流體力學(xué)實驗概要PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1流體力學(xué)流體力學(xué)(li t l xu)實驗概要實驗概要第一頁，共32頁。24. 專用設(shè)備 減壓箱：研究空化空蝕機理的實驗設(shè)備，空化是常溫下液體內(nèi)部由于壓力降低而形成的流體形態(tài)破壞，產(chǎn)生空泡或空穴。 水輪機試驗臺 水泵試驗臺5. 三維水力(shul)模型實驗水動力學(xué)實驗設(shè)備可應(yīng)用于： 水動力學(xué)和流體力學(xué)的基礎(chǔ)性研究 工程性的模型實驗研究第1頁/共32頁第二頁，共32頁。37.2 水槽和水洞水槽的結(jié)構(gòu)：研究性實驗水槽一般由儲水箱及管路系統(tǒng)、凈水裝置(zhungzh)、水泵組和槽本體組成 凈水裝置：為了避免水中雜質(zhì)對水槽的污染設(shè)置的，水源在經(jīng)過凈水裝置處理后才能進入回路。 動力系統(tǒng)：由一組泵

2、組成，開啟不同數(shù)量的水泵就可得到不同流速的水流，水由泵組加壓后流入集水箱，再通過導(dǎo)水管路到達(dá)水槽的安定段。 安定段：其作用與風(fēng)洞相仿，內(nèi)部裝有粗孔塑料泡沫層和尼龍紗網(wǎng)，它們的作用是對水流進行整流。水流通過收縮段加速，可采用較高的收縮比來降低水流的原始湍流度。 實驗段：一般為很長的矩形(jxng)槽。常用玻璃（或有機玻璃）做水槽壁面，便于對流場進行觀察拍照。 最后水流通過下游的排水閥門流回泵站。第2頁/共32頁第三頁，共32頁。41.凈水器，2.閥門， 3.泵組， 4.集水箱(shuxing)， 5.安定段，6.阻尼網(wǎng)，7.收縮段，8.工作段,9.出水閥， 10.儲水箱(shuxing)第3頁/

3、共32頁第四頁，共32頁。5水槽流速和水位的調(diào)節(jié)(tioji)： 要保證實驗在嚴(yán)格定常的流動條件下進行以及滿足實驗所需的流量要求，水槽實驗裝置的供水不直接與自來水管道連接，而要通過一獨立的水箱管路系統(tǒng)，典型的由有一定水頭高度的水箱、連接管道、水渠道和水泵組成。 水箱的溢流板使水箱中的水位在實驗過程中保持恒定，水箱內(nèi)還可以插有幾塊多孔阻尼板作為穩(wěn)流裝置，用來消除進水所引起的波動。 水通過實驗裝置后流入回水渠道，集中到水池里，由水泵再次泵入水箱，循環(huán)使用。第4頁/共32頁第五頁，共32頁。6進水出水(ch shu)溢流(y li)平水箱(shuxing)（穩(wěn)水箱(shuxing)）第5頁/共32頁

4、第六頁，共32頁。7 實驗流量可通過泵組和流量控制閘閥來調(diào)節(jié)，也可利用變頻器泵來控制。 實驗水深的調(diào)節(jié)可通過安裝(nzhung)在水槽矩形槽出口端的尾門開度來控制。 尾門的開度可由計算機自動控制，尾門開度按一定周期變化，相應(yīng)水槽的水位和流速也按一定周期變化，可模擬潮流。 還可有其它的調(diào)節(jié)裝置。第6頁/共32頁第七頁，共32頁。8循環(huán)(xnhun)水槽結(jié)構(gòu)示意圖第7頁/共32頁第八頁，共32頁。9Tunnel Assembly Settling Chamber Exit Section Motor Assembly 小型(xioxng)水槽第8頁/共32頁第九頁，共32頁。10大型(dxng)水

5、槽第9頁/共32頁第十頁，共32頁。11船舶(chunb)試驗水槽（400m）第10頁/共32頁第十一頁，共32頁。12第11頁/共32頁第十二頁，共32頁。13（2）波浪水槽 在普通水槽上裝上造波器和消波器，造波器用來模擬海浪，有多種形式。在水槽的另一端，消波器使水波以及(yj)模型產(chǎn)生的船波不再反射。造波裝置(zhungzh)第12頁/共32頁第十三頁，共32頁。14波浪水槽防波堤模型(mxng)實驗第13頁/共32頁第十四頁，共32頁。15清渾水兩用(lin yn)波流水槽可用于：波流相互作用含沙水流運動底泥起動懸移質(zhì)沉降波流(b li)與不同底質(zhì)的相互作用第14頁/共32頁第十五頁，共

6、32頁。16（3）風(fēng)浪水槽 把水槽頂部封閉起來(q li)，并在兩端留有進氣口和排氣口，這樣在水面上就形成了一條空氣通路。 一般在下游端裝上風(fēng)機抽吸空氣，把上游端做成收縮段的形狀，并將它作為空氣的入口，風(fēng)機的抽吸使水面上的空氣產(chǎn)生流動，就形成了風(fēng)浪水槽。 風(fēng)浪水槽可用來研究風(fēng)生浪、風(fēng)浪干擾、水面油膜擴散等方面的研究。第15頁/共32頁第十六頁，共32頁。17 水洞的結(jié)構(gòu)和原理(yunl)與回流式風(fēng)洞相似，只不過其中的介質(zhì)是水而已。 水洞與風(fēng)洞的不同之處是：（1）由于水的密度比空氣大數(shù)百倍，推動水流動的動力系統(tǒng)的功率一般很大；（2）水洞實驗段是封閉的管路系統(tǒng)，一般不能做成敞開式的；（3）水洞可以

7、做成重力式的。即利用高水位下落至低水位時位勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽艿脑?yunl)，獲得實驗段一定速度的水流。 水洞可進行常規(guī)水動力學(xué)實驗、空泡實驗、邊界層機理和水噪聲實驗等。水洞簡介(jin ji)：第16頁/共32頁第十七頁，共32頁。18小型(xioxng)水洞第17頁/共32頁第十八頁，共32頁。19重力(zhngl)式水洞的結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：1.溝，2.磅秤，3.量水箱，4.切換機構(gòu)(jgu)，5.溢流箱，6.水池，7.水泵，8.回水管，9.出水閥，10.實驗裝置; 11.進水閥，12.水箱，13.多孔阻尼板，14.溢流壩水泵將地下水池中的水泵入高位的水箱中，水箱內(nèi)的溢流板使水箱中的水位(

8、shuwi)保持恒定。水箱內(nèi)還插有多孔阻尼板作為穩(wěn)流裝置，用來消除進水所引起的波動。水在管道內(nèi)經(jīng)過擴壓段、整流網(wǎng)和收縮段后進入實驗段，然后流入回流渠道，集中到水池中。第18頁/共32頁第十九頁，共32頁。20圖為在空化實驗水洞中用頻閃光源拍攝到的高速旋轉(zhuǎn)螺旋槳的空化現(xiàn)象照片，從照片中可看到在螺旋槳葉梢上產(chǎn)生的空泡形成的螺旋線。為了觀察非定常流動和高速運動流場的流動圖像和變化過程，通常需要(xyo)采用高速攝影技術(shù)。第19頁/共32頁第二十頁，共32頁。21高速攝影(shyng)在流動顯示中的應(yīng)用： 人眼的空間分辨率約為0.1mm，時間分辨率約為0.1s。高速攝影(shyng)是用“快攝慢現(xiàn)”的

9、手段來擴展人眼視力的極限。 高速攝影(shyng)機和普通攝影(shyng)機的區(qū)別是曝光時間和攝影(shyng)頻率，攝影(shyng)頻率在102幀/秒的稱為普通攝影(shyng)（一般電影攝影(shyng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率為每秒24幅），而高速攝影(shyng)機的攝影(shyng)頻率可達(dá)每秒幾千幀以上。 高速攝影(shyng)是高速定常和非定常流動過程流動顯示的重要手段，可與各種流動顯示方法結(jié)合使用。第20頁/共32頁第二十一頁，共32頁。22 定常流動：拍攝典型瞬時情況下的單張高速照片，高速快門控制曝光時間。 非定常流動：連續(xù)記錄高速流場的運動過程，高速攝影的拍攝頻率(pnl)（幀/秒）

10、必須與流動變化速率同步，變化越快的流動過程要求的拍攝頻率(pnl)越高。 第21頁/共32頁第二十二頁，共32頁。237.3 三維水力(shul)模型實驗簡介 實際河道、河口地區(qū)的水流運動非常復(fù)雜，在水利工程、河流工程、港口和航道工程等重大工程項目中，三維水力(shul)模型試驗是項目論證、規(guī)劃、工程設(shè)計、實施、動態(tài)管理和施工等方面的重要手段。 物理模型：水工模型 河工模型 港工模型第22頁/共32頁第二十三頁，共32頁。24水利樞紐(shulshni)工程第23頁/共32頁第二十四頁，共32頁。25長江口深水航道整治(zhngzh)工程導(dǎo)堤第24頁/共32頁第二十五頁，共32頁。26長江口整

11、體物理模型試驗大廳外觀效果圖 （上海浦東）水平縮尺(such)為1:1000，垂直縮尺(such)為1:125第25頁/共32頁第二十六頁，共32頁。27長江口物理模型(mxng)（南京水科院）第26頁/共32頁第二十七頁，共32頁。28錢塘江河口(hku)（含杭州灣）整體模型（杭州）第27頁/共32頁第二十八頁，共32頁。29模型分類：（1）正態(tài)模型和變態(tài)模型 正態(tài)模型的長、寬、高按同一比尺縮小，其幾何形狀與原型完全相似。 變態(tài)模型的水平方向(fngxing)上的比尺kl和水深方向(fngxing)上的比尺kh不同，其幾何形狀與原型并不嚴(yán)格相似，幾何變形的程度可用變態(tài)率來表示。hlkk第28頁/共32頁第二十九頁，共32頁。30（2）定床模型和動床模型 按照模型河床能否變形可把模型分成定床和動床兩類。 定床模型：模型河床不隨水流作用而改變，其河床常用水泥沙漿制作，模型水流是清水。 動床模型：模型河床隨水流作用而改變，其河床常用天然沙或輕質(zhì)沙（如煤粉、木屑、塑料沙、膠木粉等）制作，模型水流也常挾沙。當(dāng)河床變形顯著或要了解河道沖淤情況時，需采用動床模型，動床模型一般(ybn)都是動態(tài)模型。第29頁/共32頁第三十頁，共32頁。31模型設(shè)計： 滿足相似率（相似準(zhǔn)則）動床模型設(shè)計： 動床模型中引進了泥沙，在選擇模型比尺時，要同時滿足水流和泥沙運動的各種相似要求，往往非常困難。