流体力学实验指导书.docx

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流体力学实验指导书

《工程流体力学》

实验指导书

梁成志

工业大学机电工程学院

《流体力学实验指导书》

一、电液比例综合测试实验台简介

该实验台是根据《液压气动传动》通用教材设计而成，集可编程控制器和数据转换卡、液压元件模块为一体，除可进行常规的液压基本控制回路实验外，还可进行液压，组合应用实验及液压技术课程设计，元件的性能测试。

实验台配置了完备的各种类型传感器，包括压力传感器、流量传感器、转速传感器、功率传感器、位移传感器等，以满足各项实验参数测试的需要。

实验台是采用快速拼装结构，实验人员可根据实验项目原理图，选用相应的液压元件快速组成液压实验回路，通过电磁换向阀动作的控制和相关液压阀的调节进行实验。

实验台计算机测试控制系统实现实验参数（压力、流量、转速、功率、位移等）的自动数据检测、自动处理计算和存储等，还能实现回路电磁阀的自动控制，提高了实验台操作的自动化和智能化水平。

实验台可以同时进行16路实验数据的采集和8个二位电磁阀的控制。

1、性能与特点

1、实验台采用台式结构，便利于多名学生的安装、测试。

2、操作平台面积大，可集成多个子系统。

3、阀体固定安装在操作平台上，管路连接采用快速接头，在背面连接，保证正面整洁。

4、实验用管件采用金属线，耐压胶管，压力可达到31.5Mpa。

5、测试方法实用、可靠。

2、实验装置组成

实验装置由实验台架、液压泵站、电气测控单元等几部分组成。

3、液压站原理

4、控制面板的组成

操作面板分布图

A1.仪表数显区，A2.比例放大器与检测区，

A3.PLC控制区，A4.传感器接口与手动控制区，

A5.基础实验行程控制区，A6.液压站控制区。

5、数显区：

功率表--—--定量叶片泵的实时功率。

转速表--—--定量叶片泵的实时转速。

流量表——--流过流量传感器的实时流量。

图A1数显区分布图

1、功率数显表；2、转速数显表；3、流量数显表；

6.液压站控制区

主系统控制区——定、变量泵的启动与停止，液压系统的供压与卸荷，冷却与加热以及总停的控制。

实验时先确定总停按钮为开启状态，即顺时钟旋转一定角度，自动升起为开。

根据实验要求启动定量泵或变量泵，按钮为自锁按钮，按下为开，弹起为关。

转速转换开关，可以切换电机和泵的转速。

定量泵供压按钮按下为供压，弹起为卸荷。

图A6液压站控制区分布图

25、定量泵启停按钮；

26、变量泵启停按钮；

27、定量泵液压系统供压按钮；

28、堵塞报警器；

29、转速控制转换开关；

30、PLC控制与计算机控制转换开关；

31、实验台总停开关。

实验一薄壁小孔液阻特性实验

1.1实验目的：

一了解薄壁小孔液阻特性和测试装置；

二掌握薄壁小孔流量特性测试原理和测试方法；

三比较和分析实际流量特性和理论流量特性的差别

1.2测试装置及实验原理

1.2.1测试装置液压原理图

1.2.2实验原理

测试薄壁小孔压差－流量特性时，将薄壁小孔试件置于实验油路中，通过节流阀Jc的调整,由小至逐点改变通过试件的流量，测量记录薄壁小孔入口压力p1（MPa）、出口压力p2（MPa）、流量q（L/min），将测试数据绘制

特性曲线。

理论上，薄壁小孔前后压差

与通过薄壁小孔流量

之间的关系可由下式计算：

式中，

：

薄壁小孔流量系数

：

薄壁小孔几何面积

：

液体密度

1.3实验软件操作功能

软件的操作功能：

显示液压原理图、测试数据、实验结果表显示、实验曲线显示、输出实验报告（HTML格式）、删除实验记录、实验结果查询等。

实验软件界面如下图所示

1.4实验步骤（实验时，截止阀01、07始终处于开启状态,截止阀02、03、04、05始终处于关闭状态）

1.4.1.首先接通电源，打开电脑，检查液压站的溢流阀YII的手柄是否放松，然后启动定量泵电机，调节溢流阀YII至系统实验工作压力5MPa；

1.4.2.用鼠标打开显示器上的图标（YCS－型智能液压综合实验台）；

1.4.3.点动3YA两位三通电磁换阀的开关按钮，由小到大调节节流阀Jc的开口面积，同时注意观察显示区流量（L/min）的测试围值，根据测试流量围值，由小到大设置流量测量点；

1.4.4.在[输入实验参数]栏的编辑框填写相应的数据；

1.4.5在[测试数据操作]栏的编辑框，填写[测试次数]和[测试数据文件]名；在[实验报告输出]栏的编辑框，分别填写[实验报告文件名、实验报告编号、指导老师、实验人员、油液温度等]；

1.4.6.在[实验项目选择]栏选择[测试数据]，按[项目运行]键；

1.4.7..按[数据记录]键，测试数据记录在[实验数据表]中；

1.4.8调节节流阀Jc，同时观察显示区流量（L/min）值，使其在下一个流量测量点附近，重复操作1.4.7,直至测试完成；

1.4.9.在[实验项目选择]栏分别选择[实验结果表显示、实验曲线显示、输出实验报告]，按[项目运行]键；

1.4.10.把实验结果先给老师检查过后，然后用手机拍照荧屏上的实验结果表，再对液压系统进行卸载，首先完全放松溢流阀YII，然后分别关闭电机、电脑、电源，整理好液压实验台仪器设备。

实验二细长小孔液阻特性实验

2.1实验目的

一了解细长孔液阻特性和测试装置；

二掌握细长孔流量特性测试原理和测试方法

三比较和分析实际流量特性和理论流量特性的差别

2.2测试装置及实验原理

3.2.1测试装置液压原理图

2.2.2实验原理

测试细长孔压差－流量特性时，将细长孔试件置于实验油路中，通过节流阀Jc的调整，由小至逐点改变通过试件的流量，测量记录细长孔入口压力p1（MPa）、出口压力p2（MPa）、流量q（L/min），将测试数据绘制

特性曲线。

理论上，细长孔前后压差

与通过细长孔流量

之间的关系可由下式计算：

式中，

：

液体动力粘度；d：

细长孔直径；L：

细长孔长度

2.3实验软件功能

软件的操作功能：

显示液压原理图、测试数据、实验结果表显示、实验曲线显示、输出实验报告（HTML格式）、删除实验记录、实验结果查

实验软件界面如下图所示。

2.4实验操作步骤（实验时，截止阀01、07始终处于开启状态,截止阀02、03、04、05始终处于关闭状态）

2.4.1.首先接通电源，打开电脑，检查液压站的溢流阀YII的手柄是否放松，然后启动定量泵电机，调节溢流阀YII至系统实验工作压力5MPa；

2.4.2.用鼠标打开显示器上的图标（YCS－型智能液压综合实验台）；

2.4.3.点动3YA两位三通电磁换阀的开关按钮，由小到大调节节流阀Jc的开口面积，同时注意观察显示区流量（L/min）的测试围值，根据测试流量围值，由小到大设置流量测量点；

2.4.4.在[输入实验参数]栏的编辑框填写相应的数据；

2.4.5在[测试数据操作]栏的编辑框，填写[测试次数]和[测试数据文件]名；在[实验报告输出]栏的编辑框，分别填写[实验报告文件名、实验报告编号、指导老师、实验人员、油液温度等]；

2.4.6.在[实验项目选择]栏选择[测试数据]，按[项目运行]键；

2.4.7..按[数据记录]键，测试数据记录在[实验数据表]中；

2.4.8调节节流阀Jc，同时观察显示区流量（L/min）值，使其在下一个流量测量点附近，重复操作2.4.7,直至测试完成；

2.4.9.在[实验项目选择]栏分别选择[实验结果表显示、实验曲线显示、输出实验报告]，按[项目运行]键；

2.4.10.把实验结果先给老师检查过后，然后用手机拍照荧屏上的实验结果表，再对液压系统进行卸载，首先完全放松溢流阀YII，然后分别关闭电机、电脑、电源，整理好液压实验台仪器设备。

实验三环形缝隙液阻特性实验

3.1实验目的

一了解环形缝隙液阻特性和测试装置；

二掌握环形缝隙流量特性测试原理和测试方法

三比较和分析实际流量特性和理论流量特性的差别

3.2测试装置及实验原理

4.2.1测试装置液压原理图

3.2.2实验原理

测试环形缝隙压差－流量特性时，将环形缝隙试件置于实验油路中，通过节流阀Jc的调整，由小至逐点改变通过试件的流量，测量记录环形缝隙入口压力p1（MPa）、出口压力p2（MPa）、流量q（L/min），将测试数据绘制

特性曲线。

理论上，同心环形缝隙前后压差

与通过环形缝隙流量

之间的关系可由下式计算：

；

式中，

：

液体动力粘度d：

柱塞直径

b：

缝隙宽度L：

缝隙长度

h：

缝隙高度D：

套筒直径

3.3实验软件功能

软件的操作功能：

显示液压原理图、测试数据、实验结果表显示、实验曲线显示、输出实验报告（HTML格式）、删除实验记录、实验结果查询等。

实验软件界面如下图所示。

3.4实验操作步骤（实验时，截止阀01、07始终处于开启状态,截止阀02、03、04、05始终处于关闭状态）

3.4.1.首先接通电源，打开电脑，检查液压站的溢流阀YII的手柄是否放松，然后启动定量泵电机，调节溢流阀YII至系统实验工作压力5MPa；

3.4.2.用鼠标打开显示器上的图标（YCS－型智能液压综合实验台）；

3.4.3.点动3YA两位三通电磁换阀的开关按钮，由小到大调节节流阀Jc的开口面积，同时注意观察显示区流量（L/min）的测试围值；根据测试流量围值，由小到大设置流量测量点；

3.4.4.在[输入实验参数]栏的编辑框填写相应的数据；

3.4.5在[测试数据操作]栏的编辑框，填写[测试次数]和[测试数据文件]名；在[实验报告输出]栏的编辑框，分别填写[实验报告文件名、实验报告编号、指导老师、实验人员、油液温度等]；

3.4.6.在[实验项目选择]栏选择[测试数据]，按[项目运行]键；

3.4.7..按[数据记录]键，测试数据记录在[实验数据表]中；

3.4.8调节节流阀Jc，同时观察显示区流量（L/min）值，使其在下一个流量测量点附近，重复操作3.4.7,直至测试完成；

3.4.9.在[实验项目选择]栏分别选择[实验结果表显示、实验曲线显示、输出实验报告]，按[项目运行]键；

3.4.10.把实验结果先给老师检查过后，然后用手机拍照荧屏上的实验结果表，再对液压系统进行卸载，首先完全放松溢流阀YII，然后分别关闭电机、电脑、电源，整理好液压实验台仪器设备。

备注：

启动和关闭电机的之前，首先一定要完全放松溢流阀YII，然后再做下一步的工作。

当启动电机打通油路的时候，同时一定要检查液压实验台背后的油路是否有漏油现象，如果出现漏油情况，就一定要关闭电机进行更正。

思考题

什么是薄壁小孔特性？

什么是细长孔的流量压力特性？

什么是形缝隙液阻特性？

它们有什么特点？