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实验二水流流动形态及绕流现象演示

发布时间：2014-10-11 来源：文档文库

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实验二水流流动形态及绕流现象演示
一、演示目的
1、观察各种几何边界变化条件下产生的旋涡现象，搞清旋涡产生的原因与条件。 2 3
流经固体边界的水流，当达到一定雷诺数时，由于固体边界的形状和大小突然发生变化，在惯性的作用下，就会出现主流与边界分离而产生旋涡，如突然缩小、突然扩大、孔板等处。水流在这些突变的边界处形成局部水流阻力，损失较大能量。在旋涡范围内，水流常表现为高度紊乱并伴随有剧烈摩擦、分裂和撞击作用，部分水流运动的连续性遭受破坏，出现明显的主流与固体边界脱离，而导致大尺度旋涡的产生。

图2-1 绕物体流动平面图
水流绕物体(如闸墩、圆柱等的流动称为绕流。在绕流中有两种阻力作用于物体上。一是摩擦阻力τ，它是由水流的粘滞性而产生。二是形状阻力P，它由物体前后压差形成。如上图所示圆柱绕流及圆头方尾闸墩绕流。由于绕流时边界层发生分离，在圆柱后面产生旋涡，并产生分离点，边界层分离点的位置随物体形状，表面粗糙度及流速大小而变。旋涡的产生，使绕流物体后部压力小于前部压力形成前后压差，增加了水流对物体的作用力。绕流阻力的
FD =CDAγu02/2g
式中 CD——绕流阻力系数。是被绕流物体的形状和水流状况的函数,由实验测定。
A——被绕物体垂直水流方向的投影面积。 u0——为水流未受绕流影响以前的速度。 γ——水的容重。
流动演示模拟上述几何边界，并采有气泡示踪法，可以把流动中的流线、边界层分离现
三、演示设备
下图是流动演示装置图。它表示七种不同类型的边界。采用自循环供水方式，只要接通水源和220V电源，即可进行演示。

图2-2 流动显示实验装置简图
Ⅰ型：显示逐渐扩散、逐渐收缩、突然扩大、突然收缩、壁面冲击、直角弯道等纵剖面
Ⅱ型：主要显示以文透利流量计、孔板流量计、圆弧进口管嘴及壁面冲击，圆弧弯道为 Ⅲ型：显示30°弯头、直角圆弧弯头、直角弯头，45°弯头以及非自由射流等流段纵剖面上
Ⅳ型：显示30°弯头、分流、合流、45°弯头、YF溢流阀、蝶阀等流段纵剖面上的流
Ⅴ型：主要显示明渠逐渐扩散、单圆柱绕流、多圆柱绕流及直角弯道的流动状态。能清 Ⅵ型：主要显示明渠扩散、圆头方尾的桥墩(或闸墩钝体绕流、流线体绕流、直角弯道 Ⅶ型：这是一只“双稳放大射流阀”流动原理显示仪。可显示射流附壁现象，即“附壁
四、演示步骤
1
2、打开电源开关，调节调速开关，将进水量开大或关小，观察旋涡的变化情况。 34

五、思考题
1、为什么进水量愈大，旋涡愈强烈?2、在逐渐收缩段，有无旋涡产生?
3、绕流阻力是怎样产生的?研究绕流阻力的意义何在?

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/831cc078a8114431b90dd876.html