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合肥學(xué)院模塊化教學(xué)改革系列教材
流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)
劉明銀編著
合肥學(xué)院流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室
2020年9月10日
目錄
㈠流體靜力學(xué)綜合型實(shí)驗(yàn)..................................1
㈡恒定總流伯努利方程綜合性實(shí)驗(yàn).........................9
㈢動(dòng)量定律綜合型實(shí)驗(yàn)..................................36
㈣畢托管測(cè)速與修正因數(shù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn).........................63
㈤雷諾實(shí)驗(yàn)............................................30
閑文丘里綜合型實(shí)驗(yàn).....................................21
(七)沿程水頭損失實(shí)驗(yàn).....................................56
(2局部水頭損失實(shí)驗(yàn).....................................49
(加孔口出流與管嘴出流實(shí)驗(yàn)...............................43
㈠流體靜力學(xué)綜合型實(shí)驗(yàn)
一'實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/p>
1.掌握用測(cè)壓管測(cè)量流體靜壓強(qiáng)的技能;
2.驗(yàn)證不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程;
3.測(cè)定油的密度;
4.通過(guò)對(duì)諸多流體靜力學(xué)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)觀察分析,加深流體靜力學(xué)基本概念理
解,提高解決靜力學(xué)實(shí)際問(wèn)題的能力。
二、實(shí)驗(yàn)裝置
1.實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖
實(shí)驗(yàn)裝置及各部分名稱如圖1所示。
圖.1流體靜力學(xué)綜合型實(shí)驗(yàn)裝置圖
1.測(cè)壓管2.帶標(biāo)尺測(cè)壓管3.連通管4.通氣閥5.加壓打氣球
6.真空測(cè)壓管7.截止閥8.U型測(cè)壓管9.油柱10.水柱11.減壓放水閥
說(shuō)明:下述中的儀器部件編號(hào)均指實(shí)驗(yàn)裝置圖中的編號(hào),如測(cè)管2即為圖1中
“2.帶標(biāo)尺測(cè)壓管”。后述各實(shí)驗(yàn)中述及的儀器部件編號(hào)也均指相應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置圖中
的編號(hào)。
2.裝置說(shuō)明
(1)流體測(cè)點(diǎn)靜壓強(qiáng)的測(cè)量方法之-----測(cè)壓管
流體的流動(dòng)要素有壓強(qiáng)、水位、流速、流量等。壓強(qiáng)的測(cè)量方法有機(jī)械式測(cè)量
方法與電測(cè)法,測(cè)量的儀器有靜態(tài)與動(dòng)態(tài)之分。測(cè)量流體點(diǎn)壓強(qiáng)的測(cè)壓管屬機(jī)械式
靜態(tài)測(cè)量?jī)x器。測(cè)壓管是一端連通于流體被測(cè)點(diǎn),另一端開口于大氣的透明管,適
用于測(cè)量流體測(cè)點(diǎn)的靜態(tài)低壓范圍的相對(duì)壓強(qiáng),測(cè)量精度為1mm。測(cè)壓管分直管
型和“U”型。直管型如圖1中管2所示,其測(cè)點(diǎn)壓強(qiáng)〃h為測(cè)壓管液面至
測(cè)點(diǎn)的豎直高度?!癠”型如圖中管1與管8所示。直管型測(cè)壓管要求液體測(cè)點(diǎn)的
絕對(duì)壓強(qiáng)大于當(dāng)?shù)卮髿鈮?,否則因氣體流入測(cè)點(diǎn)而無(wú)法測(cè)壓;“U”型測(cè)壓管可測(cè)
量液體測(cè)點(diǎn)的負(fù)壓,例如管1中當(dāng)測(cè)壓管液面低于測(cè)點(diǎn)時(shí)的情況;“U”型測(cè)壓管
還可測(cè)量氣體的點(diǎn)壓強(qiáng),如管8所示,一般“U”型管中為單一液體(本裝置因其
它實(shí)驗(yàn)需要在管8中裝有油和水兩種液體),測(cè)點(diǎn)氣壓為Ah為“U”型
測(cè)壓管兩液面的高度差,當(dāng)管中接觸大氣的自由液面高于另一液面時(shí)Ah為“+”,
反之Ah為由于受毛細(xì)管影響,測(cè)壓管內(nèi)徑應(yīng)大于8~10mm。本裝置采用毛
細(xì)現(xiàn)象弱于玻璃管的透明有機(jī)玻璃管作為測(cè)壓管,內(nèi)徑為8mm,毛細(xì)高度僅為1mm
左右。
(2)恒定液位測(cè)量方法之-----連通管
測(cè)量液體的恒定水位的連通管屬機(jī)械式靜態(tài)測(cè)量?jī)x器。連通管是一端連接于被
測(cè)液體,另一端開口于被測(cè)液體表面空腔的透明管,如管3所示。對(duì)于敞口容器中
的測(cè)壓管也是測(cè)量液位的連通管。連通管中的液體直接顯示了容器中的液位,用
mm刻度標(biāo)尺即可測(cè)讀水位值。本裝置中連通管與各測(cè)壓管同為等徑透明有機(jī)玻璃
管。液位測(cè)量精度為1mm。
(3)所有測(cè)管液面標(biāo)高均以帶標(biāo)尺測(cè)壓管2的零點(diǎn)高程為基準(zhǔn);
(4)測(cè)點(diǎn)B、C、D位置高程的標(biāo)尺讀數(shù)值分別以VB、VC、VD表示,若同時(shí)
取標(biāo)尺零點(diǎn)作為靜力學(xué)基本方程的基準(zhǔn),則VB、VC、VD亦為zB、zC、zD;
(5)本儀器中所有閥門旋柄均以順管軸線為開。
3.基本操作方法:
(1)設(shè)置pO=O條件。打開通氣閥4,此時(shí)實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)壓強(qiáng)pO=O。
(2)設(shè)置pO>0條件。關(guān)閉通氣閥4、放水閥11,通過(guò)加壓打氣球5對(duì)裝置打
氣,可對(duì)裝置內(nèi)部加壓,形成正壓;
2
(3)設(shè)置pO<0條件。關(guān)閉通氣閥4、加壓打氣球5底部閥門,開啟放水閥11
放水,可對(duì)裝置內(nèi)部減壓,形成真空。
(4)水箱液位測(cè)量。在p0=0條件下讀取測(cè)管2的液位值,即為水箱液位值。
三、實(shí)驗(yàn)原理
1.在重力作用下不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程
2_|_=C
—pg或P=Po+刖
式中:
Z——被測(cè)點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)面的位置高度;
P——被測(cè)點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)(用相對(duì)壓強(qiáng)表示,以下同);
pO------水箱中液面的表面壓強(qiáng);
p——液體密度;
h——被測(cè)點(diǎn)的液體深度。
2.油密度測(cè)量原理
方法一:測(cè)定油的密度°。,簡(jiǎn)單的方法是利用圖1實(shí)驗(yàn)裝置的U型測(cè)壓管8,
再另備一根直尺進(jìn)行直接測(cè)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)需打開通氣閥4,使p0=0。若水的密度應(yīng)
為已知值,如圖2所示,由等壓面原理則有
P.H
(a)(b)
圖2油的密度測(cè)量方法-圖3油密度測(cè)量方法二
方法二:不另備測(cè)量尺,只利用圖1中測(cè)管2的自帶標(biāo)尺測(cè)量。先用加壓打氣
球5打氣加壓使U型測(cè)壓管8中的水面與油水交界面齊平,如圖3(a)所示,有
3
A)i=P、、g%=P<、gH
再打開減壓放水閥11降壓,使U型測(cè)壓管8中的水面與油面齊平,如圖3(b)
所示,有
Pm=-P.gk=pogH-p^gH
聯(lián)立兩式則有
Pw4+為
四'實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法
1.定性分析實(shí)驗(yàn)
(1)測(cè)壓管和連通管判定。
按測(cè)壓管和連通管的定義,實(shí)驗(yàn)裝置中管1、2、6、8都是測(cè)壓管,當(dāng)通氣閥
關(guān)閉時(shí),管3無(wú)自由液面,是連通管。
(2)測(cè)壓管高度、壓強(qiáng)水頭、位置水頭和測(cè)壓管水頭判定。
測(cè)點(diǎn)的測(cè)壓管高度即為壓強(qiáng)水頭2,不隨基準(zhǔn)面的選擇而變,位置水頭z和
P8
測(cè)壓管水頭z+2隨基準(zhǔn)面選擇而變。
Pg
(3)觀察測(cè)壓管水頭線。
測(cè)壓管液面的連線就是測(cè)壓管水頭線。打開通氣閥4,此時(shí)“0=0,那么管
1、2、3均為測(cè)壓管,從這三管液面的連線可以看出,對(duì)于同一靜止液體,測(cè)管水
頭線是一根水平線。
(4)判別等壓面。
關(guān)閉通氣閥4,打開截止閥7,用打氣球稍加壓,使匹為0.02m左右,判別
Pg
下列幾個(gè)平面是不是等壓面;
a.過(guò)C點(diǎn)作一水平面,相對(duì)管1、2、8及水箱中液體而言,這個(gè)水平面是不
是等壓面?
b.過(guò)U型管8中的油水分界面作一水平面,對(duì)管8中液體而言,這個(gè)水平面
是不是等壓面?
c.過(guò)管6中的液面作一水平面,對(duì)管6中液體和方盒中液體而言,該水平面
是不是等壓強(qiáng)?
4
根據(jù)等壓面判別條件:質(zhì)量力只有重力、靜止、連續(xù)、均質(zhì)、同一水平面。可
判定上述b、c是等壓面。在a中,相對(duì)管1、2及水箱中液體而言,它是等壓面,
但相對(duì)管8中的水或油來(lái)講,它都不是同一等壓面。
(5)觀察真空現(xiàn)象。
打開放水閥11減低箱內(nèi)壓強(qiáng),使測(cè)管2的液面低于水箱液面,這時(shí)箱體內(nèi)
〃。<0,再打開截止閥7,在大氣壓力作用下,管6中的液面就會(huì)升到一定高度,說(shuō)
明箱體內(nèi)出現(xiàn)了真空區(qū)域(即負(fù)壓區(qū)域)。
(6)觀察負(fù)壓下管6中液位變化
關(guān)閉通氣閥4,開啟截止閥7和放水閥11,待空氣自管2進(jìn)入圓筒后,觀察管
6中的液面變化。
2.定量分析實(shí)驗(yàn)
(1)測(cè)點(diǎn)靜壓強(qiáng)測(cè)量。
根據(jù)基本操作方法,分別在po=O、po>O、po<0與PB<0條件下測(cè)量水箱液
面標(biāo)高和測(cè)壓管2液面標(biāo)高VH,分別確定測(cè)點(diǎn)A、B、C、。的壓強(qiáng)外、PB、pc、
PD。
(2)油的密度測(cè)定拓展實(shí)驗(yàn)
按實(shí)驗(yàn)原理,分別用方法一與方法二測(cè)定油的容重。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析參考五。
五、數(shù)據(jù)處理及成果要求
1.記錄有關(guān)信息及實(shí)驗(yàn)常數(shù)
實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱:流體靜力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào):
實(shí)驗(yàn)者:實(shí)驗(yàn)日期:
各測(cè)點(diǎn)高程為:VB=1.8xl0-2m.Vc=-2.7xlO-2m.Vp=-5.7xlO-2m
基準(zhǔn)面選在2號(hào)管標(biāo)尺零點(diǎn)上zc=-2.7xlO-2m^ZD=-5.7x10-2m
2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算結(jié)果(參表1,表2)
3.成果要求
(1)回答定性分析實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問(wèn)題。
(2)由表中計(jì)算的zC+紅、z°+包,驗(yàn)證流體靜力學(xué)基本方程。
pgpg
5
(3)測(cè)定油的密度,對(duì)兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)果作以比較。
六、分析思考題
1.相對(duì)壓強(qiáng)與絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)與真空度之間有什么關(guān)系?測(cè)壓管能測(cè)量
何種壓強(qiáng)?
答:①絕對(duì)壓強(qiáng)是以絕對(duì)零壓為起點(diǎn)計(jì)算的壓強(qiáng)或完全真空狀態(tài)下的壓強(qiáng)為基
準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算的壓強(qiáng)。常用凡bs表示。
相對(duì)壓強(qiáng),或稱為表壓強(qiáng),簡(jiǎn)稱表壓,是指以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮簠^(qū)為基準(zhǔn)計(jì)算的
壓強(qiáng)。常用p表示。當(dāng)所測(cè)量的系統(tǒng)的壓強(qiáng)等于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簳r(shí),壓強(qiáng)表的指
針指零,即表壓為零。
絕對(duì)壓強(qiáng)恒大于等于零,而相對(duì)壓強(qiáng)值可正可負(fù)可為零。
兩者的關(guān)系為P=Pabs-Pa
②真空度P、,,當(dāng)被測(cè)量的系統(tǒng)的絕對(duì)壓強(qiáng)小于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簳r(shí),當(dāng)時(shí)當(dāng)
地的大氣壓與系統(tǒng)絕對(duì)壓之差,稱為真空度。此時(shí)所用的測(cè)壓儀表稱為真空表。真
空度可用水柱高度來(lái)表示,即pv=-〃=2g/2v(式中瓦為真空高度)
P=Pabs'Pa=-Pv
由此可知:
系統(tǒng)加大氣壓強(qiáng)時(shí),絕對(duì)壓強(qiáng)=大氣壓強(qiáng)+相對(duì)壓強(qiáng)
系統(tǒng)K大氣壓強(qiáng)時(shí),絕對(duì)壓強(qiáng)=大氣壓強(qiáng)-真空度
③測(cè)壓管能測(cè)量相對(duì)壓強(qiáng)。
2.測(cè)壓管太細(xì),對(duì)測(cè)壓管液面讀數(shù)造成什么影響?
答:設(shè)被測(cè)液體為水,測(cè)壓管太細(xì),測(cè)壓管液面因毛細(xì)現(xiàn)象而升高,造成測(cè)量
誤差,毛細(xì)高度由下式計(jì)算
,4。cos。
h=-----
dpg
式中,b為表面張力系數(shù);P為液體的密度;a為測(cè)壓管的內(nèi)徑;〃為毛細(xì)升高。
常溫=20℃)的水,b=0.0728N/m,pg=9.8kN/m3□水與玻璃的浸潤(rùn)角。很
小,可認(rèn)為cos6=1.0。于是有
297
h-——(h>d單位均為mm)
d
一般來(lái)說(shuō),當(dāng)玻璃測(cè)壓管的內(nèi)徑大于10mm時(shí),毛細(xì)影響可忽略不計(jì)。另外,當(dāng)
6
水質(zhì)不潔時(shí),b減小,毛細(xì)高度亦較凈水?。划?dāng)采用有機(jī)玻璃作測(cè)壓管時(shí),浸潤(rùn)角
e較大,其〃較普通玻璃管小。
3.本儀器測(cè)壓管內(nèi)徑為0.8X10-2m,圓筒內(nèi)徑為2.0X10」m,儀器在加氣增
壓后,水箱液面將下降b而測(cè)壓管液面將升高H,實(shí)驗(yàn)時(shí),若近似以8=0時(shí)的水
箱液面讀值作為加壓后的水箱液位值,那么測(cè)量誤差5/H為多少?
答:加壓后,水箱液面比基準(zhǔn)面下降了6,而同時(shí)測(cè)壓管1、2的液面各比基
準(zhǔn)面升高了“,由水量平衡原理則有
本儀器儀4=0.8x10-2m,D=2.0xl()Tm
故%=0.0032
于是相對(duì)誤差£有
―0.0032
H+SH+31+6/”1+0.0032''
因此可忽略不計(jì)。
對(duì)單根測(cè)壓管的容器若有D/d<10或?qū)筛鶞y(cè)壓管的容器。/dW7時(shí),便可使
<0.01o
七'注意事項(xiàng)
1.用打氣球加壓、減壓需緩慢,以防液體溢出及油柱吸附在管壁上;打氣后
務(wù)必關(guān)閉打氣球下端閥門,以防漏氣。
2.真空實(shí)驗(yàn)時(shí),放出的水應(yīng)通過(guò)水箱頂部的漏斗倒回水箱中。
3.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,裝置的氣密性要求保持良好。
7
表1流體靜壓強(qiáng)測(cè)量記錄及計(jì)算表
壓強(qiáng)水頭測(cè)壓管水頭
次水箱液面測(cè)壓管
實(shí)驗(yàn)條件序液面H
VoV274.PD
—=V?-Vfl—=V?-VDz。+一
/(10-2m)/(10-2m)pgpgpgpgpgPg
/(10-2m)/(10-2m)/(10-2m)/(102m)/(102m)/(102m)
po=0114.114.1012.316.819.814.114.1
114.123.79.621.926.429.423.723.7
po>O
213.818.34.516.521.024.018.318.3
povO114.112.0-2.110.214.717.712.012.0
(其中一次
214.01.2-12.8-0.63.96.9L21.2
PB<0)
表2油的密度測(cè)定記錄及計(jì)算表
水箱液面測(cè)壓管2液面p。__
4=▽“一▽()Az%
次序VoVpw
H/(102m)/(102m)/(10-2m)/(102m)R+%
條/(102m)/(W2m)
件
/
po>O,且U型114.123.79.6
管中水面與油214.123.659.659.6
水交界面齊平
314.123.79.6包=0.82
P
114.112.02.1K
po<O,且U型
管中水面與油214.112.02.12.1
面齊平
314.112.05z2.05
8
㈡恒定總流伯努利方程綜合性實(shí)驗(yàn)
一'實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/p>
1.通過(guò)定性分析實(shí)驗(yàn),提高對(duì)動(dòng)水力學(xué)諸多水力現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)分析能力;
2.通過(guò)定量測(cè)量實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步掌握有壓管流中動(dòng)水力學(xué)的能量轉(zhuǎn)換特性,驗(yàn)
證流體恒定總流的伯努利方程,掌握測(cè)壓管水頭線的實(shí)驗(yàn)測(cè)量技能與繪制
方法;
3.通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),訓(xùn)練理論分析與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的科研能力。
二、實(shí)驗(yàn)裝置
1.實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖
實(shí)驗(yàn)裝置及各部分名稱如圖1所示。
圖1伯努利方程綜合性實(shí)驗(yàn)裝置圖
1.自循環(huán)供水器2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)3.可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器3.溢流板5.穩(wěn)水孔板
6.恒壓水箱7.實(shí)驗(yàn)管道8.測(cè)壓點(diǎn)①??9.彎針畢托管10.測(cè)壓計(jì)
11.滑動(dòng)測(cè)量尺12.測(cè)壓管①13.實(shí)驗(yàn)流量調(diào)節(jié)閥14.回水漏斗
15.穩(wěn)壓筒16.傳感器17.智能化數(shù)顯流量?jī)x
-9-
2.裝置說(shuō)明
(1)流量測(cè)量一一智能化數(shù)顯流量?jī)x
智能化數(shù)顯流量?jī)x系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)配套流量計(jì)、穩(wěn)壓筒15、高精密傳感
器16和智能化數(shù)顯流量?jī)x17(含數(shù)字面板表及A/D轉(zhuǎn)換器)。該流量?jī)x為管道式
瞬時(shí)流量?jī)x,測(cè)量精度一級(jí)。
流量?jī)x的使用方法,需先排氣調(diào)零,待水箱溢流后,間歇性全開、全關(guān)管道
出水閥13數(shù)次,排除連通管內(nèi)氣泡。再全關(guān)閥13,待穩(wěn)定后將流量?jī)x調(diào)零。測(cè)流
量時(shí),水流穩(wěn)定后,流量?jī)x所顯示的數(shù)值即為瞬時(shí)流量值(以下實(shí)驗(yàn)類同)。若需
詳細(xì)了解流量?jī)x性能請(qǐng)見說(shuō)明書。
(2)測(cè)流速一一彎針管畢托管
彎針管畢托管用于測(cè)量管道內(nèi)的點(diǎn)流速,原理見實(shí)驗(yàn)教材第2章2.3.3。為減
小對(duì)流場(chǎng)的干擾,本裝置中的彎針
直徑為(()1.6x1.2mm(外徑x內(nèi)徑)。
實(shí)驗(yàn)表明只要開孔的切平面與來(lái)流迎流面
方向垂直,彎針管畢托管的彎角從9290M8()開小孔
u。
u
管端
90。~180。均不影響測(cè)流速精度,如?一
封閉
圖2所示。圖2彎針管畢托管類型
(3)本儀器測(cè)壓點(diǎn)有兩種:
1)畢托管測(cè)壓點(diǎn),圖1中標(biāo)號(hào)為①、⑥、⑧、。、Q、?、?(后述力口*
表示),與測(cè)壓計(jì)的測(cè)壓管連接后,用以測(cè)量畢托管探頭對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的總水頭值,近似
替代所在斷面的平均總水頭值,可用于定性分析,但不能用于定量計(jì)算;
2)普通測(cè)壓點(diǎn),圖1中標(biāo)號(hào)為②、③、④、⑤、⑦、⑨、⑩、?、Q、?、
。、。,與測(cè)壓計(jì)的測(cè)壓管連接后,用以測(cè)量相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的測(cè)壓管水頭值。
(4)測(cè)點(diǎn)⑥*、⑦所在喉管段直徑為小,測(cè)點(diǎn)?*、(D所在擴(kuò)管段直徑為出,
其余直徑均為4。
3.基本操作方法
(1)測(cè)壓管與穩(wěn)壓筒的連通管排氣。打開開關(guān)供水,使水箱充水,待水箱溢
流,間歇性全開、全關(guān)管道出水閥13數(shù)次,直至連通管及實(shí)驗(yàn)管道中無(wú)氣泡滯留
-10-
即可。再檢查調(diào)節(jié)閥關(guān)閉后所有測(cè)壓管水面是否齊平,如不平則需查明故障原因
(例連通管受阻、漏氣或夾氣泡等)并加以排除,直至調(diào)平。
(2)恒定流操作。全開調(diào)速器,此時(shí)水箱保持溢流,閥門13開度不變情況
下,實(shí)驗(yàn)管道出流為恒定流。
(3)非恒定流操作。調(diào)速器開、關(guān)過(guò)程中,水箱6無(wú)溢流情況下,實(shí)驗(yàn)管道
出流為非恒定流。
(4)流量測(cè)量。實(shí)驗(yàn)流量用閥13調(diào)節(jié),記錄智能化數(shù)顯流量?jī)x的流量值。
三'實(shí)驗(yàn)原理
1.伯努利方程。在實(shí)驗(yàn)管路中沿管內(nèi)水流方向取“個(gè)過(guò)水?dāng)嗝?,在恒定流?dòng)
時(shí),可以列出進(jìn)口斷面(1)至另一斷面⑺的伯努利方程式(i=2,3…,n)
Pi必訴Pia/.
z.+-0-+=z;+上匚+-J-J-+h
Pg2gpg2g
取由=a2=a,…=1,選好基準(zhǔn)面,從已設(shè)置的各斷面的測(cè)壓管中讀出z+2值,
P8
測(cè)出通過(guò)管路的流量,即可計(jì)算出斷面平均流速u及對(duì),從而可得到各斷面測(cè)
2g
管水頭和總水頭。
2.過(guò)流斷面性質(zhì)。均勻流或漸變流斷面流體動(dòng)壓強(qiáng)符合靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律,
即在同一斷面上z+3=C,但在不同過(guò)流斷面上的測(cè)壓管水頭不同,
Pg
Z[+-^-wz,+2-;急變流斷面上z+-^—wC。
PgPSPg
四'實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法
1.定性分析實(shí)驗(yàn)
(1)驗(yàn)證同一靜止液體的測(cè)壓管水頭線是根水平線。
閥門全關(guān),穩(wěn)定后,實(shí)驗(yàn)顯示各測(cè)壓管的液面連線是一根水平線。而這時(shí)的
滑尺讀數(shù)值就是水體在流動(dòng)前所具有的總能頭。
(2)觀察不同流速下,某一斷面上水力要素變化規(guī)律。
以測(cè)點(diǎn)⑧*、⑨所在的斷面為例,測(cè)管⑨的液面讀數(shù)為該斷面的測(cè)壓管水頭。
測(cè)管⑧*連通畢托管,顯示測(cè)點(diǎn)的總水頭。實(shí)驗(yàn)表明,流速越大,水頭損失越大,
-11-
水流流到該斷面時(shí)的總水頭越小,斷面上的勢(shì)能亦越小。
(3)驗(yàn)證均勻流斷面上,動(dòng)水壓強(qiáng)按靜水壓強(qiáng)規(guī)律分布。
觀察測(cè)點(diǎn)②和③,盡管位置高度不同,但其測(cè)壓管的液面高度相同,表明
Z4—-——Co
pg
(4)觀察沿流程總能坡線的變化規(guī)律。
加大開度,使接近最大流量,若穩(wěn)定后各測(cè)管水位如圖3所示,圖中A-A
為管軸線。
圖3測(cè)壓管水位示例
縱觀帶畢托管的測(cè)點(diǎn)①*、⑥*、⑧*、誦*、?*、?*、Q*的測(cè)管水位(實(shí)
驗(yàn)時(shí)可加入雷諾實(shí)驗(yàn)用的紅色水,使這些管呈紅色,如圖3中以較深顏色表示的
測(cè)壓管),可見各測(cè)管的液面沿流程是逐漸降低而沒有升高的,表明總能量沿流程
只會(huì)減少,不會(huì)增加,能量損失是不可能逆轉(zhuǎn)的。
(5)觀察測(cè)壓管水頭線的變化規(guī)律。
總變化規(guī)律:縱觀測(cè)壓點(diǎn)②、④、⑤、⑦、⑨、?、。、?、。的測(cè)壓管水
位,可見沿流程有升也有降,表明測(cè)壓管水頭線沿流程可升也可降。
沿程水頭損失:從②、④、⑤點(diǎn)可看出沿程水頭損失的變化規(guī)律,等徑管道
上,距離相等,沿程損失相同。
勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)換:以測(cè)點(diǎn)⑤、⑦、⑨為例,測(cè)點(diǎn)所在流段上高程相等,管
徑先收縮后擴(kuò)大,流速由小增大再減小。測(cè)管⑤到測(cè)管⑦的液位發(fā)生了陡降,表
明水流從測(cè)點(diǎn)⑤斷面流到測(cè)點(diǎn)⑦斷面時(shí)有部分壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成了流速動(dòng)能。而測(cè)
管⑦到測(cè)管⑨測(cè)管水位回升了,這正和前面相反,說(shuō)明有部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)化成了壓
力勢(shì)能。這就清楚驗(yàn)證了動(dòng)能和勢(shì)能之間是可以互相轉(zhuǎn)化的,因而是可逆的。
-12-
位能和壓能的轉(zhuǎn)換:以測(cè)點(diǎn)⑨與。所在的兩斷面為例,由于二斷面的流速水
頭相等,測(cè)點(diǎn)⑨的位能較大,壓能(測(cè)管液位離管軸線的高度)很小,而測(cè)點(diǎn)等的
位能很小,壓能卻比⑨點(diǎn)大,這就說(shuō)明了水流從測(cè)點(diǎn)⑨斷面流到測(cè)點(diǎn)0斷面的過(guò)
程中,部分位能轉(zhuǎn)換成了壓能。
(6)利用測(cè)壓管水頭線判斷管道沿程壓力分布。
測(cè)壓管水頭線高于管軸線,表明該處管道處于正壓下;測(cè)壓管水頭線低于管
軸線,表明該處管道處于負(fù)壓下,出現(xiàn)了真空。高壓和真空狀態(tài)都容易使管道破
壞。實(shí)驗(yàn)顯示(參圖3),測(cè)點(diǎn)⑦的測(cè)管液面低于管軸線,說(shuō)明該處管段承受負(fù)壓
(真空);測(cè)壓管⑨的液位高出管軸線,說(shuō)明該處管段承受正壓。
2.定量分析實(shí)驗(yàn)一一伯努利方程驗(yàn)證與測(cè)壓管水頭線測(cè)量分析實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)方法與步驟:在恒定流條件下改變流量2次,其中一次閥門開度大到使。
號(hào)測(cè)管液面接近可讀數(shù)范圍的最低點(diǎn),待流量穩(wěn)定后,測(cè)記各測(cè)壓管液面讀數(shù),
同時(shí)測(cè)記實(shí)驗(yàn)流量(畢托管測(cè)點(diǎn)供演示用,不必測(cè)記讀數(shù))。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析
參考第五部分內(nèi)容。
3.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)一一改變水箱中的液位高度對(duì)喉管真空度影響的實(shí)驗(yàn)研究
為避免引水管道的局部負(fù)壓,可采取的技術(shù)措施有(a)減小流量;(b)增大喉管
管徑;(c)降低相應(yīng)管線的安裝高程;(d)改變水箱中的液位高度。下面分析后兩項(xiàng)。
對(duì)于措施(c),以本實(shí)驗(yàn)裝置為例(參圖4),可在水箱出口先接一下垂90。彎
管,后接水平段,將喉管的高程降至基準(zhǔn)高程0—0,使位能降低,壓能增大,從
而可能避免點(diǎn)⑦處的真空。該項(xiàng)措施常用于實(shí)際工程的管軸線設(shè)計(jì)中。
-13-
對(duì)于措施(d),不同供水系統(tǒng)調(diào)壓效果是不同的,需作具體分析。可通過(guò)理論
分析與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,確定改變作用水頭(如抬高或降低水箱的水位)
對(duì)管中某斷面壓強(qiáng)的影響情況。
本設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求利用圖1實(shí)驗(yàn)裝置,設(shè)計(jì)改變水箱中的液位高度對(duì)喉管真
空度影響的實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)。
理論分析與實(shí)驗(yàn)方法提示:
取基準(zhǔn)面0-0如圖4所示,圖中1-1、2-2、3-3分別為計(jì)算斷面1、2、3,計(jì)
算斷面1的計(jì)算點(diǎn)選在液面位置,計(jì)算斷面2、3的計(jì)算點(diǎn)選在管軸線上。水箱液
面至基準(zhǔn)面0-0的水深為人改變水箱中的液位高度對(duì)喉管真空度影響的問(wèn)題,實(shí)
際上就是Z2+五隨〃遞增還是遞減的問(wèn)題,可由d(z,+叫息加以判別。
PgPg/
列計(jì)算斷面1、2的伯努利方程(取。2=。3=1)有
因〃wl-2可表示成“wl-2=2
,2g
式中金1.2是管段1-2總水頭損失因數(shù),當(dāng)閥門開度不變時(shí),在〃的有限變化
范圍內(nèi),可設(shè)金1.2近似為常數(shù)。
又由連續(xù)性方程有
2g42g
故式⑴可變?yōu)?/p>
式中*/2g可由斷面1、3伯努利方程求得,即
//=Z3+(1+£I,3)舁
金1.3是全管道的總水頭損失因數(shù),當(dāng)閥門開度不變時(shí),在的有限變化范圍內(nèi),可
設(shè)費(fèi)1.3近似為常數(shù)。
由此得五=士二L,代入式⑵有
2g1+狐3
-14-
z/s啥y』懸)(4)
dG+p/pg):](4/3+41.2⑸
則
物■1+C..3
若1一(4/4)4+心2>0,則斷面2上的z+Pz.隨h同步遞增,反之,則遞減。
1+第3-Pg
若接近于0,則斷面2上的Z2+0?隨〃變化不明顯。
'Pg
實(shí)驗(yàn)中,先測(cè)計(jì)常數(shù)。3/小、/?和Z3各值,然后針對(duì)本實(shí)驗(yàn)裝置的恒定流情況,
測(cè)得某一大流量下Z2+三、第/2g、//2g等值,將各值代入式(2)、(3),可得各
Pg
管道阻力因數(shù)金L2和3.3。再將其代入式(5)得%與3,由此可得出改變水箱
oh
中的液位高度對(duì)喉管真空度影響的結(jié)論。
最后,利用變水頭實(shí)驗(yàn)可證明該結(jié)論是否正確。
五、數(shù)據(jù)處理及成果要求
1.記錄有關(guān)信息及實(shí)驗(yàn)常數(shù)
實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱:伯努利方程綜合性實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào):
實(shí)驗(yàn)者:實(shí)驗(yàn)日期:
均勻段4=1.37xl()-2m喉管段為=1.00x1()-2m擴(kuò)管段&=2.00xl(y2m
水箱液面高程Vo=50xl()-2m上管道軸線高程Vz=21xlO々m
(基準(zhǔn)面選在標(biāo)尺的零點(diǎn)上)
2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算結(jié)果
表1管徑記錄表
②⑥*⑧*⑩Q*?*
測(cè)點(diǎn)編號(hào)①*④⑤
③⑦⑨OOOOO
管徑d/KPm1.371.371.371.371.001.371.371.371.372.001.37
兩點(diǎn)間距
4466413.561029.51616
//W2m
-15-
表2測(cè)壓管水頭垢流量測(cè)記表(其中%=z,+2,單位lO2m,i為測(cè)點(diǎn)編號(hào))
Pg
實(shí)
驗(yàn)qv
hi力3/74hi119Aio/711h\3/115加7h\9
次/(10-6m3/s)
數(shù)
137.137.136.335.46.12123.115.817.38.311.43201.3
2
表3計(jì)算數(shù)值表
(1)流速水頭
qvi=V"t\=201.3%2=%〃2=
管徑d/(10-6m3/s)/(10-6m3/s)
2
/10-mAV爐12gAVd12g
42242-2
/10-m/(Wm/s)/102m/10m/(10m/s)/10-2m
1.371.474136.5779.517
LOO0.785256.34133.526
2.003.14264.0852.095
⑵總水頭M(其中q=Zj+a+絲上,單位Cm,i為測(cè)點(diǎn)編號(hào))
Pg2g
實(shí)
驗(yàn)%
H\7
HH445Hi”9W13W15
次2/(10-6m3/s)
數(shù)
146.6245.8244.9239.6330.5226.8217.8213.5012.52201.3
2
3.成果要求
(1)回答定性分析實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問(wèn)題。
(2)計(jì)算流速水頭和總水頭。見表3
(3)繪制上述成果中最大流量下的總水頭線和測(cè)壓管水頭線。(軸向尺寸參見
圖5,總水頭線和測(cè)壓管水頭線可以繪在圖5上)。如圖6所示
-16-
/mm
圖5繪制測(cè)壓管水頭線坐標(biāo)圖
(4)完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
答:本設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求利用圖1實(shí)驗(yàn)裝置,設(shè)計(jì)改變水箱中的液位高度對(duì)喉
管真空度影響的實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)原理:計(jì)算斷面如圖4所示,則有
Z2+0_=I(與U.
(a)
Pg42g
2
//=z+(l+<)^-
3cl3(b)
2g
3(Z?+-2/-g)_1(4/外)*+
(c)
1+C..3
式中式中的.2、的.3分別是管段1—2、管段1—3的總水頭損失因數(shù),當(dāng)閥門開度不變時(shí),在
力的有限變化范圍內(nèi),可設(shè)0.2、Q.3近似為常數(shù)。
若]_空至土>0,則斷面2上的Z2+三隨。同步遞增,反之,則遞減。
1+&L3-Pg
若接近于0,則斷面2上的Z2+g?隨〃變化不明顯。
Pg
實(shí)驗(yàn)方案:實(shí)驗(yàn)中,先測(cè)計(jì)常數(shù)必例、〃和Z3各值,然后針對(duì)本實(shí)驗(yàn)裝置的恒定流情況,測(cè)
得某一大流量下Z2+2?、江/2g、"32g等值,將各值代入式(a)、(b),可得各管道阻力
Pg
因數(shù)購(gòu),2和的.3。再將其代入式(C)得?Pg),由此可得出改變水箱中的液位高度對(duì)喉
,"2dh
管真空度影響的結(jié)論。
最后,利用變水頭實(shí)驗(yàn)可證明該結(jié)論是否正確。
-17-
實(shí)驗(yàn)測(cè)量:
因本實(shí)驗(yàn)儀4/a=1.37/1,Zi=50,Z3=-10Xl(y2m,而當(dāng)從=0時(shí),本實(shí)驗(yàn)的
22
(Z2+^/x?(g)=6X10-m,W/2g=33.19Xl(y2m,/2^=9.42X10-m,將各值
代入式(a)、(b),可得該管道阻力系數(shù)分別為久L2=L5,<C1,3=5.37O再將其代
入式(c)得
a(z2+P/^)=1_i.3r+i.i5=0267>0
d(M)1+5.37
結(jié)論:表明本實(shí)驗(yàn)管道喉管的測(cè)壓管水頭隨水箱水位同步升高。但因
a(Z2+p/°g)/d(A/i)接近于零,故水箱水位的升高對(duì)提高喉管的壓強(qiáng)(減小負(fù)壓)
效果不顯著。
變水頭實(shí)驗(yàn)證明以上結(jié)論:調(diào)節(jié)供水流量使水箱水位由低位到滿頂溢流緩慢變化,變化
22
水位值約為20X10-m,測(cè)點(diǎn)7的壓強(qiáng)水頭變化僅約為2X10-m,表明以上結(jié)論正確。
六'分析思考題
1.測(cè)壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢(shì)有何不同?為什么?
答:測(cè)壓管水頭線(P-P)沿程可升可降,線坡可正可負(fù)。而總水頭線(E
-E)沿程只降不升,線坡1>0。這是因?yàn)樗诹鲃?dòng)過(guò)程中,依據(jù)一定邊界條件,
動(dòng)能和勢(shì)能可相互轉(zhuǎn)換。如圖6所示,測(cè)點(diǎn)5至測(cè)點(diǎn)7,管漸縮,部分勢(shì)能轉(zhuǎn)換成
動(dòng)能,測(cè)壓管水頭線降低,4〉0。測(cè)點(diǎn)7至測(cè)點(diǎn)9,管漸擴(kuò),部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)換成
勢(shì)能,測(cè)壓管水頭線升高,JP<0o而能量方程旦=品+%_2,〃+2為損失能量,
是不可逆的,即恒有%_2>。,故/恒小于4,(E—E)線不可能回升。(E-E)
線下降的坡度越大,即J越大,表明單位流程上的水頭損失越大,圖上漸擴(kuò)段和閥
門等處,表明有較大的局部水頭損失存在。
-18-
2.閥門開大,使流量增加,測(cè)壓管水頭線有何變化?為什么?
答:有如下三個(gè)變化:
(1)流量增加,測(cè)壓管水頭線(P-P)總降落趨勢(shì)更顯著。這是因?yàn)闇y(cè)壓管水頭
22
”「=2+2=七-幺=七-』,任一斷面起始時(shí)的總水頭£及管道過(guò)流斷面面積
pg2g2gA-
A為定值時(shí),為增大,匕就增大,則Z+2必減小。而且隨流量的增加,阻力
2gpg
損失亦增大,管道任一過(guò)水?dāng)嗝嫔系目偹^E相應(yīng)減小,故Z+2的減小更顯著。
PS
(2)測(cè)壓管水頭線(P-P)的起落變化亦更為顯著。
pg2g2g2g2g
=(1+7苧
式中《為兩個(gè)斷面之間的損失因數(shù)。管中流速較大時(shí),0接近于常數(shù),又管道斷
面為定值,故外增大,A/7亦增大,(P-P)線的起落變化就更為顯著。
(3)測(cè)壓管水頭線離開總水頭線的距離更大,因?yàn)樵摼嚯x即為流速水頭。
3.由畢托管測(cè)量的總水頭線與按實(shí)測(cè)斷面平均流速繪制的總水頭線一般都有
差異,試分析其原因。
答:與畢托管相連接的測(cè)壓管有1、6、8、12、14、16和18管,稱總壓管。
總壓管液面的連線即為畢托管測(cè)量顯示的總水頭線,其中包含點(diǎn)流速水頭。而實(shí)
際測(cè)繪的總水頭是以實(shí)測(cè)的(Z+2)值加斷面平均流速水頭狀/2g繪制的。據(jù)經(jīng)
Pg
驗(yàn)資料,對(duì)于園管紊流,只有在離管壁約0.124的位置,其點(diǎn)流速方能代表該斷面
的平均流速。由于本實(shí)驗(yàn)畢托管的探頭通常布設(shè)在管軸附近,其點(diǎn)流速水頭大于
斷面平均流速水頭,所以由畢托管的探頭通常布設(shè)在管軸附近,其點(diǎn)流速水頭大
于斷面平均流速水頭,所以由畢托管測(cè)量顯示的總水頭線,一般比實(shí)際測(cè)繪的總
水頭線偏高。
因此,本實(shí)驗(yàn)由1、6、8、12、14、16和18管所顯示的總水頭線一般僅供定
性分析與討論,只有按實(shí)驗(yàn)原理與方法測(cè)繪總水頭線才更準(zhǔn)確。
4.為什么急變流斷面不能被選作能量方程的計(jì)算斷面?
-19-
答:由于能量方程推導(dǎo)時(shí)引入的限制條件中有“質(zhì)量力只有重力”和測(cè)壓管
水頭按靜水壓強(qiáng)分布。而在急變流斷面上其質(zhì)量力,除重力外,尚有離心慣性力;
且不按靜水壓強(qiáng)分布。如測(cè)點(diǎn)10、11在彎管的急變流斷面上,測(cè)壓管水頭差7.3
XW2m,可見急變流斷面上離心慣性力對(duì)測(cè)壓管水頭影響很大。故急變流斷面不
能選作能量方程的計(jì)算斷面。
七'注意事項(xiàng)
1.各自循環(huán)供水實(shí)驗(yàn)均需注意:計(jì)量后的水必須倒回原實(shí)驗(yàn)裝置的水斗內(nèi),以
保持自循環(huán)供水(此注意事項(xiàng)后述實(shí)驗(yàn)不再提示)。
2.穩(wěn)壓筒內(nèi)氣腔越大,穩(wěn)壓效果越好。但穩(wěn)壓筒的水位必須淹沒連通管的進(jìn)
口,以免連通管進(jìn)氣,否則需擰開穩(wěn)壓筒排氣螺絲提高筒內(nèi)水位;若穩(wěn)壓筒的水
位高于排氣螺絲口,說(shuō)明有漏氣,需檢查處理。
3.傳感器與穩(wěn)壓筒的連接管要確保氣路通暢,接管及進(jìn)氣口均不得有水體進(jìn)
入,否則需清除。
4.智能化數(shù)顯流量?jī)x開機(jī)后需預(yù)熱3~5分鐘。
-20-
㈢動(dòng)量定律綜合型實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/p>
1.通過(guò)定性分析實(shí)驗(yàn),加深動(dòng)量與流速、流量、出射角度、動(dòng)量矩等因素間
相關(guān)關(guān)系的了解;
2.通過(guò)定量測(cè)量實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步掌握流體動(dòng)力學(xué)的動(dòng)量守恒定理,驗(yàn)證不可壓
縮流體恒定總流的動(dòng)量方程,測(cè)定管嘴射流的動(dòng)量修正因數(shù);
3.了解活塞式動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)儀原理、構(gòu)造,啟發(fā)創(chuàng)新思維。
二'實(shí)驗(yàn)裝置
1.實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖
實(shí)驗(yàn)裝置及各部分名稱如圖1所示。
2
1
圖1動(dòng)量定律綜合型實(shí)驗(yàn)裝置圖
1.自循環(huán)供水器2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)3.水泵電源開關(guān)4.水位調(diào)節(jié)閥
5.恒壓水箱6.喇叭型進(jìn)口管嘴7.集水箱8.帶活塞套的測(cè)壓管
9.帶活塞和翼片的抗沖平板10.上回水管11.內(nèi)置式穩(wěn)壓筒12.傳感器
13.智能化數(shù)顯流量?jī)x
-21-
2.裝置結(jié)構(gòu)與工作原理
(1)智能化數(shù)顯流量?jī)x。
配置最新發(fā)明的水頭式瞬時(shí)智能化數(shù)顯流量?jī)x,測(cè)量精度一級(jí)。
使用方法:先調(diào)零,將水泵關(guān)閉,確保傳感器聯(lián)通大氣時(shí),將顯示值調(diào)零。
水泵開啟后,流量將隨水箱水位淹沒管嘴的高度而變,此時(shí)流量?jī)x顯示的數(shù)值即
為管嘴出流的瞬時(shí)流量值。
(2)測(cè)力機(jī)構(gòu)。測(cè)力機(jī)構(gòu)由帶活塞套并附有標(biāo)尺的測(cè)壓管8和帶活塞及翼片
的抗沖平板9組成。分部件示意圖如圖2(a)所示?;钊行脑O(shè)有一細(xì)導(dǎo)水管a,進(jìn)
口端位于平板中心,出口端伸出活塞頭部,出口方向與軸向垂直。在平板上設(shè)有
翼片b,活塞套上設(shè)有泄水窄槽c。
泄水窄槽c
圖2活塞構(gòu)造與受力分析
(2)工作原理。為了精確測(cè)量動(dòng)量修正因數(shù)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)。工作時(shí),活塞置于活塞套內(nèi),沿軸向可以自由滑
移。在射流沖擊力作用下,水流經(jīng)導(dǎo)水管a向測(cè)壓管8加水。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c關(guān)小,水流外溢減少,使測(cè)壓
管8水位升高,活塞所受的水壓力增大。反之,活塞外移,窄槽開大,水流外溢
增多,測(cè)壓管8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)
整后,活塞處在半進(jìn)半出、窄槽部分開啟的位置上,過(guò)。流進(jìn)測(cè)壓管的水量和過(guò)c
外溢的水量相等,測(cè)壓管中的液位達(dá)到穩(wěn)定。此時(shí),射流對(duì)平板的沖擊力和測(cè)壓
管中水柱對(duì)活塞的壓力處于平衡狀態(tài),如圖2(b)所示?;钊涡奶幩钔呖捎蓽y(cè)
壓管8的標(biāo)尺測(cè)得,由此可求得活塞的水壓力,此力即為射流沖擊平板的動(dòng)量力凡
由于在平衡過(guò)程中,活塞需要做軸向移動(dòng),為此平板上設(shè)有翼片兒翼片在水
-22-
流沖擊下帶動(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,提高了測(cè)
力機(jī)構(gòu)的靈敏度。本裝置還采用了雙平板狹縫出流方式,精確地引導(dǎo)射流的出流
方向垂直于來(lái)流方向,以確保也r=0。
3.基本操作方法
(1)測(cè)壓管定位。待恒壓水箱滿頂溢流后,松開測(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)十字中心,使活塞轉(zhuǎn)動(dòng)松快。然后旋轉(zhuǎn)螺絲固定好。
(2)恒壓水箱水位調(diào)節(jié)。旋轉(zhuǎn)水位調(diào)節(jié)閥4,可打開不同高度上的溢水孔蓋,調(diào)
節(jié)恒壓水箱5水位,管嘴的作用水頭改變。調(diào)節(jié)調(diào)速器,使溢流量適中,待水頭
穩(wěn)定后,即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
(3)活塞形心處水深瓦測(cè)量。標(biāo)尺的零點(diǎn)已固定在活塞園心的高程上。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),即為作用在活塞形心處的水深
心值。
(4)管嘴作用水頭測(cè)量。管嘴作用水頭是指水箱液面至管嘴中心的垂直深度。
在水箱的側(cè)面上刻有管嘴中心線,用直尺測(cè)讀水箱液面及中心線的值,其差值即
為管嘴作用水頭值。
(5)測(cè)量流量。記錄智能化數(shù)顯流量?jī)x的流量值。
三'實(shí)驗(yàn)原理
恒定總流動(dòng)量方程為
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