水的抗磁性演示实验

利用磁铁作用于漂浮在水面的纸片和盛水气球,演示了水的抗磁性,并利用全反射研究了水的抗磁性与外磁场的关系.实验结果表明:当磁铁置于水面上方时,磁场作用区域的水面向下凹陷.磁场越强,水面的凹陷程度越大,水的抗磁现象越明显.     

一种液面微形貌测量技术及在微浮力和表面张力研究中的应用

应用改进的云纹法测量微小物体漂浮在水面上所产生的水面凹陷曲面的三维形貌,并根据此三维形貌来定量测量微小物体受到的微浮力和表面张力,分析其与水面的相互作用.通过对不同大小的硬币浮在水面上所形成的液面三维形貌的测量以及进一步的分析表明:硬币浮在水面上是表面张力和浮力共同作用的结果,其中浮力起主要作用.该实验验证了所提出的技...     

太阳辐照对静止水面稳态蒸发的影响

针对低风速下静止水面的蒸发过程,考虑水面与气流的对流传热传质、水体对太阳能辐射的容积内光谱吸收及内部传热,建立分析太阳辐照作用的水面稳态蒸发模型.采用控制容积法结合蒙特卡洛法和谱带模型数值求解水体内部、表面、气流之间的能量传递与质交换.分析空气湿度、温度、流速及正逆温差下,太阳辐照强度对于水面蒸发的影响.结果表明,太阳辐照强度对低风速下静止水面蒸发的影响很大.     

研究液体的压强和深度的关系实验的改进

初二物理中“研究液体的压强和深度的关系”的学生实验里所用的平底玻璃管是实验的关键。然而现有的平底玻璃管自身重量大,浸在水中后露出水面太少。如果按实验要求再往里加点沙子,管就要沉入水中,即使不沉也由     

低能电子在玻璃管中的稳定传输

分别对裸的直玻璃管和外壁与出入口两端面涂导电银胶的直玻璃管进行了低能电子穿透实验.穿透电子的倾角分布显示,穿透电子强度随倾角增大而减少,并且穿透倾角不会超过玻璃管的几何张角.还测量了玻璃管在倾角为-0.2°时的充电过程.对于裸玻璃管,在充电过程中,穿透率和角分布有显著的振荡现象.整体来看,穿透率随时间先下降后上升,最后在某个平均值附近振荡;角分布随穿透率变化同步变化,先向正角度移动再向负角度移动,最后在玻璃管的倾角附近振荡.对于涂导电胶的玻璃管,在充电过程中,穿透率和角分布稳定变化.穿透率随时间先下降后上升最后平稳,角分布随时间先向负角度移动再向正角度移动,最后在玻璃管倾角附近稳定.通过模拟电子与SiO₂材料的碰撞过程,提出了电子在裸玻璃管和涂导电胶玻璃管中的充电过程的物理图像.该物理图像能很好地解释电子在裸玻璃管和涂导电胶的玻璃管中充电过程的实验结果.最后,依据实验结果和物理图像给出了低能电子在玻璃毛细管中稳定输运的条件.     

对“研究液体的压强和深度关系”和“研究物体浮在液面的条件”实验的改进

在新编初中物理课本第一册书中有上述两个学生实验。这两个实验中都是在平底玻璃管中放砂子,使它竖直地浮在水中来研究问题的。几年来,学生在做这两个实验时都碰到一些麻烦事。一是学生向玻璃管中装沙子时难免有砂子撒在桌上和水中,影响整洁。二是砂子密度小,玻璃管中装砂后整体重心高,要使其能在水中竖直必须多装砂,管口离水面很近,能够改变深度的范围很小,测量得到的结果不明显。三是砂子装得多一些或学生放的时候不小心,玻璃管就整个地沉     

硬币为什么会漂浮在水面上

1问题的提出你注意过这种现象吗?将一枚硬币轻轻平 放于一杯清水中虽然硬币将液面压的明显凹陷,但它们却能漂浮在水面上.我们知道,金属的密度比水大,为什么硬币会浮在水面上?     

托里拆利实验的改进装置二则(二)

将两根玻璃管分别插入橡皮塞的两个小孔内 ,长玻璃管的另一端套上一段大小适度的橡皮管 ,用细线扎紧不漏气 ,如图 2 .在瓶内倒入适量的水银 ,塞紧橡皮塞 .将广口瓶向着长玻璃管的方向慢慢倾斜 ,同时将长玻璃管上的橡皮管管口向上 ,使之高于广口瓶内的水银面 ,这时长玻璃管灌满了水银 ,橡皮管内也有少量的水银 .此时 ,玻璃管内的空气被全部排出 ,然后用夹子在玻璃管附近有水银的橡皮管处夹住 ,再把橡皮管折过来用夹子夹紧 ,防止漏气 .慢慢将广口瓶、玻璃管竖直放置 ,玻璃管的上方将出现真空 .当水银柱稳定后 ,用刻度尺测量出玻璃管内水银面与…     

测定空气的密度

设计了测量空气密度的简易装置:将塑料桶用带有玻璃管的橡皮塞封上,将直玻璃管和另一个水平放置的内含有一段小水柱的玻璃管用橡皮管相连,上下移动塑料桶,读出直玻璃管中小水柱移动的距离,即可计算出空气密度.     

机翼上下面气流压强差演示器

我们看了物理通报(1955年7月份442页)上“机翼上下面气流压强差演示器”之后觉得明显度很差。因为上下压强差是非常小的,所以水柱差也非常小。因此,我们就着手尝试改进。首先考虑到的是改玻璃管中为密度小的液体,     

高温空气燃烧NOx排放特性的试验研究

通过两种结构烧嘴的热态燃烧试验对比,研究了烧嘴结构、燃气射流速度、过量空气系数对高温空气燃烧过程氮氧化物排放的影响特性。研究结果认为:在燃气喷口两侧布置两个矩形空气喷口的烧嘴,氮氧化物排放量低于圆形空气喷口烧嘴;随着燃气射流速度的提高,高温空气燃烧过程排放的氮氧化物逐渐减少。与普通燃烧过程不同的是,随着过量空气系数的提高,在一定范围内高温空气燃烧的氮氧化物排放量不断增加。分析认为,高温空气燃烧氮氧化物排放量与火焰体积、炉内氧气与燃气混合过程以及燃气射流和空气射流对炉内烟气的卷吸量有关。     

Interaction of Annular Air Jet with a Non-Evaporating Liquid Spray

The effects of a concentric annular air jet on the structure of a liquid spray have been examined under isothermal conditions using Phase Doppler interferometry, and flow visualization techniques. Local measurements of drop size, velocity, volume flux, and number density have been made simultaneously and non-intrusively. The results show that the initial spray cone widens substantially with increasing air flow while the overall spray envelope remains essentially the same. The air jet creates a narrow high mass flux region of small droplets in the core of the spray, surrounded by a nearly uniform flux region extending almost to the boundary of the spray. Line averaged mean diameters are found to be slightly smaller, indicating that the annular air jet plays a role improving the atomization process as well.     

Computation of the normal injection of a hydrogen jet into a supersonic air flow

The interaction of a planar supersonic air flow with the hydrogen jet injected perpendicularly across the slot from the duct walls is studied numerically. An algorithm is constructed for solving the Favre-averaged Navier — Stokes equations for the flow of a thermally perfect multicomponent gas based on the ENO scheme. The influence of the jet Mach number and the ratio of the jet and flow pressures on the shockwave structure of the flow and the jet penetration depth is shown.     

液体横向射流在气膜作用下的破碎过程

为了研究液体横向射流在气膜作用下的破碎过程,采用背景光成像技术及VOF TO DPM方法进行了实验研究和仿真研究,模拟介质为水和空气.研究结果表明,液体射流在气膜作用下主要存在两种破碎过程:柱状破碎和表面破碎.Rayleigh-Taylor(R-T)不稳定性产生的表面波是液体射流发生柱状破碎的主要原因,气流穿透表面波的波谷导致射流柱破碎,破碎后的液丝沿流向逐渐发展呈带状分布.Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定性产生的表面波是液体射流发生表面破碎的主要原因,液丝和液滴从射流表面剥离.局部动量比对液体横向射流的破碎过程具有重要影响,当局部动量比较低时,液体射流的破碎由K-H不稳定性主导;随着局部动量比的增大液体射流的破碎逐渐由R-T不稳定性主导.液体射流的破碎长度及穿透深度均随局部动量比的增大而增大.     

进口条件对超燃冲压发动机氢气燃烧流场特性的影响分析

对不同进口条件下的超燃冲压发动机燃烧室内氢气喷流超声速燃烧流动特性进行了数值模拟与分析.宽范围超燃冲压发动机是吸气式高超声速飞行器推进系统设计中的热点问题之一,受实验设备硬件条件及实验技术限制,数值模拟技术仍然是超燃冲压发动机燃烧室内燃气燃烧特性及流场特性的主要研究手段.采用基于混合网格技术的多组元N-S方程有限体积方法求解器,在不同进口Mach数及压强条件下,对带楔板/凹腔结构的燃烧室模型氢气喷流燃烧流场进行了数值模拟,对比分析了氢气喷流穿透深度、喷口前后回流区结构、掺混效率及燃烧效率等流场结构与典型流场参数的变化特性及影响规律.研究成果可为宽范围超燃冲压发动机喷流燃烧流动特性分析提供参考.      

微波瑞利散射法测定空气电火花激波等离子体射流的时变电子密度

大气压空气电火花激波等离子体射流的电子密度在亚微秒时间尺度上瞬变,其电子密度的测定很难.基于微波瑞利散射原理,本文测量了空气电火花冲击波流注放电等离子体射流的时变电子密度.实验结果表明:测量系统的标定参数A为1.04 × 105 V·Ω·m–2;空气流注放电等离子体射流的电子密度与等离子体射流的半径和长度有关,结合高速放电影像展示的等离子体射流的等效半径和等效长度,测定的电子密度在1020 m–3的量级,且随时间先快速增长至峰值再成指数衰减.此外,本文还探讨了等离子体射流的不同等效尺度对测定结果的影响;分析结果表明,采用时变等效半径和时变等效长度的计算结果最有效,且第1个快速波峰是由光电离的电离波导致的.     

Measurement of the water jet velocity at the outlet of nozzles with different profiles

Water jets accelerated by differently configured convergent nozzles of diameters ranging from 4.5 to 5.0 mm are studied. The excess pressure at the nozzle inlet varies from 5 × 10³ to 3.5 × 10⁶ Pa. Velocity measurements are carried out with a spring dynamometer and a free-running Pelton microturbine. The jet strength at the outlet of the nozzle is found to increase by a factor of 4.0–4.5 compared with the water flow strength at the inlet, which depends on the excess pressure and volume flow at the inlet. Reasons for such an effect and a possible source of the additional energy are considered. The 2D Bernoulli equation used instead of the 1D equation routinely applied in nozzle analysis leads to a negative value of the excess pressure at the nozzle exit section and in the jet. Gas evolution and cavitation enhance this effect because of a decrease in the jet density. As a result, the jet is accelerated not only by the inlet pressure but also due to the fact that the potential energy of the flowing medium decreases because of a decrease in its absolute pressure down to the technical vacuum level. The contraction of the jet by the atmospheric air and the establishment of the equilibrium (in air) pressure in the water jet eventually raise its kinetic energy through the internal energy of the air.     

Contributions to the acoustic excitation of bubbles released from a nozzle

It has recently been demonstrated that air bubbles released from a nozzle are excited into volume mode oscillations by the collapse of the neck of air formed at the moment of bubble detachment. A pulse of sound is caused by these breathing mode oscillations, and the sound of air-entraining flows is made up of many such pulses emitted as bubbles are created. This paper is an elaboration on a JASA-EL paper, which examined the acoustical excitation of bubbles released from a nozzle. Here, further details of the collapse of a neck of air formed at the moment of bubble formation and its implications for the emission of sound by newly formed bubbles are presented. The role of fluid surface tension was studied using high-speed photography and found to be consistent with a simple model for neck collapse. A re-entrant fluid jet forms inside the bubble just after detachment, and its role in acoustic excitation is assessed. It is found that for slowly-grown bubbles the jet does make a noticeable difference to the total volume decrease during neck collapse, but that it is not a dominant effect in the overall acoustic excitation.     

介质阻挡体放电对甲烷扩散火焰特性的影响

本文在高频交流激励模式下,采用同轴圆柱构型激励器,开展了介质阻挡体放电对空气/甲烷同轴剪切扩散火焰燃烧特性影响实验研究。激励器敷设在外喷嘴环缝以电离空气,采用纹影系统和B型热电偶分别获取流场形态和火焰温度,激励频率为8 kHz,通过改变气体流量和放电电压,分析了不同工况下射流流场、火焰结构和火焰温度在等离子体作用下的变化规律。结果表明:等离子体气动效应能有效增强射流湍流强度,强化空气/甲烷掺混,增大射流角,并随激励电压提高作用效果逐渐增强,实验中未形成明显扩张流动的初始射流在放电电压30 kV时其射流角最大为23.5°。贫燃条件下等离子体激励会改善火焰形态,增强燃烧稳定性,并在流量较低时缩短火焰长度。此外,富燃火焰下游温度会随着激励强度增大不断升高,而贫燃火焰下游温度变化受上游燃烧强度影响存在升高和降低两种情况。     

存在空气卷吸时等离子体射流光谱诊断应做的修正

采用一套高精度多谱线的等离子光谱诊断系统来同时探测等离子体射流中两条谱线的强度。通过谱线绝对强度法 ,获得了直接流入空气的氩等离子体射流在考虑卷吸和不考虑卷吸时两种不同的温度分布和卷吸空气的浓度分布。两种情况下所获得的温度分布的对比 ,说明等离子射流中的空气卷吸现象对光谱诊断的结果有可观的影响。忽略所卷吸的空气会对绝对强度法的温度诊断带来误差 ,尤其在远离喷口的区域 ,这种误差是很明显的。