1、为了避免这种情况出现,供水器设有与蓄水箱直通的旁通管(图中未标出),通过分流可使水泵持续稳定的运行。旁通管中设有调节分流量至蓄水箱的阀门,即旁通阀门,实验流量随旁通阀开度减小(分流量减小)而增大。实际上旁通阀又是本实验装置用以调节流量的重要阀门之一。,电子测压仪,实验设备,稳压筒,为了简化排气并防止实验中再进气,在传感器前连接由2只冲水(不满顶)之密封立筒构成。,由压力传感器和主机两部分组成。经由连通管将其接入测点(见图三)。压差读数(以厘米水柱为单位)通过主机显示。,实验步骤,1.熟悉实验设备,搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理;检查蓄水箱水位是否够高及旁通阀12是否已关闭。否则予以补水
2、并关闭阀门。,2.接通电源,全开阀门12,打开供水阀13,水泵自动开启供水。,3.夹紧水压差计止水夹,打开出水阀10和进水阀13(逆时针向),关闭旁通阀12(顺时针向),启动水泵排除管道中的气体,4.全开阀12,关闭阀10,松开水压差计止水夹,并旋松F1,排除水压差计中的气体。随后关闭阀13,打开阀10,使水压差计的液面降至标尺零指示附近,即旋紧F1。再次开启阀13,并立即关闭阀10,稍后片刻检查水压差计液面是否齐平,如不平则需重调。,实验步骤,5.水压差计液面齐平时,则可旋开电测仪排气旋钮,对电测仪的水管通水、排气,并将电测仪调至“000”显示。,6.实验装置通水排气后,即可进行实验测量。在
3、阀12和阀13全开的前提下,逐次开大出水阀10,每次调节流量时均需稳定23分钟,流量愈小,稳定时间愈长;测流量的时间不小于810秒;测流量的同时,需测量记录水压差计(或电测仪)、温度计(温度计应挂在水箱中)等的数值。层流段:应在水压差计h202(夏季)h302(冬季)量程范围内,测量并记录45组数据。紊流段:夹紧水压差计止水夹,开大流量,用电测仪记录值,每次增量可按h100 C2递增,直至测出的最大值。阀门操作次序是当阀13、阀10开至最大后,逐渐关闭阀12,直至显示最大值。,实验步骤,7.结束实验前,应全开阀12,关闭阀10,检查说水压差计与电测仪是否指示为零,若均为零,则关闭阀13,切断电
4、源。否则,表明差压计已进气,需重新做此实验。记录管径、实验段管长度等实验数据。并将实验数据请实验指导教师过目。经实验指导教师同意后,关闭进出口水阀,切断电源并整理好实验现场。,对在层流段的数据进行计算,用实验数据计算的沿程阻力系数与理论值进行比较。(5)用紊流段的数据进行计算,在对数坐标纸上绘制=f(Re)曲线。由于值较小,故在对数坐标纸上绘制时,纵坐标用100值,横坐标用Re值。(4),数据处理,实验段管径 d 实验段管长 l 85,层流,紊流,思考题,1.为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失?如果实验管道安装成倾斜,是否影响实验结果?2.为什么要排除实验段内和差压计内的空气?3.影响实验点
5、数据的主要因素是什么如何提高测量精度?,绕圆柱体压力分布的测定,Nanjing,China,本科生教学课程,东南大学能源与环境院2015年4月7日,实验目的,实验原理,实验原理,工程上习惯用无因次的压力系数cp来表示流体作用在物体上任一点的压力,由(1)式和(2)式可得到绕圆柱体流动的理论压力系数:,(3),实验原理,h0来流总压p0的值,mmH2O;h来流静压p的值,mmH2O;9.81由(mmH2O)换成(N/m2)应乘的系数;h圆柱体表面任一点处压力p的值,mmH2O。,(5),实验原理,压力系数定义:,实验设备,实验设备,1箱式风洞;2实验段;3圆柱体;4测压孔;5倾斜式微压计;6皮托
6、管;7调节风门,调节风速,测量压力,实验步骤,1.熟悉实验设备,搞清风洞工作原理;,2.安装皮托管;,3.开启风洞,测量来流的总压p0与静压p的差值(h0-h)mmH2O;,5.调整风洞的速度,重复3、4步骤,可以测得不同雷诺数下的另一组压力分布。本实验只能测试雷诺数Re5105的亚临界状态;,6.停机。,4.转动圆柱体,每间隔10测量一次圆柱体表面压力p与来流静压p的差值mmH2O,共计19次(180);,Re,3.,4.,数据处理,1.记录以下数据,计算亚临界情况下的u和Re;,数据处理,用实测的数据分别计算出密度、主流速度、雷诺数的值:,数据处理,将h-h的数值和cp的数值列与表格1中,
7、数据处理,表格1,数据处理,2.根据实测数据画出如图2所示的曲线图,并对实验所得压力分布曲线进行分析。,cp,图2 绕圆柱体的理论和实际压力曲线,理论压力系数,亚临界流动时的压力系数,超临界流动时的压力系数,圆柱机翼等物体的绕流流动显示观察,Nanjing,China,本科生教学课程,东南大学能源与环境院2015年4月7日,梵高 星夜,流动显示的示例,子弹头部的激波,流动显示的示例,机翼的启动涡,流动显示的应用示例,汽车工程中应用流动显示技术研究绕流汽车的流场,力求提高速度、减阻节能。,环保工程中用染色法或烟线法研究烟囱的烟气扩散规律,合理选择烟囱的位置和高度。,实际地形,均匀流,分层流,流动
8、显示的应用示例,观察流体绕不同物体流动时的各种流动现象,由绕流图象定性说明绕流特性。,实验目的,1.绕圆柱体的流动。,2.绕机翼 的流动。,3.观察流体流过 等流段纵剖面上的流线。,流动显示的意义,在教学上,可以辅助观察流动现象,认识流动规律,理解基本概念;在科研上,发现新的流动现象,建立、改进和验证理论模型;在工程上,解决实际问题。,实验原理,染色法电化学法氢泡法空气泡法烟流法光学法油膜法,本实验采用最先进的 电化学法 显示流线,常用的流动显示方法:,实验原理,电化学法,原理含化学指示剂的显示液,酸度不同时显示不同颜色。配置显示液到临界状态,刚好呈现酸性;当显示液中插入电极通电时,水电解使流
9、过负极附近的显示液呈现碱性而变色,形成彩色条纹。仅适用于极低速度下流动显示。常用试剂:百里酚兰、酚酞、甲基红等。,流谱流线显示仪结构原理图(机翼),实验设备,流动过程采取封闭自循环形式。1.水泵开起,工作液体流动,在电极的作用下,工作液体形成电解并产生数十条色线,这些色线可看成是一条条流线。2.当物体被置于流场中时,其尾部的流线将产生扰动,扰动所形成的色线图形即为该物体的绕流图象。,实验效果,机翼 圆柱 管道,电化学法流动显示示例,有没有 分离?,实验步骤,打开电源开关和泵开关,稍等片刻,流线仪即可显示流线。,本实验所用流线显示仪共有三种,分别用以演示,机翼绕流圆柱绕流管渠过流,各种演示看完后
10、,关闭流线演示仪泵开关和电源开关,并整理好实验现场。,1,2,3,观察实验演示,演示机翼绕流的流线分布,1.机翼向天侧(外包线曲率较大)流线较密,表明流速大,压强低;2.机翼向地侧,流线较疏,压强较高。,说明:1.整个机翼受到一个向上的合力,该力被称为升力。2.在机翼腰部开有沟通两侧的孔道,孔道中有染色电极。3.在机翼两侧压力差的作用下,必有分流经孔道从向地侧流至向天侧,这可通过孔道中染色电极释放的色素显现出来。4.在流道出口端(上端)还可观察到流线汇集到一处,并无交叉,从而验证流线不会重合的特性。,演示圆柱绕流,说明:圆柱两侧转捩点趋于重合,零流线(沿圆柱表面的流线)在前驻点分成左右2支,经
11、90点(uumax)后在背滞点处又合二为一了。这是由于绕流液体是理想液体(势流必备条件之一),由伯努里方程知,圆柱绕流在前驻点(u0)势能最大,90点(uumax),势能最小,而到达后滞点(u0),动能又全转换为势能,势能又最大。故其流线又复原到驻点前的形状。,流速很低(0.51.0s),能量损失可忽略。其流动可视为势流。,观察实验演示,演示 等流段纵剖面上的流谱,说明:1.演示是在小Re数下进行,液体在流经这些管段时,有扩有缩。2.由于边界本身亦是一条流线,通过在边界上特布设的电极,该流线亦能得以演示。,文丘里管,突然扩大和突然缩小,明渠闸板,孔板,观察实验演示,思考题,驻滞点的流线为何可分
12、又可合?这与流线的性质是否矛盾?,实验时间、地点及分组,时间:第9周开始,分组:1个大组(8人=2人4小组)作为选 择实验时间的基本单元。,选择实验时间的方法,地点:热工基础实验室(机械动力实验平台3层),各班级先将各分组(大组)名单(第一位为该组负责人)编号(第6周前完成),然后以班级或大组为单位自由选择实验时间。,实验一 空气定压比热容的测定实验二 空气绝热指数的测定实验三 喷管特性实验实验四 管道沿程阻力测定实验五 圆柱、机翼等物体的绕流流动显示观察实验六 绕圆柱体压力分布的测定实验九 空气横掠圆柱体时局部换热系数的测定实验七 稳态双平板法测定非金属材料的导热系数实验八 恒热流准稳态平板
13、法测定材料热物性实验十 辐射换热角系数的测定实验十一材料表面法向热发射率(黑度)的测定,一次完成,1-2-2 实验教学,一次完成,一次完成,一次完成,一次完成,一次完成,实验报告要求,3.数量每人最少完成4份报告。强调:每完成一个实验必须及时撰写实验报告,在做下一实 验时将其交给实验教师,作为能否继续实验的资格。,1.使用统一的实验报告纸;,2.实验报告内容完整,包括:实验日期、同组人姓名、实验目的、原理、系统简图、原始数据、数据处理过程(含公式)、结论、结论分析(误差分析、实验与理论)。,考 核,每位学生的最后成绩由3部分组成:1.平时成绩 20;2.实验报告成绩 30;3.笔试成绩 50。,课程安排,1.实验报告评分标准(100分计),1)简述实验目的及实验原理、绘制实验系统简图,满分20分。2)原始数据完整,数据处理过程清晰,结果正确。能正确绘制实验曲线,满分60分。3)对实验结果分析,满分20分。,2.实验过程(表现)评分标准(100分计),1)预习情况满分30分;2)实验操作满分40分;3)实验态度满分30分。,52,谢谢大家的聆听!,
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