天煌教仪 www.tianhuang.cn THXFM-1型多功能附面层实验装置 00 00 0 0 层流附面层 过区 素流附面层 图2-2平板边界层的流速分布图 若量测断面坐标为x,则该断面雷诺数Rer为 Re,=4oxp (2-1) I 式中：uo一量测断面x处的边界层外主流流速，m/s: x一量测断面距平板前缘点的距离，m: p一气流密度，kgm3: —气流黏度，Pas。 实验证明，对于从层流边界层向紊流边界层过渡的临界雷诺数大小Rx不是一个唯一的数， 目前还不能完全从理论上解决，尚须靠实验来确定，它与层外势流紊流度和平板粗糙度等有关， 对平板大约为5×105~3×10°。 紊流边界层内的流速分布用指数律表示为 (2-2) 式中：一量测点距平板的距离，m: —测点流速，m/s: 6一量测断面x处的边界层厚度（即=0.990处的y值），m。 通过对该断面流速分布的测定，可确定指数n的大小（当Rx为l0胪时，其光滑壁面的n值 约为7)。 2.毕托管与测压计的测速原理 根据伯努利方程可得 A=B+0 (2-3) pgpg 2g 式中：p1一毕托管处的冲压头，即动压强和静压强之和，Pa: 天烛料技 -6- 天煌教仪
THXFM-1 型 多功能附面层实验装置 天煌科技 - 6 - 天煌教仪 图 2-2 平板边界层的流速分布图 若量测断面坐标为 x，则该断面雷诺数 Rex 为 0x Rex u (2-1) 式中：u0——量测断面 x 处的边界层外主流流速，m/s； x——量测断面距平板前缘点的距离，m； ρ——气流密度，kg/m3； μ——气流黏度，Pa·s。 实验证明，对于从层流边界层向紊流边界层过渡的临界雷诺数大小 Rex不是一个唯一的数， 目前还不能完全从理论上解决，尚须靠实验来确定，它与层外势流紊流度和平板粗糙度等有关， 对平板大约为 5×10 5～3×10 6。 紊流边界层内的流速分布用指数律表示为 1 0 n x u y u (2-2) 式中：y——量测点距平板的距离，m； ux——测点流速，m/s； δ——量测断面 x 处的边界层厚度（即 ux=0.99 u0处的 y 值），m。 通过对该断面流速分布的测定，可确定指数 n 的大小（当 Rex 为 10 5时，其光滑壁面的 n 值 约为 7）。 2．毕托管与测压计的测速原理 根据伯努利方程可得 2 1 0 2 p p u g g g (2-3) 式中：p1——毕托管处的冲压头，即动压强和静压强之和，Pa；
天煌教仪 www.tianhuang.cn THXFM-1型多功能附面层实验装置 po一流体的静压强，Pa: p一气流的密度，kg/m3: g一一重力加速度，m/s2: 一测点的流体速度，m/s。 即测点流速为 l= 2(p:-Po) (2-4) p p1用测压计测定，根据静压基本方程p1为 P=Po+p.gR (2-5) 式中：pw一一测压管内水的密度，kgm3: R一一测点测压管与大气测压管的读数差，m:当测压排管与水平线的夹角为a时，R 值为R1sina(其中R1为相应测压计斜管读数差)，联立式(2-4)(2-5)得到 u=2gR,P.sin a (2-6) 四、实验操作步骤和注意事项 1.熟悉实验设备各部分的作用与调节方法。 2.向小水箱和U形管1、2中加水至12液位处，检查U形管1、2和测压管内有否气泡， 若有气泡，应排出气泡使各测压管水柱高度齐平。 3.将测速毕托管和附面层速度探针分别与U形管1、2相连。这样，测得来流速度0和附 面层内气流速度。 4.开启风机，将来流风速调整到20m/s左右（即U型差压计读数为30mm左右）。 5.移动座标器，使测点距平板前缘点的距离为x=0.1L(L=平板试件长度)，慢慢地旋转千分 尺，使测针轻轻地与平板接触，记下初始高度位置，并记下各测压管读数。然后将测针逐渐升高， 每隔y=0.1~0.5mm测量一次（附面层较薄时，取每隔0.1mm,附面层较厚时可取大些），直到 附面层测针的读数值达到最大且不变后，继续读取1~2组数据。 6.分别将附面层测针调到x=0.2L、0.4L、0.6L、0.8L处，重复步骤5，沿x一共测定五条以 上速度分布曲线，将实验数据记录到实验数据记录表中。 7.实验完毕后，关闭风机。 天煌料技 -7- 天煌教仪
THXFM-1 型 多功能附面层实验装置 天煌科技 - 7 - 天煌教仪 p0——流体的静压强，Pa； ρ——气流的密度，kg/m3； g——重力加速度，m/ s 2； u——测点的流体速度，m/s。 即测点流速为 2 p1 p0 u (2-4) p1用测压计测定，根据静压基本方程 p1为 1 0 p p w gR (2-5) 式中：ρw——测压管内水的密度，kg/m3； R——测点测压管与大气测压管的读数差，m；当测压排管与水平线的夹角为α时，R 值为 R1sinα (其中 R1为相应测压计斜管读数差)，联立式(2-4)、(2-5)得到 1 u 2gR sin w (2-6) 四、实验操作步骤和注意事项 1．熟悉实验设备各部分的作用与调节方法。 2．向小水箱和 U 形管 1、2 中加水至 1/2 液位处，检查 U 形管 1、2 和测压管内有否气泡， 若有气泡，应排出气泡使各测压管水柱高度齐平。 3．将测速毕托管和附面层速度探针分别与 U 形管 1、2 相连。这样，测得来流速度 u0和附 面层内气流速度 ux。 4．开启风机，将来流风速调整到 20m/s 左右（即 U 型差压计读数为 30mm 左右）。 5．移动座标器，使测点距平板前缘点的距离为 x=0.1L(L=平板试件长度)，慢慢地旋转千分 尺，使测针轻轻地与平板接触，记下初始高度位置，并记下各测压管读数。然后将测针逐渐升高， 每隔 y=0.1～0.5mm 测量一次（附面层较薄时，取每隔 0.1mm，附面层较厚时可取大些），直到 附面层测针的读数值达到最大且不变后，继续读取 1～2 组数据。 6．分别将附面层测针调到 x=0.2L、0.4L、0.6L、0.8L 处，重复步骤 5，沿 x 一共测定五条以 上速度分布曲线，将实验数据记录到实验数据记录表中。 7．实验完毕后，关闭风机