CN209102330U - 一种流体能量动量方程两用试验仪 - Google Patents
一种流体能量动量方程两用试验仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN209102330U CN209102330U CN201822077418.9U CN201822077418U CN209102330U CN 209102330 U CN209102330 U CN 209102330U CN 201822077418 U CN201822077418 U CN 201822077418U CN 209102330 U CN209102330 U CN 209102330U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fluid
- momentum
- dual
- energy equation
- circulation case
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000004579 marble Substances 0.000 claims description 4
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 210000005239 tubule Anatomy 0.000 description 2
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
一种流体能量动量方程两用试验仪，由流体循环装置、能量测定部分以及动量测定部分组成，其中，流体循环装置包括实验桌、第一循环箱、溢流板、消能室、流体入口、溢流口，转接斗和第二循环箱；能量测定部分包括测量管道、控制阀门、测压管、毕托管；动量测定部分包括垂直射流室、垂直喷嘴、可更换曲面、弹簧测力计、支架、流体出口、上夹具、下夹具、螺栓。本实用新型结构简单，可利用一套设备同时完成流体力学动量、能量方程两个实验测定；提出了一种新的测管读数方式，降低读数难度；采用弹簧测力，极大地降低了动量方程中射流冲力的测量值误差。
Description
技术领域
本实用新型涉及流体力学和流体力学实验技术，具体来说提供了一种改进的流体能量动量方程两用试验仪。
背景技术
在流体力学实验教学中对能量方程和动量方程通常一同讲解并进行实验。现有进行能量、动量方程实验的仪器往往采用分体式，而单一功能的能量方程试验仪与动量方程试验仪则需要较大的实验空间，事实上，进行上述两个实验的仪器组成结构有较大部分的功能重合。因此，发明一种能量方程动量方程两用型试验仪十分必要。
此外，目前流体力学实验教学中一般采取杠杆定理测量测量流体流动冲击力，进而进行动量的计算。由于平衡时的杠杆属于介稳体系，而处于紊态的流体的冲击力发生微小扰动就会导致杠杆出现晃动，从而极大地影响读数的准确性。根据经验，现有实验中使用杠杆式的动量方程实验仪普遍出现了20％到40％的误差。
实用新型内容
实用新型目的：针对上述现有技术，本申请提供了一种可同时实现流体力学实验中能量、动量方程实验，并大幅提高了动量方程数据测量准确性的流体能量动量方程两用实验仪。
技术方案：本申请所述的一种流体能量动量方程两用试验仪，包括第一循环箱，所述第一循环箱底部设有流体入口，流体进入第一循环箱后从上部溢流导入第二循环箱，所述第二循环箱通过泵连接至第一循环箱的流体入口；所述第一循环箱连接一测量管道，所述测量管道远端设有一控制阀门，所述测量管道上分布有测点接口，所述测点接口通过管道同时连接测压管和毕托管；所述测量管道的末端设有一垂直喷嘴，所述垂直喷嘴位于垂直射流室内，所述垂直喷嘴的同一垂线上设有可更换曲面和弹簧测力计，所述垂直射流室的流体出口连接至第二循环箱。
所述第一循环箱为恒定液位箱，通过溢流板保持液面高度恒定。
进一步的，所述第一循环箱的流体入口处设有消能室，所述消能室由阻冲板隔离而成，所述消能室内还放置有玻璃球。
本申请设有多组测压管和毕托管，其数量与测点接口数量相匹配。每组测压管和毕托管包含一根毕托管及一根测压管，各组分别通过一根联接软管连接在对应测点接口上。
进一步的，所述测压管和毕托管内设有着色的用于标记水位的轻质薄片。
控制流体流量的控制阀门上设有标定流量刻度，可改变垂直喷嘴的射流大小。
所述垂直射流室为一个正方形塑料盒，其底部设有流体出口。
为了便于整个试验仪的稳定安置，还包括一实验桌，用于固定各个试验装置。
进一步的，所述弹簧测力计通过支架与垂直射流室连接在一起，支架通过螺栓固定在垂直射流室的外侧，所述支架上设有上夹具和下夹具，弹簧测力计利用上夹具及下夹具固定于支架上。
优选的，所述可更换曲面有90度、135度和180度三种，安装于弹簧测力计末端。所述可更换曲面放置于垂直喷嘴的正上方4到5厘米处；弹簧测力计的轴线必须保持与垂直喷嘴在一条直线上。
本实用新型中涉及的未说明部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
有益效果：相比较于现有技术，本申请试验仪机构简化、功能多样化，利用控制阀门改变冲击力大小，使动量方程实验不仅可以改变射流偏转角，也可以改变射流流速大小，实现功能的增强；利用毕托管、测压管测量计算得到冲击力理论值，省去了人工测量步骤；并且本申请装置通过改进测量方式实现了测量精度的提高，通过红色塑料片(或其他鲜艳颜色)标记，减少测压管、毕托管读数误差，将杠杆测量改进为弹簧测力计测量，前者属于介稳装置，观察判断误差较大导致读数不稳定，而弹簧测力计波动较小，读数更为稳定，减少误差。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型的垂直射流室结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
如图1所示的一种改进的流体能量动量方程两用实验仪，包括流体循环装置、能量测定部分以及动量测定部分；流体循环装置包括实验桌11、第一循环箱12、溢流板13、消能室14、流体入口15、溢流口16、转接斗17、第二循环箱18和泵19；能量测定部分包括测量管道21、控制阀门22、测压管23、毕托管24、测点接口25；动量测定部分包括垂直射流室31、垂直喷嘴32、可更换曲面33、弹簧测力计34、支架35、流体出口39、上夹具36、下夹具37、螺栓38。
实验桌11最左侧放置第一循环箱12，第一循环箱12包括溢流板13和消能室14。所述溢流板13设置在第一循环箱12左侧1/3处，所述消能室14设置在溢流板13右侧，消能室14内置玻璃球，右侧与第一循环箱12其他部分用阻冲板隔开。此外，溢流板13左侧设置有溢流口16，通过管道与第二循环箱18相连。第二循环箱18安装在实验桌11正下方；实验桌11左下方安装泵19，用于将流体由第二循环箱18抽入第一循环箱12实现循环试验。
值得注意的是，第一循环箱12的作用是为实验提供稳定流体压力。所述溢流板13用于保持第一循环箱12内流体液面恒定；消能室14用于消耗流入流体的动能；溢流口16用于完成流体的回收。
其中，所述测量管道21左端直接安装在第一循环箱12右侧面下部，测量管道21上设置有多个测点，每个测点设置有两个测点接口25，可通过软管分别与毕托管24，测压管23相连；毕托管24和测压管23编组放置，每组中包含一根毕托管及一根测压管，各组分别通过一根联接软管连接在对应测点接口上；所有测管内部均设置红色轻质薄片。测量管道21右侧设置有控制流体流量的控制阀门22，其上设有标定对应大致流量的刻度，可根据刻度大致调节流量。测量管道21末端与垂直射流室31相连。
如图2，所述垂直射流室31为一个正方形开口塑料盒，其中放置有垂直喷嘴32、可更换曲面33、弹簧测力计34、支架35以及流体出口39。所述垂直喷嘴32直接安装在测量管道21的末端；支架35通过螺栓38固定在垂直射流室31的外侧，弹簧测力计34利用上夹具36及下夹具37固定于支架35上；值得注意的是，必须保持弹簧测力计34的轴线与垂直喷嘴32在一条直线上。所述可更换曲面33有90度、135度和180度三种，其安装于弹簧测力计34末端，且应放置于垂直喷嘴32的正上方4到5厘米处。流体出口39设置在垂直射流室31底部，正对转接斗17；所述转接斗17设置在垂直射流室31的正下方，通过管道与第二循环箱18相连。
应用例：
将适量水储存于第二循环箱18，启动泵19；第二循环箱18的水通过泵19提升由流体入口15进入消能室14后与玻璃球及阻冲板碰撞，消耗动能；此后，水在第一循环箱12缓慢上升，当水位达到溢流板13高度时开始溢流；溢流水流通过溢流口16排入第二循环箱18。此后，第一循环箱12的水位保持恒定。
打开控制阀门22，控制管道中水流稳定在低流量状态。待第一循环箱12水位恒定后，检查毕托管24和测压管23液面是否齐平；若不平，检查测量管道21内是否存在气泡，若存在，应及时排出。当毕托管24和测压管23液面齐平且测量管道21内无气泡时，观测不同测点处对应的测管内红色塑料片所在位置对应的刻度，该刻度即为各个测管的水头，借此得到总水头与测压管水头。通过旋转控制阀门手轮改变水流流量，测量不同测点处的总水头与测压管水头，进而完成能量方程实验的测量。
此外，能量方程实验中毕托管与测压管高程差即为对应测点的单位质量液体的动能，借此可得到该点流速，可进一步求得管内流量精确值。
进一步的，水流经测量管道21进入垂直射流室31，通过垂直喷嘴32后打在可更换曲面33中心区域；由于射流中心线与可更换曲面33轴线重合，则作用于可更换曲面33上的作用力大小等于射流冲击力大小；读取弹簧测力计34读数，得到射流冲击力进而得到曲面对水流的反作用力。根据能量方程实验中得到的流量数据，近似认为水为不可压缩流体，即可通过动量方程得知射流在垂直喷嘴处的流量，进而可求得曲面冲击力理论值；将该理论值与能量方程实验实测值进行比较，可完成动量方程实验。以此类推，将可更换曲面替换为135度和180度，可进行在不同水流速度改变角条件下的动量方程实验。
本应用例中的试验仪由流体循环装置、能量测定装置和动量测定装置组成，其中，流体循环装置的作用包括固定全部实验仪器、储存实验流体、实验流体的循环、保证循环流体的稳定；能量测定装置的作用包括测量计算颈缩、突然扩大等各种情况下水头损失，得到总水头测压管水头变化曲线；此外还可计算管道流量进而得到流速数据，为动量方程实验提供流速数据支持。动量测定装置的作用为利用弹簧测力计测量水流冲击力大小，与动量方程计算得到的冲击力进行对比，进而验证动量方程正确性。其中，能量测定部分测定原理：测量管道设有管径颈缩，突然扩大，垂直拐角等管道内截面形状变化，利用连通器原理测得该点测压管水头h1，该水头即为此点单位质量水的位能与压力能之和；毕托管是一根正对水流流向的弯曲细管，测点处水流进入细管不再流动，从而使该点水的动能转化为势能，毕托管液面表示总水头h2。总水头与测压管水头之差为流速水头h3，由可得到测点流速u，利用测量管道半径D与测点流速u，由可得管道流量Q；水流流速与垂直喷嘴处射流流速大小可以通过调节控制阀门控制流量来调节。动量测定部分测定原理：射流对可更换曲面的作用力与弹簧测力计对可更换曲面的作用力在同一条直线上，所以用弹簧测力计读数表征射流冲击力。利用流量Q、喷嘴直径d得到射流流速，利用动量方程得到射流冲击力理论值，与测量值相对比。
Claims (10)
1.一种流体能量动量方程两用试验仪，其特征在于：
包括第一循环箱(12)，所述第一循环箱(12)底部设有流体入口(15)，流体进入第一循环箱(12)后从上部溢流导入第二循环箱(18)，所述第二循环箱(18)通过泵(19)连接至第一循环箱的流体入口(15)；
所述第一循环箱(12)连接一测量管道(21)，所述测量管道(21)远端设有一控制阀门(22)，所述测量管道(21)上分布有测点接口(25)，所述测点接口(25)通过管道同时连接测压管(23)和毕托管(24)；
所述测量管道(21)的末端设有一垂直喷嘴(32)，所述垂直喷嘴(32)位于垂直射流室(31)内，所述垂直喷嘴(32)的同一垂线上设有可更换曲面(33)和弹簧测力计(34)，所述垂直射流室的流体出口(39)连接至第二循环箱(18)。
2.根据权利要求1所述的流体能量动量方程两用试验仪，其特征在于，所述第一循环箱(12)为恒定液位箱，通过溢流板(13)保持箱内流体液面高度恒定。
3.根据权利要求1所述的流体能量动量方程两用试验仪，其特征在于，所述第一循环箱的流体入口(15)处设有消能室(14)，所述消能室(14)由阻冲板隔离而成，所述消能室内还放置有玻璃球。
4.根据权利要求1所述的流体能量动量方程两用试验仪，其特征在于，设有多组测压管(23)和毕托管(24)，其数量与测点接口(25)数量相匹配。
5.根据权利要求1所述的流体能量动量方程两用试验仪，其特征在于，所述垂直射流室(31)为一个正方形塑料盒。
6.根据权利要求1所述的流体能量动量方程两用试验仪，其特征在于，还包括一实验桌(11)，用于固定各个试验装置。
7.根据权利要求1所述的流体能量动量方程两用试验仪，其特征在于，所述弹簧测力计(34)通过支架(35)与垂直射流室(31)连接在一起。
8.根据权利要求7所述的流体能量动量方程两用试验仪，其特征在于，所述支架(35)上设有上夹具(36)和下夹具(37)，弹簧测力计(34)利用上夹具(36)及下夹具(37)固定于支架(35)上。
9.根据权利要求1所述的流体能量动量方程两用试验仪，其特征在于，所述可更换曲面(33)有90度、135度和180度三种。
10.根据权利要求1所述的流体能量动量方程两用试验仪，其特征在于，所述可更换曲面(33)放置于垂直喷嘴(32)的正上方4-5厘米处。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822077418.9U CN209102330U (zh) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | 一种流体能量动量方程两用试验仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822077418.9U CN209102330U (zh) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | 一种流体能量动量方程两用试验仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN209102330U true CN209102330U (zh) | 2019-07-12 |
Family
ID=67162833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201822077418.9U Expired - Fee Related CN209102330U (zh) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | 一种流体能量动量方程两用试验仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209102330U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111964831A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-11-20 | 王洪元 | 一种用于检测流体液压的数控阀门 |
| CN113866452A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-12-31 | 河海大学 | 一种水力学能量方程流速测量实验装置及方法 |
-
2018
- 2018-12-12 CN CN201822077418.9U patent/CN209102330U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111964831A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-11-20 | 王洪元 | 一种用于检测流体液压的数控阀门 |
| CN113866452A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-12-31 | 河海大学 | 一种水力学能量方程流速测量实验装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202599852U (zh) | 气液两相泡状流中气泡的识别及测量装置 | |
| CN209102330U (zh) | 一种流体能量动量方程两用试验仪 | |
| CN103982170B (zh) | 中小液量、大气量油井三相计量装置 | |
| CN104599567A (zh) | 一种多功能流体力学实验装置 | |
| CN105651351A (zh) | 一种基于称重原理的滴管式气体流量测量装置及方法 | |
| CN203657895U (zh) | 一种流量计的液体流量检定*** | |
| CN104748801A (zh) | 一种水箱出流的流量测量装置 | |
| KR101178038B1 (ko) | 이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계 | |
| CN104458656A (zh) | 一种带流量控制的在线浊度仪 | |
| CN209214693U (zh) | 一种容积法累计计量的精确装置 | |
| CN102720480A (zh) | 油井液气分离计量器 | |
| CN208507043U (zh) | 流体力学综合实验装置 | |
| CN106409080A (zh) | 一种伯努力方程实验方法 | |
| CN202928635U (zh) | 浮子流量计s形管测量器及使用该测量器的浮子流量计 | |
| CN211652018U (zh) | 一种多重稳定的串联管道沿程阻力实验仪 | |
| CN205680008U (zh) | 一种强腐蚀性液体流量控制*** | |
| CN203376908U (zh) | 一种简易、多功能、集成式流量测试实验台 | |
| CN105043462A (zh) | 一种大口径管气体流量测量方法 | |
| CN102435266B (zh) | 流量计量装置的恒水头供水*** | |
| CN204346779U (zh) | 一种粉尘采样器检定装置 | |
| CN204680277U (zh) | 一种具备教学效果流量数显的活塞式动量实验仪 | |
| CN107830979A (zh) | 可视化先导钴靶件钴棒流致振动实验装置 | |
| CN209212229U (zh) | 油井三相计量一体化装置 | |
| RU123939U1 (ru) | Датчик ультразвукового расходомера | |
| CN206556730U (zh) | 一种高精度钟罩式气体流量检测装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190712 |