一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>

1、測定水射流對平板的沖擊力，驗(yàn)證恒定流動(dòng)量方程并測定射流的動(dòng)量修正系數(shù)。

2、掌握實(shí)驗(yàn)的工作原理及動(dòng)量的測定方法。

二、實(shí)驗(yàn)裝置

工作原理：

自循環(huán)供水裝置由離心式水泵和蓄水箱組成。水泵的開啟、流量的大小的調(diào)節(jié)可由帶開關(guān)的流量調(diào)節(jié)器控制。水流經(jīng)供水管供給恒壓水箱，溢流水經(jīng)回水管流回蓄水箱。工作水流經(jīng)管噴形成水射流沖擊到帶活塞的翼輪式射流沖擊平板上，并以與入射角成90度的方向離開沖擊平板。帶活塞的平板在水射流動(dòng)量力和測壓管中的水柱壓力作用下處于平衡狀態(tài)。測壓管帶有標(biāo)尺，測知平衡狀態(tài)下水柱高度值，便可得到作用在活塞上的水壓力P，即水射流的動(dòng)量力F。沖擊后的水經(jīng)集水箱匯集后，再經(jīng)上回水管流出，出口處用重量法測定流量，回水zui后經(jīng)接水器和下回水管流回蓄水箱。

為了自動(dòng)調(diào)節(jié)測壓管內(nèi)的水位以使帶活塞的平板受力平衡以及減小摩擦阻力對活塞的作用，考慮在活塞中設(shè)有一細(xì)導(dǎo)水管a,一端開口在平板的中心處，另一端伸出活塞頭部，出口方向與軸向垂直。在平板上設(shè)有翼片b，在活塞套上開有窄槽c。

工作時(shí)，在射流沖擊力作用下，水流經(jīng)導(dǎo)水管向測壓管內(nèi)進(jìn)水，當(dāng)射流沖擊力大與測壓管內(nèi)水柱對活塞的壓力時(shí)，活塞內(nèi)移，封閉窄槽，使測壓管內(nèi)水位升高，水壓力增大。反之，活塞外移，窄槽打開，水流外溢，測管內(nèi)水位降低，水壓力減小，在恒定射流沖擊下，經(jīng)短時(shí)段的自動(dòng)調(diào)整，即可達(dá)到射流沖擊力和水壓力相等的平衡狀態(tài)。這時(shí)活塞處在半進(jìn)半出，窄槽部分開啟的位置上，經(jīng)導(dǎo)水管流進(jìn)測壓管的水量和過窄槽外溢的水量相等。由于平板上設(shè)有翼片，在水流沖擊下，平板帶動(dòng)活塞旋轉(zhuǎn)，因此克服了活塞在沿軸向滑移時(shí)的靜摩擦力，實(shí)驗(yàn)表明，設(shè)置翼片后，活塞滑移的摩擦阻力可減小到低于1mm水柱對活塞的作用力，即為動(dòng)量力的5%以下。

三、實(shí)驗(yàn)原理

恒定總流動(dòng)量方程為：

以帶活塞的平板為受力體，在x方向上的動(dòng)量方程式為：

式中：——射流動(dòng)量系數(shù)

——水的密度

Q ——射流流量

——射流速度

——水的重度

h——作用在活塞圓心處的水住高度

D——活塞的直徑

實(shí)驗(yàn)中，在平衡狀態(tài)下，只要測量Q、h值，由給定的管噴直徑d和活塞直徑D，便可驗(yàn)證動(dòng)量方程并率定射流的動(dòng)量修正系數(shù)值。

四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟

1、檢查自循環(huán)系統(tǒng)供水箱水位為正常狀態(tài)，記錄有關(guān)常數(shù)。

2、開啟水泵，水泵啟動(dòng)2--3分鐘后，短暫關(guān)閉2--3秒種，利用回水排除離心式水泵內(nèi)滯留的空氣。

3、待恒壓水箱滿頂溢流后，松開測壓管固定螺絲，調(diào)整方位，要求測壓管垂直，螺絲對準(zhǔn)十字中心，使活塞轉(zhuǎn)動(dòng)自如，然后旋轉(zhuǎn)螺絲固定之。

4、當(dāng)測壓管內(nèi)液面穩(wěn)定后，記下測壓管內(nèi)液面的標(biāo)尺讀數(shù)，即h值。

5、利用重量時(shí)間法，在上回水管的出口處用量筒盛水，測量時(shí)間15秒左右。

6、改變水頭重復(fù)實(shí)驗(yàn)，其方法是逐次打開不同高度上的溢水孔蓋，調(diào)節(jié)調(diào)速器，使溢量適中，待水頭穩(wěn)定后，按4-5步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及要求

1、記錄有關(guān)常數(shù)

管噴內(nèi)徑d=1.190cm，活塞直徑D=1.986cm

2、編制實(shí)驗(yàn)參數(shù)記錄，計(jì)算表格，并填入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3、取某*量，繪出脫離體圖，闡明分析計(jì)算的過程

六、實(shí)驗(yàn)思考

你對實(shí)驗(yàn)有何探索和見解，現(xiàn)提供若干問題，請你給予解釋。

1、帶翼片的平板在射流作用下獲得動(dòng)量矩，這對射流沖擊平板沿X方向的受力分析有無影響？為什么？

2、通過細(xì)導(dǎo)水管的分流，其出流角度與V2相同，試問對以上受力分析有無影響？

3、滑動(dòng)摩擦力Fx為什么可以忽略不計(jì)？試用實(shí)驗(yàn)來分式驗(yàn)證Fx的大小，記錄觀察結(jié)果。

4、實(shí)驗(yàn)中注意觀察V2是否為0，若不為0，將會(huì)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來什么影響？