動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)

PAGEPAGE1不可壓縮流體定常流動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)班級(jí)學(xué)號(hào)______________姓名______________實(shí)驗(yàn)日期______________指導(dǎo)教師______________北京航空航天大學(xué)流體所不可壓縮流體定常流動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?．驗(yàn)證不可壓縮流體定常流的動(dòng)量方程；2．通過對(duì)動(dòng)量與流速、流量、出射角度、動(dòng)量矩等因素間相關(guān)性的分析研討，進(jìn)一步掌握流體動(dòng)力學(xué)的動(dòng)量守恒定理；3．了解活塞式動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)儀原理、構(gòu)造，進(jìn)一步啟發(fā)與培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力。二、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示：動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)裝置圖1自循環(huán)供水器2實(shí)驗(yàn)臺(tái)3可控硅無級(jí)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(cè)壓管9帶活塞和翼片的抗沖平板10上回水管式中：hc——作用在活塞形心處的水深；D——活塞的直徑；Q——射流流量；1——射流的速度；β1——?jiǎng)恿啃拚禂?shù)。實(shí)驗(yàn)中，在平衡狀態(tài)下，只要測(cè)得流量Q和活塞形心水深hc，由給定的管嘴直徑d和活塞直徑D，代入上式，便可測(cè)定射流的動(dòng)量修正系數(shù)β1值，并驗(yàn)證動(dòng)量定律。其中，測(cè)壓管的標(biāo)尺零點(diǎn)已固定在活塞的圓心處，因此液面標(biāo)尺讀數(shù)，即為作用在活塞形心處的水探。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1．準(zhǔn)備：熟悉實(shí)驗(yàn)裝置各部分名稱、結(jié)構(gòu)特征、作用性能，記錄有關(guān)常數(shù)。2．開啟水泵：打開調(diào)速器開關(guān)，水泵啟動(dòng)2～3分鐘后，關(guān)閉2～3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(cè)壓管位置：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。4．測(cè)讀水位：標(biāo)尺的零點(diǎn)已固定在活塞圓心的位置上。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hc值。5．測(cè)量流量：用體積法或重量法測(cè)流量時(shí)，每次時(shí)間要求大于10秒．均需重復(fù)測(cè)三次再取均值。6．改變水頭重復(fù)實(shí)驗(yàn)：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)調(diào)速器，使溢流量適中，待水頭穩(wěn)定后，按3-5步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。7．收拾實(shí)驗(yàn)臺(tái)，整理數(shù)據(jù)。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求簡要寫出實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟。記錄有關(guān)常數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)號(hào)No2；管嘴內(nèi)徑（cm）d＝1.185活塞直徑（cm）D=1.985實(shí)驗(yàn)參數(shù)記錄、計(jì)算表，并填入實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)測(cè)次重量W/kg時(shí)間T/s活塞作用水頭hc/cm流量Qcm3/s流速Vcm/s動(dòng)量力F/N動(dòng)量修正系數(shù)β1/cm2/s413.43413.5319.50253.806230.1320.5913781.012523.10913.7215.50226.603205.4660.4700691.009632.66713.707.80194.672176.5130.2365510.68844．取某一流量，給出控制體圖，闡明分析計(jì)算的過程。解：取第一次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算：流流速由及故六、實(shí)驗(yàn)分析與討論1．實(shí)測(cè)(平均動(dòng)量修正系數(shù))與公認(rèn)值β=(1．02～1．05)符合與否?如不符合，試分析原因．答：實(shí)測(cè)，與公認(rèn)值β=(1．02～1．05)不符合。由三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，，與公認(rèn)值β較接近，誤差較大。其可能原因是（1）第三次測(cè)量時(shí)流量過小，測(cè)量時(shí)間較短，因而誤差較大；（2）第三次測(cè)量時(shí)，水未充滿水管，管中出現(xiàn)大量大氣泡，流速極不穩(wěn)定，因而影響測(cè)量。2．帶翼片的平板在射流作用下獲得力矩．這對(duì)分析射流沖擊無翼片的平板沿x方向的動(dòng)量方程有無影響?為什么?答：無影響。因?yàn)閹б砥钠桨宕怪庇趚軸，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(dòng)量矩的差所致。即，式中Q——射流的流量；——入流速度在yz平面上的分速；——出流速度在yz平面上的分速；——入流速度與圓周切線方向的夾角，接近90°；——出流速度與圓周切線方向的夾角；——分別為內(nèi)、外圓半徑。該式表明力矩T恒與x方向垂直，動(dòng)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(huì)產(chǎn)生x方向的附加力，也不會(huì)影響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)翼片無關(guān)。