九屆全國(guó)高等學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研討會(huì)

1、第九屆全國(guó)高等學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研討會(huì)第九屆全國(guó)高等學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研討會(huì)吳大衛(wèi)吳大衛(wèi), ,沈曉麗沈曉麗, ,方愷方愷, ,何雨華何雨華, ,陸萍，陸萍，金佳金佳同濟(jì)大學(xué)同濟(jì)大學(xué) 物理科學(xué)與工程學(xué)院物理科學(xué)與工程學(xué)院2016.7.192016.7.19排風(fēng)口葉片形狀對(duì)排風(fēng)效率排風(fēng)口葉片形狀對(duì)排風(fēng)效率的影響研究的影響研究目錄目錄一一 引言引言二二 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器三三 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理四四 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟五五 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析六六 實(shí)驗(yàn)總結(jié)實(shí)驗(yàn)總結(jié)引言引言 本項(xiàng)目屬于空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容拓展。結(jié)合本項(xiàng)目屬于空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容拓展。結(jié)合學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)，將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)

2、踐相學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)，將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐相結(jié)合。結(jié)合。 采用采用cadcad制圖技術(shù)設(shè)計(jì)了幾種不同形狀的排風(fēng)口，制圖技術(shù)設(shè)計(jì)了幾種不同形狀的排風(fēng)口，研究了排風(fēng)設(shè)備排風(fēng)口的形狀對(duì)排風(fēng)效率的影響。研究了排風(fēng)設(shè)備排風(fēng)口的形狀對(duì)排風(fēng)效率的影響。1. 1. 直流式低速風(fēng)洞：口徑大，可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)驗(yàn)段速度范圍為直流式低速風(fēng)洞：口徑大，可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)驗(yàn)段速度范圍為0 0100m/s100m/s。圖一圖一 直流式低速風(fēng)洞直流式低速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器2. 1m2. 1m1m1m1m 1m 的空心立方體。兩側(cè)均有的空心立方體。兩側(cè)均有3 33 3個(gè)直徑為個(gè)直徑為2cm2cm的圓孔。的圓孔?？招牧⒎襟w模

3、擬室內(nèi)房間環(huán)境?？招牧⒎襟w模擬室內(nèi)房間環(huán)境。圖二圖二 空心立方體空心立方體3. 3. 風(fēng)速測(cè)量?jī)x：德國(guó)德圖高精度熱敏式風(fēng)速儀風(fēng)速測(cè)量?jī)x：德國(guó)德圖高精度熱敏式風(fēng)速儀test0405-v1test0405-v1。圖三圖三 風(fēng)速儀風(fēng)速儀test0405-v1圖四圖四 主視圖主視圖圖五圖五 主視圖、側(cè)視圖主視圖、側(cè)視圖（3 3） 發(fā)散型葉片發(fā)散型葉片圖六圖六 主視圖、主視圖、 側(cè)視圖側(cè)視圖4. 4. 三種不同形狀的排風(fēng)口。三種不同形狀的排風(fēng)口。（1 1）田字格葉片）田字格葉片（2 2）水平型葉片）水平型葉片實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理1. 發(fā)散角葉片角度選擇：發(fā)散角葉片角度選擇：出風(fēng)口尺寸如圖七，計(jì)算許可角度出風(fēng)

4、口尺寸如圖七，計(jì)算許可角度；假設(shè)兩葉片左端距離為假設(shè)兩葉片左端距離為則最小角度則最小角度滿足滿足因此葉片傾斜角度因此葉片傾斜角度 。實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)我們使得實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)我們使得 。圖七圖七 葉片傾斜角度圖葉片傾斜角度圖實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟(1) (1) 連接儀器，開啟風(fēng)洞機(jī)，選擇合適的風(fēng)速。連接儀器，開啟風(fēng)洞機(jī)，選擇合適的風(fēng)速。圖八圖八 儀器連接圖儀器連接圖(2) (2) 安裝好第一種形狀（安裝好第一種形狀（田字格葉片田字格葉片）的排風(fēng)口，通過兩側(cè)各）的排風(fēng)口，通過兩側(cè)各9 9個(gè)孔洞用風(fēng)力測(cè)速儀在邊緣與中心位置測(cè)量個(gè)孔洞用風(fēng)力測(cè)速儀在邊緣與中心位置測(cè)量1818組風(fēng)速數(shù)據(jù)。組風(fēng)速數(shù)據(jù)。圖九圖九 測(cè)量風(fēng)速測(cè)量

5、風(fēng)速（3 3）關(guān)閉風(fēng)洞機(jī)，但不要改變風(fēng)速旋鈕的位置。）關(guān)閉風(fēng)洞機(jī)，但不要改變風(fēng)速旋鈕的位置。（4 4）分別更換其余兩種形狀（）分別更換其余兩種形狀（水平型葉片，發(fā)散型葉片水平型葉片，發(fā)散型葉片）排風(fēng)口，重）排風(fēng)口，重復(fù)步驟（復(fù)步驟（2 2）、（）、（3 3）。）。（5 5）控制無關(guān)變量進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以減小誤差。）控制無關(guān)變量進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以減小誤差。 （6 6）關(guān)閉風(fēng)洞，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。整理并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。）關(guān)閉風(fēng)洞，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。整理并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析（1 1）風(fēng)機(jī)風(fēng)速為）風(fēng)機(jī)風(fēng)速為 1.06m/s1.06m/s（2 2）空心立方體內(nèi)各個(gè)記錄點(diǎn)風(fēng)速數(shù)據(jù)）空心立

6、方體內(nèi)各個(gè)記錄點(diǎn)風(fēng)速數(shù)據(jù) 9 9個(gè)白色數(shù)據(jù)點(diǎn)在中心平面上，個(gè)白色數(shù)據(jù)點(diǎn)在中心平面上，9 9個(gè)藍(lán)色個(gè)藍(lán)色數(shù)據(jù)點(diǎn)在靠壁平面上。數(shù)據(jù)點(diǎn)在靠壁平面上。圖十圖十 數(shù)據(jù)點(diǎn)位置圖數(shù)據(jù)點(diǎn)位置圖得到結(jié)果如下表：得到結(jié)果如下表：（a a）田字格葉片（加粗為出風(fēng)口風(fēng)速）田字格葉片（加粗為出風(fēng)口風(fēng)速）（b b）水平型葉片）水平型葉片（c c）發(fā)散型葉片）發(fā)散型葉片（3 3）計(jì)算能量傳遞效率）計(jì)算能量傳遞效率得到結(jié)果如下表：得到結(jié)果如下表：（a a）田字格葉片）田字格葉片（b b）水平型葉片）水平型葉片（c c）發(fā)散型葉片）發(fā)散型葉片以下用圖更直觀地表現(xiàn)，圓形面積代表風(fēng)能傳遞效率的大小。以下用圖更直觀地表現(xiàn)，圓形面積代

7、表風(fēng)能傳遞效率的大小。（a a）田字格葉片）田字格葉片（b b）水平型葉片）水平型葉片（c c）發(fā)散型葉片）發(fā)散型葉片實(shí)驗(yàn)總結(jié)實(shí)驗(yàn)總結(jié)（1 1）出風(fēng)口位置風(fēng)速儀示數(shù)波動(dòng)最小，靠壁的地方風(fēng)速波動(dòng)比較大。）出風(fēng)口位置風(fēng)速儀示數(shù)波動(dòng)最小，靠壁的地方風(fēng)速波動(dòng)比較大。（2 2）田字格葉片風(fēng)速波動(dòng)變小，出風(fēng)更加平穩(wěn)，但效率更低。）田字格葉片風(fēng)速波動(dòng)變小，出風(fēng)更加平穩(wěn)，但效率更低。（3 3）發(fā)散型葉片較水平型葉片風(fēng)速波動(dòng)較為平緩，然而效率也更為低下。）發(fā)散型葉片較水平型葉片風(fēng)速波動(dòng)較為平緩，然而效率也更為低下。（4 4）出風(fēng)口風(fēng)速：水平）出風(fēng)口風(fēng)速：水平 田字田字 發(fā)散。發(fā)散。（5 5）在出風(fēng)口平面上田字格葉片風(fēng)速變化最小，出風(fēng)最均勻。）在出風(fēng)口平面上田字格葉片風(fēng)速變化最小，出風(fēng)最均勻。（6 6）在不考慮能耗情況下，發(fā)散式葉片可根據(jù)房間實(shí)際情況調(diào)整角度達(dá)到最）在不考慮能耗情況下，發(fā)散式葉片可根據(jù)房間實(shí)際情況調(diào)整角度達(dá)到最佳送風(fēng)效果，可使如佳送風(fēng)效果，可使如火車站火車站，機(jī)場(chǎng)機(jī)場(chǎng)等大型共送場(chǎng)所得到最佳