流动演示仪实验指导书

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1、2008流动演示仪实验指导书流动演示实验一、实验目的1、演示流体经过不同边界情况下的流动形态，以观察不同边界条件下的流线、旋涡等现象，增强和加深对流体运动特性的认识。2、演示水流绕过不同形状物体的驻点、尾流、涡街现象、非自由射流等现象的感性认识。3、加深对边界层分离现象的认识，充分认识流体在实际工程屮的流动现象。二、实验设备图一为流动演示仪的示意图。该仪器是由水箱、水泵、流动显示而等几个部分所组成。该仪器通过在水流屮掺气的方法，利用H光灯的照射，可以4图一壁挂式自循环流动演示仪结构示意图1、挂孔2、彩色有机玻璃面罩3、不同边界的流动显示血4、加水孔孔盖5、掺气量调节阀6、蓄

2、水箱7、可控硅无级调速旋钮8、电器、水泵室9、标牌10、铝合金框架后盖11、水位观测窗清楚地演示不同边界条件下的多种水流现彖。整个仪器由7个单元组成，每个单元都是一套独立的装置，可以单独使用，亦可以同时使用。三.实验步骤及演示内容（-）操作程序1、接通电源，打开开关。关闭掺气阀，在最大流量下使显示面两侧水道充满水。2、用调节进气量旋纽调节进气量的大小。调节应缓慢，逐次进行，使Z达到最佳显示效果（掺气量不宜太大，否则会阻断水流，或产生剧烈噪声）。（二）演示内容1、ZL-1型（图二、1）用以显示逐渐扩散、逐渐收缩、突然扩大、突然收缩等平面上的流动图形，模拟串联管道纵剖面流谱。在

3、逐渐扩散段可观察到由于边界层分离而产生旋涡。而在收缩段，由于不产生边界层分离现彖，流线均匀收缩，几乎没冇旋涡产生，只在拐角处出现很小的旋涡。在突然扩大段岀现了较大的旋涡区。由此可见，逐渐扩散段局部水头损失大于收缩段，而突然扩大段所产生的局部水头损失最大。2、ZL-2型（图二、2）显示文丘里流量计、孔板流量计等流动图形和串联流道纵剖面上的流动图形。由显示可见，文丘里流量计的过流顺畅，流线顺直，无边界层分离和旋涡产生。孔板流量计在孔板前的拐角处有小旋涡产生，孔板后的水流逐渐扩散，并在主流区的周围形成较大的旋涡区。由此可见，孔板流量计结构简单，水头损失较大，流量系数较小（“=0.

4、61左右）。文丘里流量计流动形态较好，水头损失较小，流量系数效大（“=0.96〜0.99）。3、ZL—3型（图二、3）显示30°弯头、直角园弧弯头、直角弯头、45。弯头以及非自由射流等流段纵剖面上的流动图像。图二显示面过流示意图由显示可见，在每一转变化后面，都因边界层分离而产生旋涡。转弯角度不同，旋涡大小、形状各异。在各圆弧转弯段，流线顺畅；该串联管道上，还显示局部水头损失叠加影响的流动图谱。在非口由射流段，射流离开喷II后，不断卷吸周围的流体，形成射流的紊动扩散。在此段上还可以看到射流的“附壁效应”现彖。4、ZL—4型（图二、4）显示30°弯头、分流、合流、45。弯头、Y

5、F—溢流阀、闸阀及蝶阀等流段纵剖面上的流动图谱。由流动显示可见，在转弯、分流、合流等过流段上，有不同的旋涡出现。合流旋涡较为典型，明显干扰主流，使主流受阻；闸阀半开，尾部旋涡区较大，水头损失也大。蝶阀全开吋，过流顺畅，阻力小，半开吋，尾涡紊动激烈，表明阻力大且易引起振动。该装置不但能获得较好的教学效果，而口还直接为改进阀门的性能提供了直观根据。5、ZL-5型（图二、5）显示明槽逐渐扩散，单圆柱绕流、多圆柱绕流及直角弯道等流段的流动图形。（1）驻点：观察流经圆柱前端驻点处的小汽泡运动特性，可了解流速与压强沿圆周边的变化情况。（2）边界层分离现彖：流动显示了圆柱绕流边界层分离现

6、彖，可观察到边界层分离点的位置及分离后的冋流形态。（3）卡门涡街：圆柱的轴与水流方向垂直，在圆柱左右两个对称点上产。生边界层分离,然后不断交替在圆柱下游的两侧产生旋转方向相反旋涡，并随主流一起向下游运动，旋涡的强度逐渐减弱。（4）多I员I柱绕流：观察水流经过多圆柱绕流所产生的旋涡，可以了解被广泛用于热工中的传热系统的“冷凝器”及其他工业管道的热交换器等。由流谱图形可知，其换热效杲较佳。6、ZL—6型（图二、6）显示明渠渐扩、桥墩形钝体绕流、流线体绕流和反流线体绕流等流段上的流谱。通过观察，可以看出以下儿点：（1）非岡柱体绕流也会产生卡门涡街，与鬪柱绕流不同的是，该涡街的频率

7、具有较明显的随机性。改变绕流体结构可以破坏涡街固有频率，避免共振。（2）流线型柱体绕流流动顺畅，形体阻力最小。而反流线体绕流吋也会出现卡门涡街。7、ZL-7型（图二、7）显示了一只“双稳放大射流阀”流动原理。经喷嘴射出的射流（大信号）附于任何一而，若先附于左侧，射流经左通道后，向右岀口输岀；用旋转控制圆盘，使左气道与圆盘气孔相通时（通大气），因射流获得左侧的控制流（小信号），射流便切换至右壁,流体从左岀口输出。这时切断气流，射流稳定丁•通道不变。转动控制圆盘，使右气道与圆盘气孔和通，则射流再切换冋來。因此，该装置既