脉动压强演示实验 、演示目的 、通过演示,了解流场中各点的流速、压强等水力要素在空间上和时 间上均作随机变化,但从统计平均的意义上讲这种随机变化又可表示为时间 和空间的确定性函数。 2、加深对公式l1=1+l2;p=p1+P;(户=1,2,3)的理解。 二、演示原理 紊流中充满着许多大小不等的涡体,这些涡体除了随液流总的运动趋势 朝某一方向运动外,还同时在各个方向上有不规则的运动。液流的各质点的 运动随着这些涡体的运行、旋转、震荡,以及互相参混使流场内各点的流速、 压强等水力要素的大小在空间上和时间上均叠加有随机性质的脉动值,也就 是在液体中某一点的流速、压强等物理量的数值并不是一个常数,而是表现 为以某一常数值为中心随时间变化而不断地跳动,这种跳动叫脉动。 取水流中某一固定空间点来观察,该点沿ⅹ方向的瞬时流速随时间的变 化可通过毕托管接差压传感器转换成随时间变化的电压值并显示在计算机 屏幕上,从图一中可以看出:某一空间点的瞬时流速u可视为由时均流速x 与脉动流速矿两部分构成,即ux=lx+lx。其中ux是以证线为基准,在该 线的上方时为正,在下方时为负,其值随时间而变,故称为脉动流速。显然, 在足够长的时间中m的时间平均值矿x=0同样,瞬时压强p可由时均压强p 构成,即px=px+p;p=0。 ux(t) 图 、演示仪器设备 演示仪器设备硬件框图如图二所示。由毕托管、差压传感器、压力传感 、放大器、稳压电源、AD数据采集卡和计算机组成
13 脉动压强演示实验 一、演示目的 1、通过演示，了解流场中各点的流速、压强等水力要素在空间上和时 间上均作随机变化，但从统计平均的意义上讲这种随机变化又可表示为时间 和空间的确定性函数。 2、加深对公式 ui ui ui = + ； pi pi pi = + ；（i=1,2,3）的理解。 二、演示原理 紊流中充满着许多大小不等的涡体，这些涡体除了随液流总的运动趋势 朝某一方向运动外，还同时在各个方向上有不规则的运动。液流的各质点的 运动随着这些涡体的运行、旋转、震荡，以及互相参混使流场内各点的流速、 压强等水力要素的大小在空间上和时间上均叠加有随机性质的脉动值，也就 是在液体中某一点的流速、压强等物理量的数值并不是一个常数，而是表现 为以某一常数值为中心随时间变化而不断地跳动，这种跳动叫脉动。 取水流中某一固定空间点来观察，该点沿 x 方向的瞬时流速随时间的变 化可通过毕托管接差压传感器转换成随时间变化的电压值并显示在计算机 屏幕上，从图一中可以看出：某一空间点的瞬时流速 ux 可视为由时均流速 x u 与脉动流速 x u 两部分构成，即 ux ux ux = + 。其中 x u 是以 x u 线为基准，在该 线的上方时为正，在下方时为负，其值随时间而变，故称为脉动流速。显然， 在足够长的时间中 x u 的时间平均值 x u =0。同样，瞬时压强 p 可由时均压强 p 构成，即 px px px = + ； p = 0。 图一 三、演示仪器设备 演示仪器设备硬件框图如图二所示。由毕托管、差压传感器、压力传感 器、放大器、稳压电源、A/D 数据采集卡和计算机组成
818L 毕托管 差压传感器 压力传感器 放大器 数据采集卡 机 图二 四、演示方法 将毕托管置于流场内待观察流速的某一点,由引压管将毕托管的动压、 静压两端接至压差传感器的高、低端口。由于差压传感器的输出为4~20mA 的电流信号,这种电流信号可直接送至PCLD-8115端子板,在2509的负载 上转换成1~5V的电压信号:压力传感器的感应头可直接放置在待观察压 强的边界某一点,传感器输出的信号通过放大器放大,再接入PCLD8115 端子板。由20芯的扁平电缆将端子板与PCL818LAD数据采集卡相联, 数据采集卡插入计算机的ASI插槽。开计算机电源,激活 VISIDAQ Runtime 软件,运行脉动流速、脉动压强演示程序。在计算机屏幕上就可显示出待观 察点的,脉动流速和脉动压强随时间作随机变化的曲线,同时将采集的数据 以标准的文本文件格式存入计算机磁盘,可用多种方法随时调出处理分析
14 图二 四、演示方法 将毕托管置于流场内待观察流速的某一点，由引压管将毕托管的动压、 静压两端接至压差传感器的高、低端口。由于差压传感器的输出为 4~20mA 的电流信号，这种电流信号可直接送至 PCLD-8115 端子板，在 250Ω的负载 上转换成 1～5V 的电压信号；压力传感器的感应头可直接放置在待观察压 强的边界某一点，传感器输出的信号通过放大器放大，再接入 PCLD-8115 端子板。由 20 芯的扁平电缆将端子板与 PCL-818L A/D 数据采集卡相联， 数据采集卡插入计算机的 ASI 插槽。开计算机电源，激活 VisiDAQ Runtime 软件，运行脉动流速、脉动压强演示程序。在计算机屏幕上就可显示出待观 察点的，脉动流速和脉动压强随时间作随机变化的曲线，同时将采集的数据 以标准的文本文件格式存入计算机磁盘，可用多种方法随时调出处理分析
虹吸管原理演示实验 实验目的 利用本仪器演示虹吸管工作原理,加深对总水头线、测压管水头线和真 空度沿程变化规律的认识 二、实验原理 由恒定总流的能量方程 1+p1/y+a1n12/2g=2+P2/y+a2n212g+h1=2 知,水流在运动过程中其位能、压能、动能之间可相互转化,这种转 化必须满足能量守恒定律。通过虹吸管中的水流运动,可以观察到各种能量 之间的相互转换。急变流过水断面上由于离心惯性力的作用,不同的点上动 水压强不符合静水压强分布,即测压管水头不相等,由其测压管水头差可以 测出通过管道的流量,这就是弯管流量计工作原理。 实验设备 本实验仪由虹吸管、髙低位水箱、测压计、弯管流量计、水泵、可控硅 无级调速器和虹吸管自动抽水装置等部件组合而成,如图一所示。 四、实验步骤及演示内容 接通电源,打开开关,启动水泵,调大流量,虹吸管中的气体会自 动被抽除 2、排除流量计1、2连通管中的气体,可用吸气球在测压管管口处,用 挤压法或抽吸法排气。 3、通过观测测压计4上各支测压管水位,可以知道测压管沿程变化、 真空度沿程变化和各种能量相互转化的情况 4、虹吸管的起动:虹吸管在启用前由于有空气,水不能连续工作,为 此,启用时,必须把虹吸管中的空气抽除。本仪器通过测孔9自动抽气。因 虹吸管透明,起动过程清晰可见。 急变流过水断面上的测压管水头变化:均匀流过水断面上动水压强 按静水压强分布,急变流过水断面上,质量力除重力外,还存在离心惯性力 的作用。通过弯管急变流过水断面上测点1、2,其相应测管上有明显高差 且流量越大,高差越大 6、弯管流量计工作原理:利用弯管急变流过水断面上内外侧压强差随 流量变化极为敏感的特性。实验时测得弯管断面上内外侧测压管水头差Δh 值,由率定过的O~Δh曲线,可查得流量 7、实验完毕,关上开关,切断电源
15 虹吸管原理演示实验 一、实验目的 利用本仪器演示虹吸管工作原理，加深对总水头线、测压管水头线和真 空度沿程变化规律的认识。 二、实验原理 由恒定总流的能量方程： 1 2 2 2 2 2 2 2 1 + 1 / + 1 1 / 2 = + / + / 2g + hw − z p v g z p v 可知，水流在运动过程中其位能、压能、动能之间可相互转化，这种转 化必须满足能量守恒定律。通过虹吸管中的水流运动，可以观察到各种能量 之间的相互转换。急变流过水断面上由于离心惯性力的作用，不同的点上动 水压强不符合静水压强分布，即测压管水头不相等，由其测压管水头差可以 测出通过管道的流量，这就是弯管流量计工作原理。 三、实验设备 本实验仪由虹吸管、高低位水箱、测压计、弯管流量计、水泵、可控硅 无级调速器和虹吸管自动抽水装置等部件组合而成，如图一所示。 四、实验步骤及演示内容 1、接通电源，打开开关，启动水泵，调大流量，虹吸管中的气体会自 动被抽除。 2、排除流量计 1、2 连通管中的气体，可用吸气球在测压管管口处，用 挤压法或抽吸法排气。 3、通过观测测压计 4 上各支测压管水位，可以知道测压管沿程变化、 真空度沿程变化和各种能量相互转化的情况。 4、虹吸管的起动：虹吸管在启用前由于有空气，水不能连续工作，为 此，启用时，必须把虹吸管中的空气抽除。本仪器通过测孔 9 自动抽气。因 虹吸管透明，起动过程清晰可见。 5、急变流过水断面上的测压管水头变化：均匀流过水断面上动水压强 按静水压强分布，急变流过水断面上，质量力除重力外，还存在离心惯性力 的作用。通过弯管急变流过水断面上测点 1、2，其相应测管上有明显高差， 且流量越大，高差越大。 6、弯管流量计工作原理：利用弯管急变流过水断面上内外侧压强差随 流量变化极为敏感的特性。实验时测得弯管断面上内外侧测压管水头差Δh 值，由率定过的 Q～Δh 曲线，可查得流量。 7、实验完毕，关上开关，切断电源
五、注意事项 1、严格按照操作步骤操作 2、一定要将气排净。 3、实验结束后,盖上防尘罩,以防尘埃进入。 六、思考题 1、理论上虹吸管的最大真空度为多大?实际上虹吸管的最大安装高程不 得超过多大?为什么? 2、吸管工作原理是否违背了能量守恒原理?为什么? √/ 图一自循环虹吸原理实验仪 1、测点2、虹吸管3、测压计4、测压管5、高位水箱 6、调速器7、水泵8、底座9、吸水管10、溢水管 11、测压计水箱12、滑尺13、抽气咀14、低位水箱15、流量调节阀
16 五、注意事项 1、严格按照操作步骤操作。 2、一定要将气排净。 3、实验结束后，盖上防尘罩，以防尘埃进入。 六、思考题 1、理论上虹吸管的最大真空度为多大?实际上虹吸管的最大安装高程不 得超过多大?为什么? 2、吸管工作原理是否违背了能量守恒原理?为什么? 图一 自循环虹吸原理实验仪 1、测点 2、虹吸管 3、测压计 4、测压管 5、高位水箱 6、调速器 7、水泵 8、底座 9、吸水管 10、溢水管 11、测压计水箱 12、滑尺 13、抽气咀 14、低位水箱 15、流量调节阀
水泵特性演示实验 演示目的 了解水泵的工作原理。 二、工作原理 通过水泵转轮的转动作用,使水泵进口端形成真空,水流在池面大气压 作用下,沿吸水管上升,经由水泵转轮获得能量,从而使水泵出口处的水流 压力增加,水流经压力水管进入水塔。 三、演示设备 下图为水泵自循环装置简图,在水泵进口断面和出口断面分别装有测压 水泵装置示意图 1、支架2、电源开关3、水泵4、吸水管 5、水池6、测压管7、回水管8、压力水管9、水塔 四、演示方法 1、接通电源,开动马达,水流从供水箱经吸水管流入水泵,在泵内获 得能量,并在水泵出口断面压力的作用下,把水送到高处的集水箱。 2、观察水泵的进口断面和出口断面的测压管水头。 3、演示结束后,切断电源,关闭马达。 五、思考题 1、水泵的扬程指什么? 2、水泵的进口断面和出口断面的测压管水头有何不同?为什么?
17 水泵特性演示实验 一、演示目的 了解水泵的工作原理。 二、工作原理 通过水泵转轮的转动作用，使水泵进口端形成真空，水流在池面大气压 作用下，沿吸水管上升，经由水泵转轮获得能量，从而使水泵出口处的水流 压力增加，水流经压力水管进入水塔。 三、演示设备 下图为水泵自循环装置简图，在水泵进口断面和出口断面分别装有测压 管。 水泵装置示意图 1、支架 2、电源开关 3、水泵 4、吸水管 5、水池 6、测压管 7、回水管 8、压力水管 9、水塔 四、演示方法 1、接通电源，开动马达，水流从供水箱经吸水管流入水泵，在泵内获 得能量，并在水泵出口断面压力的作用下，把水送到高处的集水箱。 2、观察水泵的进口断面和出口断面的测压管水头。 3、演示结束后，切断电源，关闭马达。 五、思考题 1、水泵的扬程指什么? 2、水泵的进口断面和出口断面的测压管水头有何不同?为什么?