流体力学动量定理实验

更新时间:2023-03-11 13:11:01 阅读量: 教育文库 文档下载

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动量定理实验

一、 概述

动量定理指出:流体微团动量的变化率等于作用在该微团上所有外力的矢量和。即某控制体内的动量在时间dt内的增量等于作用在控制体上所有外力在dt时间内的总冲量。

水射流冲击平板和内半球是用来验证动量定理的一个很好实例,本实验仪则采用水射流冲击平板通过称重系统测出冲击力。

二、 实验目的:

1.测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。

2.测定动量修正系数,以实验分析射流出射角度与动量力的相关性

3.将测出的冲击力与用动量方程计算出的冲击力进行比较,加深对动量方程的理解。

三、 设备性能与主要技术参数

1、该实验装置主要由:流量计、水泵、实验水箱、管嘴、蓄水箱和平衡秤等组成。 2、流量计采用LZS-15(60-600)L/h。

3、水泵为增压泵,最高扬程:10m,最大流量:10L/min,转速2800r/min,输入功率90W。

4、量器为平衡杆秤,上面刻度每小各格为2mm,称上平衡游码为150g。

5、实验水箱由有机玻璃制成,顶部装有称重装置,内部则有实验平板与管嘴,其中管嘴距平板距离为40mm,管嘴的内径为9mm。 6、蓄水箱由PVC板焊制而成。容积:35L。

四、 实验原理

1、本实验装置给出计量杠杆为平衡杆称。 2、计算每个状态下的体积流量和质量流量

体积流量QV通过转子流量计直接得出读数,质量流量QM=ρW·QV其中水的密度ρW可根据水温查得。

3、计算每个状态下水射流冲击模型的当地速度u。

由公式u0=Qv/A0 (m/s)计算管嘴出口处的水流速度,其中A0为喷嘴出口截面积(m2)。在地心引力的作用下,水射流离开喷嘴后要减速,当水流射到模板上时,当地

速度u应根据垂直向上抛运动的公式进行修正,即:u=√u20-2gs,式中s为从喷嘴出口到模板实际接触距离。

LSGF五、实验流程图

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876543S211、水泵2、水箱3、喷管4、喷嘴5、水射流6、平板7、筒体8、平衡秤9、传感力10、平衡杆

自循环供水装置由增压水泵和蓄水箱组合而成。水泵的开启、流量大小的调节均由阀门控制。水流经供水管供给实验水箱,溢流水经回水管流回蓄水箱。流经管嘴的水流形成射流,冲击实验平板,抗冲平板在射流冲力处于平衡状态。即水流动量力F。冲击后的弃水经集水箱汇集后,再经上回水管流出,最后经回水管流回蓄水箱。

六、 实验方法与步骤:

1、准备熟悉实验装置各部分名称、结构特征、作用性能,记录有关常数。

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2、记录管嘴直径、实验模板直径和作用力力臂。 3、安装平面板,调节平衡锤位置,使杠杆处于水平状态

4、接通电源启动泵,打开泵出口阀,使水从管嘴内射向平板,导致计量杆的不平衡。记录下流量计的读数以及电子秤的读数。

6、重复步骤4,逐档调大进水流量,至少应调节5次这样就可以得到5个实验点。 7、测量实验水温并记录下来,通过水温查得实验时水的密度,便于计算质量流量。 8、关闭水泵,将水箱中水排空,关闭电源,结束实验。

七、 实验分析与讨论

1.记录有关常数。

管嘴内径d= cm,实验板直径D= cm,喷嘴出口距实验板距离s= cm。 2.设计实验参数记录、计算表,并填入实测数据。 3.取某一流量,绘出脱离体图,阐明分析计算的过程。 4. F实与F理有差异,除实验误差外还有什么原因?

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