用流水法验证伯努利方程

前言本文阐述一种用流水验证伯努利方程的较为简便的方法.在1982年全国综合性大学普通物理实验教学讨论会上,我们曾发表了题为《验证流体伯努利方程》的文章(该文已于1986年6月收入国家教委教学仪器研究所汇编的《教学仪器优秀研究成果汇编》中,即将出版).本文在原来的基础上,对实验原理和测量手段作了重大的改进.在前文中,是用两台数字毫秒计和光电测速装置测量蜡球在流体中的速度验证伯努利方程的.本文则通过测量流体的流量,并由连续方程与伯努利方程关系来验证伯努利方程的,这样实验仪器就较为简单、经济、实用,操作更加方便,而且测量结果的精度达到同等水平.     

关于流体力学黏滞及伯努利方程演示实验

对流体力学演示实验的相关问题进行了分析,指出了理想流体概念的局限性,并深入研究了黏滞及伯努利方程两个演示实验,给出了黏滞演示实验的定量结果;指出伯努利方程演示实验的对象是中心细流管;同时,提出了消除黏滞影响的具体改进方案。     

油水分散流超声互相关流速测量方法

针对水平管道中油水分散流流速测量问题,提出一种基于超声互相关的测量方法。通过在水平管道上间隔一定距离的上下游安装两对超声探头获取油水两相流流动过程中的随机波动信号,针对离散相和连续相之间的相对滑动,将互相关方法与漂移模型和运动波理论相结合,并考虑流速分布和含率分布对流速测量带来的影响,在连续相不同的情况下分别建立两相流总表观流速的测量模型,并采用油水两相流实际流动状态的实验数据计算模型参数。结果表明,测量模型对流型具有依赖性,漂移速度是离散相含率的函数。通过实验数据对模型进行验证,针对不同流型选取不同参数计算得到的总表观流速与实际流速能够较好吻合,相对误差在6.12%以内。     

正多边形流管内的泊肃叶方程探讨

应用牛顿粘滞定律、牛顿运动定律及一定的边界条件,首先计算了正多边形内流层的摩擦力公式,其次利用摩擦力公式推导出管内流层的速度分布函数,最后根据流量公式得到正多边形流管的泊肃叶方程,并讨论了流管内流速和流量随参数变化的关系。计算结果表明,当正多边形边的数目N趋于无穷大时,推导得到的流速和流量公式与圆形流管内的公式一致;并且相同参数下,正多边形边的条数N越多,流管内流速和流量也越大,当N大于20时,多边形管近似于圆形,此时流速和流量接近最大值。     

流体力学中的总流伯努利方程

文章从宏观上分析流体的平衡和运动规律,着重阐述流体力学中理想流体和压强的概念以及静止流体内压强的分布规律.文章介绍了流体的定常运动及流线、流量和总流的概念,给出了连续性方程,并在此基础上推导了理想流体定常运动的总流伯努利方程.结合工程实际问题,文章还介绍了实际流体的定常流动的总流伯努利方程.     

流管实验装置中声传播计算的模态方法

流管实验装置是测量有流动情况下航空发动机消声短舱内声衬声阻抗的主要装置。本文发展了一种解析的模态匹配方法进行在平均流有声衬条件下矩形流管中声传播的计算。用同伦方法求解特征值问题,并与用环绕积分求解的结果进行比较。声场通过轴向阻抗间断面的声压和声质点速度积分相等计算。第一个算例是无流动、硬壁、有限长、考虑端口反射的情况,并与北航流管实验台测量数据进行了对比;第二个算例为有流动情况下有限长声衬管道不考虑端口反射的声场计算,它与文献中NASA流管实验结果和CAA计算结果符合得很好。     

SJ-10卫星导线特性箱实验装置研制

为了研究微重力条件下导线绝缘层着火先期征兆和着火早期烟的析出和烟气流动规律,研制了SJ-10卫星导线特性箱有效载荷实验装置。该装置可实现对导线的恒流过载加热,并采用先进的测试技术,获得导线着火先期征兆和烟气浓度分布。地面验证实验表明,该装置安全可靠,同时能充分利用空间实验能力,保障科学目标的实现。     

等温条件下可压缩理想气体的伯努利方程

不可压缩流体的伯努利方程在解释飞机机翼升力时出现了矛盾.从这个矛盾出发,本文建立理想气体的等温过程模型,运用能量守恒推导出了等温条件下可压缩理想气体的伯努利方程.通过比较分析可知:不可压缩理想气体的伯努利方程在等温条件下形式上可变成等温可压缩理想气体的伯努利方程,但本质上是有区别的;与等熵条件下的伯努利方程比较,两者成立条件不同,方程的形式也不一样;等温条件与等焓条件在本质上是一致的,伯努利方程形式和本质都不变.     

HL-2A装置ECRH水冷却系统的研制

研制了压强达0.6MPa总流量达94m3•h-1的HL-2A装置电子回旋共振加热水冷却系统,介绍了该系统的设计、水压控制和参数 测量。计算了水压降和高电压环境中水电阻,测得的回旋管阳极水回路中的漏电流小于1mA。     

对等温条件下理想气体伯努利方程的讨论

在普通物理中一般只介绍理想流体的伯努利方程。由于气体具有显著的可压缩性,定量分析气体参量和流速的关系时还应考虑密度变化的影响。当气体与热库良好地接触,且膨胀和压缩过程进行得较为缓慢时可以视为等温过程。在《等温条件下可压缩理想气体的伯努利方程》一文中利用能量守恒导出了等温条件下理想气体满足的伯努利方程,但在推导过程中由于忽略了气体与外界的热传递导致结果存在问题。本文指出了其不当之处,用两种方法给出了正确的推导,并基于导出的结果简要讨论了气体压强与流速的关系。     

用气体法验证伯努利方程

一、引言 对于无粘性不可压缩流体伯努利(Benroulli)式的验证,通常以液体(水)为流体介质进行实验(以下简称液体法),而液体法要求具备恒压稳流的水源,同时必须使用水银压强计.为了在缺乏水源条件的情况下也能进行实验,同时考虑不使用水银压强计,以免水银的污染,我们研究成功了用气体法验证不可压缩流体伯努利方程式,并已应用于实验课教学(我系八二年级学生分组实验),效果良好.本文着重对气体法的理论进行分析探讨,同时具体介绍其实验装置、验证原理和实验结果.二、理论探讨 伯努利(Bernoulli)方程式为:(1)式中只P、v、Z分别表示流线某点处…     

气液两相流压力波色散特性实验研究

设计了可调频式压力扰动源的气液两相流压力波实验装置,实验研究了垂直上升管内气液两相流泡状流、弹状流压力波的色散规律。实验结果表明,对泡状流,在实验范围内,压力波的传播速度及其衰减跟扰动频率有关,随着扰动频率的增加,波速及其衰减都增加;工质的流速对压力波的色散特性没有影响。结合数值模拟结果,验证了泡状流压力波色散特性的临界频率现象,即高于临界频率,压力波色散特性消失,本文分析了相应的物理机制。对弹状流,压力波同样具有典型的色散特性,已有研究结果还不能预测其色散规律。     

应用于流管实验装置的声源控制方法

流管试验中由于管道响应不同频率下声压起伏很大,影响测量精度,为此在流管实验装置中发展了一种声源反馈控制方法,以管道内的声压信号为反馈信号,通过改变声源系统中信号源输出信号来调节不同频率下管道内的声压大小。本文分析了反馈次数,反馈信号采集卡量程以及反馈采样时间等因素对反馈控制结果的影响。该方法原理简单,易于实现,其控制思想可应用于其他实验装置的声源控制中。     

动载下水平管内气水两相流流动特性

本文概要介绍了两流体模型及其控制方程,以及自主搭建的动载气水两相流系统实验台.利用气水两相流系统实验台旋转产生的动载条件进行了动载条件下气水两相流动实验,实时测量了空气和水的流量及试验段的压差,并在线测量了气水两相流动窄隙率.结果表明,过载对两相流动特性尤其足流量、压力和压降有显著影响.该研究结果在某种程度上有助于将两相流研究从自然状态扩展到载荷作用状态,同时为动载下气水两相流流动和传热的数值分析和理论研究打下一定基础.     

基于V型内锥流量计测量气/水两相流的研究

V型内锥流量计是近年来被广泛关注的新型差压式流量测量装置,开展V型内锥流量计在两相流测量中应用的研究,可以拓展其适用范围,为解决两相流测量提供一种新的工具.本文针对水平管道(50 mm口径)中的气/水两相流,应用等效直径比β=0.65的V型内锥进行了实验研究,介绍了流出系数的标定方法,及分相模型下V型内锥修正系数θ的确定步骤,并应用基于流型修正的林宗虎关系式实现了气/水两相流测量,验证了采用V型内锥流量计测量气/液两相流的可行性.     

导流管喷动床环隙区颗粒流动分析

本文使用光纤测量了导流管喷动床环隙区的速度分布,通过计算颗粒流中的Savage数,Bagnold数和Friction数等准则数,表明该区流动为重力控制,以摩擦应力为主的慢速颗粒流。颗粒速度沿径向近似线性变化,而且其切变率随高度有很大不同。最后研究了表观气速,导流管内径,夹带区高度等对颗粒速度分布的影响。     

基础实验试题A-1:水钟计时

介绍了第7届全国大学生物理实验竞赛基础实验试题A"流体的流动"第一部分"水钟计时"的实验内容,并给出了参考解答以及竞赛结果分析.通过阅读材料,学生了解基于质量守恒和能量守恒的伯努利方程,利用简单的居家实验器材自组实验装置,探究水钟计时现象.试题考查了学生对水钟计时的理论、随机误差、精度及准确度、表面张力、雷诺数和层流状...     

薄栅氧化层中陷阱电荷密度的测量方法

提出了一种测量陷阱电荷密度的实验方法,该方法根据电荷陷落的动态平衡方程,利用恒流应力前后MOS电容高频CV曲线结合恒流应力下栅电压的变化曲线求解陷阱电荷密度及位置等物理量.给出了陷阱电荷密度的解析表达式和相关参数的提取方法和结果.实验表明这种方法方便而且具有较高的精度 关键词： 薄栅氧化膜 经时击穿 恒流应力 陷阱电荷密度     

流速对混合蒸汽Marangoni凝结换热影响的实验研究

本文在蒸汽压力为47.36 kPa的条件下,通过实验研究了不同蒸汽流速(u=2、4、5 m/s)下纯水和不同酒精浓度水-酒精混合蒸汽沿重力方向流过竖直紫铜平板表面上的凝结换热特性,并实现了实验的可视化,同时分析了不同蒸汽流速下造成Marangoni凝结换热特性差异的原因.实验及分析结果表明,在相同蒸汽浓度、蒸汽压力和表面过冷度条件下,高流速下的凝结换热系数比低流速的大.且蒸汽流速对凝结换热的影响因混合蒸汽酒精浓度的不同而不同,低浓度0.5%和高浓度50%时流速的增加对凝结换热特性的影响较小,而在中间浓度2%时凝结换热强度随流速的增加明显.     

自然循环蒸汽发生器倒U型管内倒流特性研究

以自然循环压水反应堆一回路系统的蒸汽发生器为对象,对蒸汽发生器并联倒U型管内单相水发生的倒流机理及其特性进行了分析,确定了倒流发生的条件和范围,以及发生倒流的倒U型管结构等.在此基础上,建立了分析自然循环系统蒸汽发生器倒U型管内单相水倒流的数学模型,并进行了计算,得出了蒸汽发生器倒U型管内正流和倒流流量、正流和倒流管分布等,并使用实验结果对计算结果进行了检验.研究结果表明,倒流对系统的自然循环能力有重要影响.