動量定律實驗指導書

一、動量定律實驗裝置-實驗目的要求
1．驗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性的分析研討，進一步掌握流體動力學的動量守恒定理；
3．了解活塞式動量定律實驗儀原理、構造，進一步啟發(fā)與培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力。
二、實驗裝置
本實驗裝置如下圖所示：

動量定律實驗裝置圖
1 自循環(huán)供水器    2 實驗臺    3 可控硅無級調速器    4 水位調節(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、流量大小的調節(jié)均由調速器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h_c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。
為了自動調節(jié)測壓管內的水位，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，實驗裝置應用了自動控制的反饋原理和動摩擦減阻技術。其構造如下：
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有一細導水管a，進口端位于平板中心，出口端伸出活塞頭部，出口方向與軸向垂直。在平板上設有翼片b，活塞套上設有窄槽c。

工作時，在射流沖擊力作用下，水流經(jīng)導水管a向測壓管內加水。當射流沖擊力大于測壓管內水柱對活塞的壓力時，活塞內移，窄槽c關小，水流外溢減少，使測壓管內水位升高，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)短時段的自動調整，即可達到射流沖擊力和水壓力的平衡狀態(tài)。這時活塞處在半進半出、窄槽部分開啟的位置上。過a流進測管的水量和過c外溢的水量相等。由于平板上設有翼片b，在水流沖擊下，平板帶動活塞旋轉，因而克服了活塞在沿軸向滑移時的靜摩擦力。
三、實驗原理

四、實驗方法與步驟
1．準備：熟悉實驗裝置各部分名稱、結構特征、作用性能，記錄有關常數(shù)。
2．開啟水泵：打開調速器開關，水泵啟動2～3分鐘后，關閉2～3秒鐘，以利用回水排除離心式水泵內滯留的空氣。
3．調整測壓管位置：待恒壓水箱滿頂溢流后，松開測壓管固定螺絲，調整方位。要求測壓管垂直、螺絲對準十字中心，使活塞轉動松快，然后旋轉螺絲固定好。
4．測讀水位：標尺的零點已固定在活塞圓心的位置上。當測壓管內液面穩(wěn)定后，記下測壓管內液面的標尺讀數(shù)，即h_c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．均需重復測三次再取均值。
6．改變水頭重復實驗：逐次打開不同高度上的溢水孔蓋，改變管嘴的作用水頭。調節(jié)調速器，使溢流量適中，待水頭穩(wěn)定后，按3-5步驟重復進行實驗。
7．收拾實驗臺，整理數(shù)據(jù)。
五、實驗報告要求
1．簡要寫出實驗原理和實驗步驟。
2．記錄有關常數(shù)
      實驗裝置臺號No__________；
      管嘴內徑（cm）d＝
     活塞直徑（cm）D=
3．實驗參數(shù)記錄、計算表，并填入實測數(shù)據(jù)

測次	重量 W	時間 T	活塞作用水頭h_c	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、實驗分析與討論

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