实验二 流线演示实验

实验二流线演示实验
一、实验目的
1、了解流体流动过程中流线的概念。

2、观察在定态流动时，流体流过不同结构体的流线
情况；并对边界层分离现象作一初步的分析了解。

二、实验原理
流线反映了某一瞬间流体内各流体质点的速度及方向。

定态流动时，在流体内同一点某一时刻只有一个速度，所以各流线不会相交。

流体在流动过程中若流动方向和流道面积改变时，必然造成流速与流向的改变，从而导致边界层的脱体而形成大量的旋涡（死区）。

本实验让流体流过不同构件时，观察其内的流线情况。

三、实验装置流程原理：
1-循环水箱
2-循环水泵
3-调节阀
4-进气调节口
5-导流条
6-溢流管
A1 流量计
孔板+文丘里
A2 流道
突缩突扩+转子
A3 球形
圆球+带尾翼球
A4 折流挡板
圆环+圆缺形
A5列管排列
顺排+叉排
实验装置流程如图所示，主要部件为由5个透明有机玻璃制成的（截面为长方形）的通道，其内安置有不同构件组进行比较，这些构件组合都有一定的可比性，通过比较流体流过不同组合内的构件的情况进行流场比较，从而可解释在实际应用、工业设计中的一些现象和构思。

这些组合依次为：A1、孔板和文丘里模型；A2、突缩突扩及转子流量计；A3、圆型及带尾翼圆形； A4、换热器内的圆缺型和圆环型折流挡板；A5、列管换热器列管的正三角错列和正方形直列。

在每个构件前均装有平行栅板整流设施，以保证流入构件时的流体为平行均匀流动。

其工作流体为循环水，其主要作用原理是各流道前装有一文丘里喷射吸气器，在水流入各流道前会吸入空气，且由于摩擦气体被破碎成细小的小气泡随
水一起流入各流道内，此时，小气泡的运动轨迹就是流线，从而可通过各通道内小气泡的运动情况来反映其流过不同构件组合时的流体力学现象。

四、实验步骤：
1、检查：首先检查各调节阀、进气口是否处于关闭状态。

2、启动水泵，逐个开启各调节阀，调节各进气口，
使水量和进气量合适。

一般应使水流速度在导流
条处均匀分布，气泡分布均匀，气泡大小合适。

水流过小：不能产生负压，形不成进气而产生气
泡；
水流过大：在导流条中心流量大，在两测流量小，
不均匀；
进气量过小：形成的气泡很少很小，效果不明显；
进气量过大：形成的气泡很多很大，效果不好。

3、在合适的流量下，分别进行观察、比较、分析；
4、分别调节水流大小、进气量大小，观察其内部的变化情况；
5、关闭时，先关闭各进气口，再关闭各阀门，再停
泵。

如果想排净流道内的水，可在停泵状况下，
打开各调节阀。

五、实验现象观察及作业
通过观察小气泡的流动情况，掌握流体流过不同构件的流体力学问题；
观察、分析、解释边界层的分离、死区、流线（轨线）等概念；
作业：比较说明五组不同构件的流体力学现象差异的成因。