动量定律实验指导书

一、动量定律实验装置-实验目的要求
1．验证不可压缩流体定常流的动量方程；
2．通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素间相关性的分析研讨，进一步掌握流体动力学的动量守恒定理；
3．了解活塞式动量定律实验仪原理、构造，进一步启发与培养创造性思维的能力。
二、实验装置
本实验装置如下图所示：

动量定律实验装置图
1 自循环供水器    2 实验台    3 可控硅无级调速器    4 水位调节阀
5 恒压水箱    6 管嘴    7 集水箱    8 带活塞的测压管
9 带活塞和翼片的抗冲平板    10 上回水管
自循环供水装置1由离心式水泵和蓄水箱组合而成。水泵的开启、流量大小的调节均由调速器3控制。水流经供水管供给恒压水箱5，溢流水经回水管流回蓄水箱。流经管嘴6的水流形成射流，冲击带活塞和翼片的抗冲平板9，并以与入射角成90°的方向离开抗冲平板。抗冲平板在射流冲力和测压管8中的水压力作用下处于平衡状态。活塞形心水深h_c可由测压管8测得。由此可求得射流的冲力，即动量力F。冲击后的弃水经集水箱7汇集后，再经上回水管10流出，最后经漏斗和下回水管流回蓄水箱。
为了自动调节测压管内的水位，以使带活塞的平板受力平衡并减小摩擦阻力对活塞的影响，实验装置应用了自动控制的反馈原理和动摩擦减阻技术。其构造如下：
带活塞和翼片的抗冲平板9和带活塞套的测压管8如下左图所示。该图是活塞退出活塞套时的分部件示意图。活塞中心设有一细导水管a，进口端位于平板中心，出口端伸出活塞头部，出口方向与轴向垂直。在平板上设有翼片b，活塞套上设有窄槽c。

工作时，在射流冲击力作用下，水流经导水管a向测压管内加水。当射流冲击力大于测压管内水柱对活塞的压力时，活塞内移，窄槽c关小，水流外溢减少，使测压管内水位升高，水压力增大。反之，活塞外移，窄槽开大，水流外滥增多，测管内水位降低，水压力减小。在定常射流冲击下，经短时段的自动调整，即可达到射流冲击力和水压力的平衡状态。这时活塞处在半进半出、窄槽部分开启的位置上。过a流进测管的水量和过c外溢的水量相等。由于平板上设有翼片b，在水流冲击下，平板带动活塞旋转，因而克服了活塞在沿轴向滑移时的静摩擦力。
三、实验原理

四、实验方法与步骤
1．准备：熟悉实验装置各部分名称、结构特征、作用性能，记录有关常数。
2．开启水泵：打开调速器开关，水泵启动2～3分钟后，关闭2～3秒钟，以利用回水排除离心式水泵内滞留的空气。
3．调整测压管位置：待恒压水箱满顶溢流后，松开测压管固定螺丝，调整方位。要求测压管垂直、螺丝对准十字中心，使活塞转动松快，然后旋转螺丝固定好。
4．测读水位：标尺的零点已固定在活塞圆心的位置上。当测压管内液面稳定后，记下测压管内液面的标尺读数，即h_c值。
5．测量流量：用体积法或重量法测流量时，每次时间要求大于10秒．均需重复测三次再取均值。
6．改变水头重复实验：逐次打开不同高度上的溢水孔盖，改变管嘴的作用水头。调节调速器，使溢流量适中，待水头稳定后，按3-5步骤重复进行实验。
7．收拾实验台，整理数据。
五、实验报告要求
1．简要写出实验原理和实验步骤。
2．记录有关常数
      实验装置台号No__________；
      管嘴内径（cm）d＝
     活塞直径（cm）D=
3．实验参数记录、计算表，并填入实测数据

测次	重量 W	时间 T	活塞作用水头h_c	流量 Q	流速 V	动量力 F	动量修正系数β₁
1
2
3

4．取某一流量，给出控制体图，阐明分析计算的过程
六、实验分析与讨论

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