--LLZ 流体力学综合实验装置
设备特别点:
1、本试验台为新型流体力学综合试验台, 构造小巧,布置合理,一台多用。
2、试验水箱和管道应用厚壁优质透明有机玻璃管,实验现象清晰,便利学生查看。
3、设备整体为自行式框体结构构造,并装配备有禁锢脚,方便系统的拆卸检修和搬运。
4、装置设计可360度查看,完成全方位教学与实验。
实验目的:
1、适合于工程流体力学(水力学)教学实验。
2、可做雷诺实验、伯努利实验、沿程阻力实验、局部阻力实验及文丘里流量计校核实验。
主要配备:
雷诺实验管、伯努利实验管、沿程阻力管、局部阻力管、水泵、秒表、玻璃温度(℃)计、测压计、刻度标尺、文丘里流量计、实验水箱、计量水箱、蓄水箱、指示液盒、不锈钢框体结构。
技术功能数值:
1、运行环境:温度(℃)0-40℃,相对湿度:≤90%RH,电源:220V/50Hz。可连续实操。
2、雷诺管:长度1100mm、内径Φ15mm,有机玻璃。
3、伯努利管:总长1100mm、内径Φ20mm和Φ14mm,有机玻璃管制作,按两点法求出各有改变点的动静压头。
4、沿程阻力管:长1100mm、内径Φ14mm,有机玻璃制作,两测压点间的距离:800mm。
5、局部阻力管:总长1100mm、内径Φ14mm和Φ23mm,有机玻璃制作,上装文丘里流量计、闸阀,可用来测量流体流经铜闸阀的前后压差,以及对文丘里流量计实行校核。
6、实验流量Q=0~18 L/min,毕托管实验流速:100~200cm/s,最大静压水头400mmH2O。
7、测压计由22根直径φ8mm的有机玻璃管固定在测压架上,测压架上粘有标尺便利读数,压差计内的指示液为水,无毒、实操安全。
8、静音环保型水泵:扬程:12m,流量:15L/min,功率(W):120W。
9、计量槽:容积10L透明有机玻璃制作,带计量刻度。
10、实验水箱:有机玻璃制成,容积40L,上装指示液盒,指示液为红墨水。
11、蓄水箱:容积约100L,PVC板焊制而成。
12、实验所用的流体-水为全循环使用设计,充分节约水资源。
13、框体结构及台面均为304不锈钢材料,构造紧凑,外观美观,实操便利。
14、外观尺寸:1600×550×2000mm(长×宽×高),框体结构为可位移式设计,带脚轮及禁锢脚。
实验的主要设计思想
流体力学的主要任务是研究流体静止平衡和动作规律。在流体力学实验中以流体动作的基础规律为主线,以能量守恒定律为核心内容,从影响流体流动各个主要方面着手,经过实验让学生在理解流体动作的基础规律的基础上,学会对流体动作流动过程的基础描述,充分认识影响流体流动的主要因素及其在流动过程中的作用。同时集合工科类学生的培养目标,工程研究方法和能力的培养应有机地融合在实验的实训中,经过重点实验展示工程基础研究方法在对流体流动研究中的重要作用,是培养工程研究能力的有效方法。
以此,运用实验使学生能对流体的流动过程有更为直观的感性认识,将在课程课程理论课教学的各个知识点有机地串联,经过实验数值的综合解析加强对流体的流动过程整体的、全面的认识。实验不但注意学生实际实操能力的培养,也侧重学生知识的综合运用能力的培养,同时经过实验,能够从另一个侧面考察学生对课程课程理论知识的掌控把握。为提升学生解决有关流体动作的工程实际问题的能力提供一个良好的实训平台。
实验的设计不是停留在对公式、定律的简便检验和再现,而是在实验中充分发挥学生主观能动性、体现学习掌控把握的主动性。实验的设计依据先查看后实操、从简便到复杂的基础原则,在充分激发学生学习掌控把握兴趣的前提下,由浅入深,逐步深入,带着问题进入实验,使学生在实验中能够主动实行探索和研究。实验设计主要思路:查看——→提出问题——→实行实验、数值测量及整理——→解决和回答问题——→实际应用(工程测量、工程研究方法)
4实验设计说明
这一单元的综合实验由七个实验构成,各个实验的主要内容和相互间的关联表示如下:
实验一 流动演示实验
展示单元中所涉及到各种的流动图谱,将问题充分暴露
实验二 流管流态实验
问题分解
实验三 流动沿程阻力损失实验
实验四 管道局部阻力损失实验
实验五 能量方程实验;
问题集中、实行综合解析
实验六 流量测量实验
知识应用和深化
实验七 有压渗流电拟法实验
方法学习掌控把握
在实验一中,经过演示流体流过不一样边界条件下的多种水流现象,增强和深入对流体动作特性的认识。集合流体在流动过程中的实际现象各个演示单元分别显露了串联管路纵剖面的流谱、流体流过各种不一样局部阻碍时的流谱及局部损失叠加影响的流动图谱、流体流过文丘里流量计和孔板流量计的流动形态。经过各种流动现象流动图谱的展示,引导学生思考为什么会出现这些现象?这些现象会对流动过程产生怎样的影响?可以采取什么方法减少对流动过程的影响?。同时,更深入入、细化地直观展示流体流动过程中边界层形成以及分离现象边界层、流体绕过不一样形状物体时驻点、尾流、涡街的形成,使学生对前述问题有初步的理解。在此基础上,学生带着问题进入下一阶段的实验
Re是描述流体动作特性的一个重要功能数值。实验二,流管流态实验,经过对流动状态的描述解析影响流动状态的主要因素。实验中调动Re=174~7600,流动过程中不一样流动状态对流动损失改变规律的影响。
流体的流动损失由沿程阻力损失和局部阻力损失两部分构成。在实验三中,可得出不一样流动状态下,沿程阻力损失与平均流速的关系,从而解析流态对沿程阻力大小的影响、沿程阻力改变主要影响因素。在实验四中设计了多种局部阻碍,在各种边界条件突变时局部阻力的大小的改变,有利进一步理解局部阻力产生的主要原因,定量地解析驻点、尾流、涡街的形成对局部阻力大小的影响,为寻找减少局部阻力的有效方法提供课程课程理论依据。
能量守恒定律作为三大守恒定律之一,是流体动力学的核心内容。在实验二、三、四的基础上,应用大型实验板,并使管段间的有机连接,在恒定流动现象下,展示水流的位能、压能及动能之间的守恒及相互改变关系。因此在实验五——能量方程实验中,综合反映了流态、沿程阻力、局部阻力等因素对流动过程的影响。这种从简便到复杂,从单一到综合的实验设计安排,使学生即有助于对问题的深刻理解,也加强了对过程的系统、全面认识和规律的熟悉、掌控把握。
为加强学生对课程课程理论知识综合运用能力的实训,工程能力的培养是一个不可缺少的环节。在工程测量技术中以实验六中的文丘里流量计、孔板流量计为例,即是能量方程工程应用的一个实例,也是工程测量的一种方法。实验中不仅要求学生理解流量测量的基础原理和方法,同时,要求学生进一步明白如何灵活地运用能量方程,并能集合实验一中所查看的现象实行思考。这个实验是前面五个实验中所课程课程理论内容的具体运用。
物理现象间的比拟方法是工程研究的一种重要而有效的方法。如何在实际中应用比拟模仿方法是培养学生工程能力的一个重要方面。流场和电场的比拟是流体流动研究中常用的方法。在比拟过程中需要适用哪些基础条件?如何做到两个不一样性质的场之间几何条件和边界条件相似?对于这些比拟方法的基础知识和要求在实验中均得到良好的体现。
4实验的评价和基础要求
这一单元综合实验主要针对流体的流动现象,除了对实验中所出现的各种现象实行合理的解析、学会实验数值处置整理的基础方法,学生还应集合课程课程理论教学中的知识对问题实行深入地思考,达到能力实训和探索研究的目的。
因此,在各个实验后面布置有关的思考题,不仅仅是对该实验现象的简便解释,大部分问题是在实验所描述现象基础上的拓展和深化。要求学生以小组为单位,实行图纸文档实验指导书查询和讨论,得出有自己见解的结论。这样才能充分调动学生积极思考,有探究的动力,使学生的能力得到充分的锻炼。从能力上对学生实行考察。
对实验报告的评价不是仅着眼与在于实验数值本身的考察,而是经过对学生实验中出现问题的处置整理、实验数值的处置整理过程及方法、对问题的综合解析及解答等各个方面实行综合考察和评价,并而且鼓励学生在实验中有所创新,同时在评价上给予鼓励。