圓柱﹑機(jī)翼等物體繞流流動(dòng)顯示觀察

1、圓柱圓柱機(jī)翼等物體的繞機(jī)翼等物體的繞流流動(dòng)顯示觀察流流動(dòng)顯示觀察 Nanjing, China本科生教學(xué)課程梵高梵高 星夜星夜流動(dòng)顯示的示例流動(dòng)顯示的示例 子彈頭部的激波流動(dòng)顯示的示例流動(dòng)顯示的示例 機(jī)翼的啟動(dòng)渦流動(dòng)顯示的應(yīng)用示例流動(dòng)顯示的應(yīng)用示例 汽車工程中應(yīng)用流動(dòng)顯示技術(shù)研究繞流汽車的流場，力求提高速度、減阻節(jié)能。環(huán)保工程中用染色法或煙線法研究煙囪的煙氣擴(kuò)散規(guī)律，合理選擇煙囪的位置和高度。 實(shí)際地形實(shí)際地形均勻流均勻流分層流分層流流動(dòng)顯示的應(yīng)用示例流動(dòng)顯示的應(yīng)用示例觀察流體繞不同物體流動(dòng)時(shí)的各種流動(dòng)現(xiàn)象，由繞流圖象定性說明繞流特性。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?.繞圓柱體的流動(dòng)。2.繞機(jī)翼 的流動(dòng)。3

2、.觀察流體流過 等流段縱剖面上的流線。流動(dòng)顯示的意義流動(dòng)顯示的意義 在教學(xué)上，可以輔助觀察流動(dòng)現(xiàn)象，認(rèn)識流動(dòng)規(guī)律，理解基本概念； 在科研上，發(fā)現(xiàn)新的流動(dòng)現(xiàn)象，建立、改進(jìn)和驗(yàn)證理論模型； 在工程上，解決實(shí)際問題。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 染色法 電化學(xué)法 氫泡法 空氣泡法 煙流法 光學(xué)法 油膜法 本實(shí)驗(yàn)采用最先進(jìn)的 電化學(xué)法電化學(xué)法 顯示流線常用的流動(dòng)顯示方法：實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理電化學(xué)法電化學(xué)法 原理原理 含化學(xué)指示劑的顯示液，酸度不同時(shí)顯示不同顏色。 配置顯示液到臨界狀態(tài)，剛好呈現(xiàn)酸性；當(dāng)顯示液中插入電極通電時(shí)，水電解使流過負(fù)極附近的顯示液呈現(xiàn)堿性而變色，形成彩色條紋。 僅適用于極低速度下流動(dòng)顯示。 常

3、用試劑：常用試劑：百里酚蘭、酚酞、甲基紅等。實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備 流動(dòng)過程采取封閉自循環(huán)形式。1.水泵開起，工作液體流動(dòng)，在電極的作用下，工作液體形成電解并產(chǎn)生數(shù)十條色線，這些色線可看成是一條條流線。2.當(dāng)物體被置于流場中時(shí)，其尾部的流線將產(chǎn)生擾動(dòng)，擾動(dòng)所形成的色線圖形即為該物體的繞流圖象。 實(shí)驗(yàn)效果實(shí)驗(yàn)效果 機(jī)翼機(jī)翼 圓柱圓柱 管道管道 電化學(xué)法流動(dòng)顯示示例 有沒有 分離？文丘里孔板閘板突擴(kuò)突縮實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟打開電源開關(guān)和泵開關(guān)，稍等片刻，流線儀即可顯示流線。本實(shí)驗(yàn)所用流線顯示儀共有三種，分別用以演示機(jī)翼繞流機(jī)翼繞流圓柱繞流圓柱繞流管渠過流管渠過流各種演示看完后，關(guān)閉流線演示儀泵開關(guān)和電源開關(guān)

4、，并整理好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場。 123觀察實(shí)驗(yàn)演示觀察實(shí)驗(yàn)演示 演示機(jī)翼繞流的流線分布 1.機(jī)翼向天側(cè)（外包線曲率較大）流線較密，表明流速大，壓強(qiáng)低；2.機(jī)翼向地側(cè)，流線較疏，壓強(qiáng)較高。說明：說明：1.整個(gè)機(jī)翼受到一個(gè)向上的合力，該力被稱為升力。2.在機(jī)翼腰部開有溝通兩側(cè)的孔道，孔道中有染色電極。3.在機(jī)翼兩側(cè)壓力差的作用下，必有分流經(jīng)孔道從向地側(cè)流至向天側(cè)，這可通過孔道中染色電極釋放的色素顯現(xiàn)出來。4.在流道出口端（上端）還可觀察到流線匯集到一處，并無交叉，從而驗(yàn)證流線不會(huì)重合的特性。 演示圓柱繞流 說明：說明：圓柱兩側(cè)轉(zhuǎn)捩點(diǎn)趨于重合，零流線（沿圓柱表面的流線）在前駐點(diǎn)分成左右2支，經(jīng)90點(diǎn)（uuma

5、x）后在背滯點(diǎn)處又合二為一了。這是由于繞流液體是理想液體（勢流必備條件之一），由伯努里方程知，圓柱繞流在前駐點(diǎn)（u0）勢能最大，90點(diǎn)（uumax）,勢能最小，而到達(dá)后滯點(diǎn)后滯點(diǎn)（u0），動(dòng)能又全轉(zhuǎn)換為勢能，勢能又最大。故其流線又復(fù)原到駐點(diǎn)前的形狀。 流速很低（0.51.0s），能量損失可忽略。其流動(dòng)可視為勢流。其流動(dòng)可視為勢流。 uuru觀察實(shí)驗(yàn)演示觀察實(shí)驗(yàn)演示 演示 等流段縱剖面上的流譜 說明：說明：1.演示是在小Re數(shù)下進(jìn)行，液體在流經(jīng)這些管段時(shí)，有擴(kuò)有縮。2.由于邊界本身亦是一條流線，通過在邊界上特布設(shè)的電極，該流線亦能得以演示。 文丘里管突然擴(kuò)大和突然縮小明渠閘板孔板觀察實(shí)驗(yàn)演示觀察實(shí)驗(yàn)演示思考題思考題駐滯點(diǎn)的流線為何可分又可合？駐滯點(diǎn)的流線為何可分又可合？這與流線的性質(zhì)是否矛盾？這與流線的性質(zhì)是否矛盾？ 課程安排課程安排1.1.實(shí)驗(yàn)報(bào)告評分標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)報(bào)告評分標(biāo)準(zhǔn)（100100分計(jì)）分計(jì)）1）簡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)原理、繪制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡圖，滿分）簡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)原理、繪制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡圖，滿分20分。分。2）原始數(shù)據(jù)完整，數(shù)據(jù)處理過程清晰，結(jié)果正確。能正確）原始數(shù)據(jù)完整，數(shù)據(jù)處理過程清晰，結(jié)果正確。能正確繪制實(shí)驗(yàn)曲線，滿分繪制實(shí)驗(yàn)曲線，滿分60分。分。3）對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，滿分）對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，滿分20分。分。2.2.實(shí)驗(yàn)過程（表現(xiàn)）評分標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)過程（表現(xiàn)）評分標(biāo)