18.4 实验方法和步骤

18.4 实验方法和步骤

(1)记录有关参数,如窄缝槽的宽度为2a。将放水孔和示踪液孔的软管用止水夹夹住。

(2)给供水箱装入一定量的水,其水面需将水泵完全淹没并有一定的淹没深度。

(3)计算示踪液箱的体积,准备同样体积的示踪液备用。

(4)调整马氏瓶的高度,使得马氏瓶进气口的位置高于窄缝槽实验模型的顶部5cm左右。

(5)关闭马氏瓶进示踪液阀,给马氏瓶内装入示踪液,并检查马氏瓶是否正常工作

(6)关闭进水阀,打开水泵。

(7)缓慢地调节进水阀,使水流通过稳水箱进入窄缝槽实验模型,在进水阀的开启过程中,注意水流要低于窄缝槽实验模型的最高处,以免水流溢出。

(8)打开任一个出水阀门,调整出水阀门的开度调节下游水位,使窄缝槽实验模型中有一定的水深。水流通过出水阀门进入出水管,由出水管进入接水盒,并由接水盒左面的回水管流入供水箱。(https://www.daowen.com)

(9)在等待水流稳定的过程中,用洗耳球排出测压管中的空气。

(10)待水流稳定后,将准备好的示踪液倒入示踪液箱,打开马氏瓶上的进示踪液阀,使马氏瓶开始工作,由于马氏瓶进气口与示踪液箱中的液面同高,所以示踪液箱中的液面保持不变。

(11)观测液体中带示踪剂水的流线变化情况,如果流线为光滑、边界清晰的曲线,则窄缝槽中的液体为层流流动。

如果用水做实验,也可以用温度计测量水温,用秒表和量筒测量通过窄缝槽的流量,用测尺测量各断面的水深,求出各断面液流的平均流速,用第4章的式(4.22)计算水流的运动黏滞系数,用式(18.13)计算雷诺数,来判断窄缝槽中的水流运动是否为层流运动,如果计算的雷诺数大于临界雷诺数或窄缝槽中的水流的流线不光滑,则需要调节窄缝槽中上、下游水头差的办法改变通过的流量,直到窄缝槽中的液体流动为层流才能正式做实验。

(12)用测尺测量各测压管中的水面读数,用秒表和量筒测量通过窄缝槽的流量,用温度计测量水温。

(13)根据图18.3中给出的坐标和窄缝槽中的示踪液线,测量窄缝槽实验模型中的流线;为了便于分析,也可以用摄像机将流线拍摄下来,在计算机上进行分析。

(14)开大或关小进水阀,调节稳水箱的水位,同时调节出水阀门,改变窄缝槽上、下游的水位,待水流稳定后,重复第(10)步至第(12)步的实验过程,即可得到不同上、下游水位时窄缝槽实验模型中的测压管水头、流量和流线。

(15)实验结束后将仪器恢复原状。如果长期不做实验,打开放水孔和放示踪液孔上的止水夹,放空窄缝槽中的水和示踪液箱中的示踪液,并用清水对示踪液箱、窄缝槽和针头进行清洗。