體上所有外力在方向的投影和；為作用在活塞形心處的水深；為活塞的直徑；為射流流量；為方向的射流速度；為動(dòng)量修正系數(shù)，表示單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)斷面的實(shí)際動(dòng)量與單位時(shí)間內(nèi)相應(yīng)斷面平均流速通過(guò)的動(dòng)量的比值。實(shí)驗(yàn)中，只要測(cè)量出和活塞形心處的水深，由給定的管嘴直徑和活塞直徑代入上式，便可求出射流的動(dòng)量修正系數(shù)值。實(shí)驗(yàn)裝置和量測(cè)儀器實(shí)驗(yàn)裝置如圖4-2所示。該實(shí)驗(yàn)裝置由自循環(huán)供水箱、恒壓水箱、管嘴、帶活塞和翼片的抗沖平板、測(cè)壓管、水位調(diào)節(jié)閥、可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器、回水管等組成。測(cè)量?jī)x器為量筒、秒表、有機(jī)玻璃標(biāo)尺。其中測(cè)量測(cè)壓管水頭的有機(jī)玻璃標(biāo)尺的零點(diǎn)已固定在活塞的圓心處，因此，只要測(cè)出液面標(biāo)尺讀數(shù)，即為作用在活塞形心處的水深。圖4-3是帶活塞和翼片的抗沖平板的活塞退出活塞套的示意圖。由圖中可以看出，活塞中心設(shè)有一細(xì)導(dǎo)水管，進(jìn)口段位于平板中心，出口方向與軸向垂直。在平板上設(shè)有翼片，活塞套上設(shè)有窄槽。當(dāng)水流從管嘴射出時(shí)，在射流沖擊力作用下，水流經(jīng)導(dǎo)水管向測(cè)壓管內(nèi)加水。為了自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)壓管內(nèi)的水位，以使活塞的平板受力平衡并減小摩擦阻力對(duì)活塞的影響，本實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用了自動(dòng)控制的反饋原理和動(dòng)摩擦減阻技術(shù)。當(dāng)射流沖擊力大于測(cè)壓管內(nèi)水柱對(duì)活塞的壓力時(shí)，活塞內(nèi)移，窄槽關(guān)小，水流外溢減小，使測(cè)壓管內(nèi)水位升高，水壓力增大。反之，活塞外移，窄槽開(kāi)大，水流外溢增多，測(cè)管內(nèi)水位降低，水壓力減小。在恒定射流沖擊下，經(jīng)短時(shí)段的自動(dòng)調(diào)整，即可達(dá)到射流沖擊力和水壓力的平衡狀態(tài)。這時(shí)活塞處在半進(jìn)半出，窄槽部分開(kāi)起的位置上，由導(dǎo)水管流進(jìn)測(cè)壓管的水量和由窄槽外溢的水量相等。由于平板上設(shè)有翼片，在水流沖擊下，平板帶動(dòng)活塞旋轉(zhuǎn)，因而克服了活塞在沿軸向滑移時(shí)的靜摩擦力。圖4-2動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)裝置圖4-3動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)的方法步驟1.熟悉實(shí)驗(yàn)裝置各部分名稱(chēng)，結(jié)構(gòu)特征，作用性能，記錄有關(guān)常數(shù)。2.開(kāi)啟水泵，3.調(diào)整測(cè)壓管位置。待恒壓水箱滿(mǎn)頂溢流后，松開(kāi)測(cè)壓管固定螺絲，調(diào)整方位，要求測(cè)壓管垂直，螺絲對(duì)準(zhǔn)十子中心，使活塞轉(zhuǎn)動(dòng)松快，然后旋轉(zhuǎn)螺絲固定好。4.測(cè)讀活塞形心處的水深?；钊涡奶幍牧泓c(diǎn)已固定在與活塞圓心相連的標(biāo)尺上，當(dāng)測(cè)壓管內(nèi)液面穩(wěn)定后，記下測(cè)壓管內(nèi)液面的標(biāo)尺讀數(shù)即為值。5.測(cè)量流量。在上回水管的出口處測(cè)量射流的流量。測(cè)量流量時(shí)可用量筒和秒表，通過(guò)活動(dòng)漏斗接水，求其體積，用體積除以時(shí)間即為流量。也可用重量法或其它電測(cè)方法測(cè)量流量。6.改變水頭重復(fù)實(shí)驗(yàn)。調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿改變管嘴的作用水頭，待水頭穩(wěn)定后，按第4至第5步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。7.實(shí)驗(yàn)完后將儀器恢復(fù)原狀。數(shù)據(jù)處理與成果分析已知數(shù)據(jù)：管嘴內(nèi)徑d=1.190cm；活塞直徑D=1.990cm；管嘴面積a=1.140cm2；活塞面積A=3.157cm2。1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算成果測(cè)次流量Qcm3/s活塞作用水頭hccm管嘴作用水頭H0cm流速vm/s動(dòng)量修正系數(shù)1250.518.2302.201.0232192.910.8001.691.024測(cè)次體積時(shí)間管嘴作用水頭H0cm活塞作用水頭hccm流量Qcm3/s流速vm/s動(dòng)量修正系數(shù)14.22717.024.73324.52.成果分析（1）動(dòng)量修正系數(shù)對(duì)于紊流來(lái)說(shuō)，在一般的漸變流動(dòng)中，在層流中，。實(shí)驗(yàn)是否在這個(gè)范圍內(nèi)，如不附合，試分析原因。答：實(shí)測(cè)為1.023和1.024，符合預(yù)期值。（2）水流沖擊帶有翼片的抗沖平板時(shí)，帶翼片的平板在射流作用下獲得力矩，這對(duì)分析射流沖擊無(wú)翼片的平板沿x方向的動(dòng)量方程有無(wú)影響？為什么？答：無(wú)影響。因帶翼片的平板垂直于x軸，作用在軸心上的力矩T是有射流沖擊平板產(chǎn)生的，但不會(huì)產(chǎn)生x方向的附加力，也不會(huì)產(chǎn)生x方向的流速分量，所以x方向的動(dòng)量方程與平板上設(shè)不設(shè)翼片無(wú)關(guān)。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意事項(xiàng)1.當(dāng)水流沖擊活塞時(shí)，如果活塞不轉(zhuǎn)動(dòng)，用小棍將活塞撥動(dòng)一下，即可轉(zhuǎn)動(dòng)。2.實(shí)驗(yàn)時(shí)水箱的