《建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》 教案 7-11 7.2.4不可壓縮流體恒定流動的動量方程實(shí)驗(yàn)

不可壓縮流體恒定流動的動量方程實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄒ唬┦炀殤?yīng)用連續(xù)性方程、能量方程和管嘴出流的流量公式。（二）驗(yàn)證不可壓縮流體恒定流動的動量方程。實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)中，流體通過一管嘴射出沖擊墻面，因此流體射出后的速度可采用由能量方程推出的管嘴出流的流量和流速公式計算： （1） （2）不可壓縮流體恒定流動動量方程： （3）忽略滑動摩擦阻力，則REF_Ref10700\h式（3）左邊為：，右邊為：，則： （4） （5）式中——液體容重，Kg/m3；D——活塞直徑，cm；hc——活塞形心水深，cm；Q——管嘴出流量，即射流流量，m3/s；1——動量修正系數(shù)；——管嘴出流流速，即射流流速，m/s；——射流對活塞沖擊力，N；——液體密度，Kg/m3。實(shí)驗(yàn)中，在平衡狀態(tài)下，只要測得流量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，便可驗(yàn)證動量方程，并確定射流的動量修正系數(shù)值。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及裝置動量方程實(shí)驗(yàn)儀由自循環(huán)供水器（循環(huán)水泵）、恒壓水箱、溢流板、穩(wěn)水孔板、水位調(diào)節(jié)板、管嘴、帶活塞和翼片的抗沖平板、測壓管、可控硅無級調(diào)速器、接水盒、回水管等組成，如圖1所示。REF_Ref11177\h圖2為帶活塞和翼片的抗沖平板的活塞退出活塞套時的示意圖。由圖中看出，活塞中心設(shè)有一細(xì)小導(dǎo)水管a，進(jìn)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)有泄流槽孔c，后接測壓管。當(dāng)水從管嘴射出時，在射流沖擊力的作用下，水流經(jīng)過導(dǎo)水管a向測壓管內(nèi)注水。當(dāng)射流沖擊力大于測壓管內(nèi)水柱對活塞的壓力時，活塞內(nèi)移，槽孔c關(guān)小，水流外溢減少，使測壓管內(nèi)的水位上升，水壓力增大；反之，活塞外移，槽孔開大，水流外溢增多，測壓管內(nèi)的水位降低，水壓力減少。在恒定射流沖擊下，經(jīng)短時間的自動調(diào)整，即可達(dá)到射流沖擊力和水壓力的平衡狀態(tài)。圖1動量方程試驗(yàn)儀圖2帶活塞和翼片的抗沖平板實(shí)驗(yàn)步驟及方法①調(diào)整測壓管位置。待恒定水箱溢流后，松開測壓管固定螺絲，調(diào)整方位，要求測壓管垂直、螺絲對準(zhǔn)十字中心且十字中心水平線應(yīng)與標(biāo)尺零點(diǎn)重合，并使活塞轉(zhuǎn)動輕快，然后擰緊螺絲。②測讀水位。標(biāo)尺的零點(diǎn)已固定在活塞圓心的高程上。當(dāng)測壓管內(nèi)液面穩(wěn)定后，記錄測壓管內(nèi)液面標(biāo)尺讀數(shù)即hc值，以及恒定水箱液面讀數(shù)H。③測定流量。利用體積時間法，在上回水管的出口處測量射流流量。測流時間要求盡可能長。④根據(jù)測試數(shù)據(jù)現(xiàn)場計算結(jié)果，要求β1介于1.02~1.05間。⑤改變作用水頭重復(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，按上述步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。⑥實(shí)驗(yàn)完成后先關(guān)閉關(guān)閉電源，將儀器恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理①記錄實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)：管嘴內(nèi)徑d，活塞直徑D。②實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理見REF_Ref11317\h表1。表1動量方程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理表序號體積V時間t流量Q活塞作用水頭hc管嘴作用水頭H0射流流速動量力Fx動量修正系數(shù)管嘴流量系數(shù)12345實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析①動量修正系數(shù)是否等于1，為什么？②