[发明专利]一种流体力学综合实验装置在审

专利信息
申请号: 202111361713.7 申请日: 2021-11-17
公开(公告)号: CN114067643A 公开(公告)日: 2022-02-18
发明(设计)人: 范支柬;黄琦;蒋成影;汪康阳 申请(专利权)人: 安徽师范大学
主分类号: G09B23/12 分类号: G09B23/12
代理公司: 南京匠桥专利代理有限公司 32568 代理人: 程鹏
地址: 241000 安*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 流体力学 综合 实验 装置
【说明书】:

本说明书一个或多个实施例提出了一种流体力学综合实验装置,包括本体,所述本体的一侧的上部安装有高水箱,所述高水箱的一侧的下部安装有若干个实验管道,所述本体的一端安装有测压计,若干个所述实验管道远离所述高水箱的一端均依次安装有流量计与实验流量调节阀,所述高水箱内沿其宽度方向安装有第一溢流板与第二溢流板,所述第一溢流板与所述第二溢流板之间安装有稳水孔板,所述本体的下部安装有回水组件,本说明书提出的流体力学综合实验装置,通过在各实验管道上安装有流量计,通过读取流量计示数来记录管内流速,提高了管内流速测量值的准确性,测压计采用若干个带有刻度的测压管,提高了压差测量的准确性,进而便于实验数据分析处理。

技术领域

本说明书一个或多个实施例涉及流体力学实验设备技术领域,特别是指一种流体力学综合实验装置。

背景技术

流体力学综合装置可广泛应用于各高校和科研院所有关流体力学综合实验的验证,流体力学综合实验是环境工程专业的专业实验,使用该装置主要可以进行以下实验:(1)雷诺实验;(2)局部阻力系数测定实验;(3)文丘里流量计测流量实验;(4)皮托管实验;(5)伯努利方程实验;(6)沿程阻力系数测定实验。通过雷诺实验,观察并判断层流和紊流的流态及其转换特征,并根据管径计算出上界雷诺数和下界雷诺数进行对比,进而确定临界雷诺数。通过改变沿程阻力管、皮托管、文丘里流量计的流量,测得稳定状态下同一水平管道两点的压差,求得沿程阻力系数及管道的校正系数,在此实验装置中主要的实验原理如下:

雷诺实验:当流速较小时,流体质点只沿运动方向运动,流体呈层流状态;当流速超过某一临界值后,流体的层流状态被破坏,各流层相互混淆,局部有横向运动,呈现不规则的涡状流动,流体呈层湍流状态。实验表明,由层流变成湍流条件,用雷诺数Re来表示,雷诺数是惯性力和粘性力之比,根据管径d、管内流体流速u、水流密度ρ和粘度μ即可计算出雷诺数。

其中,Re:指雷诺数;ρ:指流体的密度(kg/m3);u:指流体在管道中的平均流速(m/s);d:指管道的内径(m);μ:指流体的动力粘度(Pa·S)

(2)文丘里流量计:文丘里管两端较粗,中间较细,在较粗和较细的部分连通着两个竖直细管,利用节流元件前后的压强差来测定流量。根据实际所求得流量与公式求得理论流量之比,获得文丘里流量计的校正系数。

其中,Δh指两点间的压力差(m)

(3)皮托管:将流体的动能转化为压能,通过测压计测定流体流动的速度。根据实际求得的流速与测压计求得两测压点间的压力差求得理论流速之比,获得皮托管的校正系数。

其中,p:指一点上的静压强(m);指一点上的动压强(m);p0:一点上的总压强(m);u:指流体在管道中的平均流速(m/s)

(4)伯努利方程:理想流体作稳定流动的基本方程,对于理想流体作稳定流动,在同一流管中任意一处,每单位体积流体的动能、势能与该处的压强之和是一个恒量。此实验装置中,在同一水平管道上选择不同测压点进行计算,即可对两点流体的动能、势能与该处的压强之和进行衡算。

(5)沿程阻力系数λ:以单位重量的流体为衡算基准,对管道沿程两测点断面列能量方程。选择同一水平管道上选择不同测压点进行计算,即可根据两点间的压力差求得沿程水头损失,并根据达西公式求出沿程阻力系数λ。

Hf=Δh

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