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動(dòng)量方程實(shí)驗(yàn)

點(diǎn)擊次數(shù):9057更新時(shí)間:2015-07-15


一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>

1、測(cè)定水射流對(duì)平板的沖擊力,驗(yàn)證恒定流動(dòng)量方程并測(cè)定射流的動(dòng)量修正系數(shù)。

2、掌握實(shí)驗(yàn)的工作原理及動(dòng)量的測(cè)定方法。

二、實(shí)驗(yàn)裝置



工作原理:

自循環(huán)供水裝置由離心式水泵和蓄水箱組成。水泵的開啟、流量的大小的調(diào)節(jié)可由帶開關(guān)的流量調(diào)節(jié)器控制。水流經(jīng)供水管供給恒壓水箱,溢流水經(jīng)回水管流回蓄水箱。工作水流經(jīng)管噴形成水射流沖擊到帶活塞的翼輪式射流沖擊平板上,并以與入射角成90度的方向離開沖擊平板。帶活塞的平板在水射流動(dòng)量力和測(cè)壓管中的水柱壓力作用下處于平衡狀態(tài)。測(cè)壓管帶有標(biāo)尺,測(cè)知平衡狀態(tài)下水柱高度值,便可得到作用在活塞上的水壓力P,即水射流的動(dòng)量力F。沖擊后的水經(jīng)集水箱匯集后,再經(jīng)上回水管流出,出口處用重量法測(cè)定流量,回水zui后經(jīng)接水器和下回水管流回蓄水箱。

為了自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)壓管內(nèi)的水位以使帶活塞的平板受力平衡以及減小摩擦阻力對(duì)活塞的作用,考慮在活塞中設(shè)有一細(xì)導(dǎo)水管a,一端開口在平板的中心處,另一端伸出活塞頭部,出口方向與軸向垂直。在平板上設(shè)有翼片b,在活塞套上開有窄槽c。

工作時(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)進(jìn)水,當(dāng)射流沖擊力大與測(cè)壓管內(nèi)水柱對(duì)活塞的壓力時(shí),活塞內(nèi)移,封閉窄槽,使測(cè)壓管內(nèi)水位升高,水壓力增大。反之,活塞外移,窄槽打開,水流外溢,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相等的平衡狀態(tài)。這時(shí)活塞處在半進(jìn)半出,窄槽部分開啟的位置上,經(jīng)導(dǎo)水管流進(jìn)測(cè)壓管的水量和過(guò)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),因此克服了活塞在沿軸向滑移時(shí)的靜摩擦力,實(shí)驗(yàn)表明,設(shè)置翼片后,活塞滑移的摩擦阻力可減小到低于1mm水柱對(duì)活塞的作用力,即為動(dòng)量力的5%以下。


三、實(shí)驗(yàn)原理

恒定總流動(dòng)量方程為:

以帶活塞的平板為受力體,在x方向上的動(dòng)量方程式為:


式中:——射流動(dòng)量系數(shù)

——水的密度

Q ——射流流量

——射流速度

——水的重度

h——作用在活塞圓心處的水住高度

D——活塞的直徑

實(shí)驗(yàn)中,在平衡狀態(tài)下,只要測(cè)量Q、h值,由給定的管噴直徑d和活塞直徑D,便可驗(yàn)證動(dòng)量方程并率定射流的動(dòng)量修正系數(shù)值。

四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟

1、檢查自循環(huán)系統(tǒng)供水箱水位為正常狀態(tài),記錄有關(guān)常數(shù)。

2、開啟水泵,水泵啟動(dòng)2--3分鐘后,短暫關(guān)閉2--3秒種,利用回水排除離心式水泵內(nèi)滯留的空氣。

3、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)自如,然后旋轉(zhuǎn)螺絲固定之。

4、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h值。

5、利用重量時(shí)間法,在上回水管的出口處用量筒盛水,測(cè)量時(shí)間15秒左右。

6、改變水頭重復(fù)實(shí)驗(yàn),其方法是逐次打開不同高度上的溢水孔蓋,調(diào)節(jié)調(diào)速器,使溢量適中,待水頭穩(wěn)定后,按4-5步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及要求

1、記錄有關(guān)常數(shù)

管噴內(nèi)徑d=1.190cm,活塞直徑D=1.986cm

2、編制實(shí)驗(yàn)參數(shù)記錄,計(jì)算表格,并填入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3、取某*量,繪出脫離體圖,闡明分析計(jì)算的過(guò)程

六、實(shí)驗(yàn)思考

你對(duì)實(shí)驗(yàn)有何探索和見解,現(xiàn)提供若干問(wèn)題,請(qǐng)你給予解釋。

1、帶翼片的平板在射流作用下獲得動(dòng)量矩,這對(duì)射流沖擊平板沿X方向的受力分析有無(wú)影響?為什么?

2、通過(guò)細(xì)導(dǎo)水管的分流,其出流角度與V2相同,試問(wèn)對(duì)以上受力分析有無(wú)影響?

3、滑動(dòng)摩擦力Fx為什么可以忽略不計(jì)?試用實(shí)驗(yàn)來(lái)分式驗(yàn)證Fx的大小,記錄觀察結(jié)果。

4、實(shí)驗(yàn)中注意觀察V2是否為0,若不為0,將會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)什么影響?

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