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動量定律實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

一、動量定律實(shí)驗(yàn)裝置-實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?/strong>
1.驗(yàn)證不可壓縮流體定常流的動量方程;
2.通過對動量與流速、流量、出射角度、動量矩等因素間相關(guān)性的分析研討,進(jìn)一步掌握流體動力學(xué)的動量守恒定理;
3.了解活塞式動量定律實(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: 
 
動量定律實(shí)驗(yàn)裝置圖
1 自循環(huán)供水器    2 實(shí)驗(yàn)臺    3 可控硅無級調(diào)速器    4 水位調(diào)節(jié)閥 
5 恒壓水箱    6 管嘴    7 集水箱    8 帶活塞的測壓管  
9 帶活塞和翼片的抗沖平板    10 上回水管
自循環(huán)供水裝置1由離心式水泵和蓄水箱組合而成。水泵的開啟、流量大小的調(diào)節(jié)均由調(diào)速器3控制。水流經(jīng)供水管供給恒壓水箱5,溢流水經(jīng)回水管流回蓄水箱。流經(jīng)管嘴6的水流形成射流,沖擊帶活塞和翼片的抗沖平板9,并以與入射角成90°的方向離開抗沖平板?箾_平板在射流沖力和測壓管8中的水壓力作用下處于平衡狀態(tài)。活塞形心水深hc可由測壓管8測得。由此可求得射流的沖力,即動量力F。沖擊后的棄水經(jīng)集水箱7匯集后,再經(jīng)上回水管10流出,最后經(jīng)漏斗和下回水管流回蓄水箱。
為了自動調(diào)節(jié)測壓管內(nèi)的水位,以使帶活塞的平板受力平衡并減小摩擦阻力對活塞的影響,實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用了自動控制的反饋原理和動摩擦減阻技術(shù)。其構(gòu)造如下:
帶活塞和翼片的抗沖平板9和帶活塞套的測壓管8如下左圖所示。該圖是活塞退出活塞套時的分部件示意圖;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)有窄槽c。

工作時,在射流沖擊力作用下,水流經(jīng)導(dǎo)水管a向測壓管內(nèi)加水。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,窄槽c關(guān)小,水流外溢減少,使測壓管內(nèi)水位升高,水壓力增大。反之,活塞外移,窄槽開大,水流外濫增多,測管內(nèi)水位降低,水壓力減小。在定常射流沖擊下,經(jīng)短時段的自動調(diào)整,即可達(dá)到射流沖擊力和水壓力的平衡狀態(tài)。這時活塞處在半進(jìn)半出、窄槽部分開啟的位置上。過a流進(jìn)測管的水量和過c外溢的水量相等。由于平板上設(shè)有翼片b,在水流沖擊下,平板帶動活塞旋轉(zhuǎn),因而克服了活塞在沿軸向滑移時的靜摩擦力。
三、
實(shí)驗(yàn)原理

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)整測壓管位置:待恒壓水箱滿頂溢流后,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,使活塞轉(zhuǎn)動松快,然后旋轉(zhuǎn)螺絲固定好。
4.測讀水位:標(biāo)尺的零點(diǎn)已固定在活塞圓心的位置上。當(dāng)測壓管內(nèi)液面穩(wěn)定后,記下測壓管內(nèi)液面的標(biāo)尺讀數(shù),即hc值。
5.測量流量:用體積法或重量法測流量時,每次時間要求大于10秒.均需重復(fù)測三次再取均值。
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,整理數(shù)據(jù)。
五、
實(shí)驗(yàn)報告要求
1.簡要寫出實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟。
2.記錄有關(guān)常數(shù)  
      實(shí)驗(yàn)裝置臺號No__________;
      管嘴內(nèi)徑(cm)d=      
     活塞直徑(cm)D=      
3.實(shí)驗(yàn)參數(shù)記錄、計算表,并填入實(shí)測數(shù)據(jù)

測次 重量
W
時間
T
活塞作用水頭hc 流量
Q
流速
V
動量力
F
動量修正系數(shù)β1
1              
2              
3              
4.取某一流量,給出控制體圖,闡明分析計算的過程
六、
實(shí)驗(yàn)分析與討論


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