流体力学实验第七章ppt课件

1、第七章 水动力学实验设备 7.1 水动力学实验设备的分类 水动力学的实验内容非常广泛，其设备种类繁多。 1.水槽:水槽是常用的流膂力学实验设备，主要用于有自在外表的水体流动规律。 按构外型式分为固定、变坡、陡坡等。按用途分为清水常规水槽、浑水泥沙水槽、波浪水槽、风水槽等。 2.水洞：水洞也是常用的流膂力学实验设备，实验段没有水的自在外表。 3.水池流膂力学实验实际4. 公用设备 减压箱：研讨空化空蚀机理的实验设备，空化是常温下液体内部由于压力降低而构成的流体形状破坏，产生空泡或空穴。 水轮机实验台 水泵实验台5. 三维水力模型实验水动力学实验设备可运用于： 水动力学和流膂力学的根底性研讨 工程

2、性的模型实验研讨7.2 水槽和水洞水槽的构造：研讨性实验水槽普通由储水箱及管路系统、净水安装、水泵组和槽本体组成 净水安装：为了防止水中杂质对水槽的污染设置的，水源在经过净水安装处置后才干进入回路。 动力系统：由一组泵组成，开启不同数量的水泵就可得到不同流速的水流，水由泵组加压后流入集水箱，再经过导水管路到达水槽的安定段。 安定段：其作用与风洞相仿，内部装有粗孔塑料泡沫层和尼龙纱网，它们的作用是对水流进展整流。水流经过收缩段加速，可采用较高的收缩比来降低水流的原始湍流度。 实验段：普通为很长的矩形槽。常用玻璃或有机玻璃做水槽壁面，便于对流场进展察看拍照。 最后水流经过下游的排水阀门流回泵站。1

3、.净水器，2.阀门， 3.泵组， 4.集水箱， 5.安定段，6.阻尼网，7.收缩段，8.任务段,9.出水阀， 10.储水箱水槽流速和水位的调理： 要保证明验在严厉定常的流动条件下进展以及满足实验所需的流量要求，水槽实验安装的供水不直接与自来水管道衔接，而要经过一独立的水箱管路系统，典型的由有一定水头高度的水箱、衔接纳道、水渠道和水泵组成。 水箱的溢流板使水箱中的水位在实验过程中坚持恒定，水箱内还可以插有几块多孔阻尼板作为稳流安装，用来消除进水所引起的动摇。 水经过实验安装后流入回水渠道，集中到水池里，由水泵再次泵入水箱，循环运用。进水出水溢流平水箱稳水箱 实验流量可经过泵组和流量控制闸阀来调理

4、，也可利用变频器泵来控制。 实验水深的调理可经过安装在水槽矩形槽出口端的尾门开度来控制。 尾门的开度可由计算机自动控制，尾门开度按一定周期变化，相应水槽的水位和流速也按一定周期变化，可模拟潮流。 还可有其它的调理安装。循环水槽构造表示图Tunnel Assembly Settling Chamber Exit Section Motor Assembly 小型水槽大型水槽船舶实验水槽400m其它水槽1拖曳水槽：船模实验、分层流实验等 2波浪水槽 在普通水槽上装上造波器和消波器，造波器用来模拟海浪，有多种方式。在水槽的另一端，消波器使水波以及模型产生的船波不再反射。造波安装波浪水槽防波堤模型实验

5、清浑水两用波流水槽可用于：波流相互作用含沙水流运动底泥起动悬移质沉降波流与不同底质的相互作用3风浪水槽 把水槽顶部封锁起来，并在两端留有进气口和排气口，这样在水面上就构成了一条空气通路。 普通在下游端装上风机抽吸空气，把上游端做成收缩段的外形，并将它作为空气的入口，风机的抽吸使水面上的空气产生流动，就构成了风浪水槽。 风浪水槽可用来研讨风生浪、风浪干扰、水面油膜分散等方面的研讨。 水洞的构造和原理与回流式风洞类似，只不过其中的介质是水而已。 水洞与风洞的不同之处是：1由于水的密度比空气大数百倍，推进水流动的动力系统的功率普通很大；2水洞实验段是封锁的管路系统，普通不能做成敞开式的；3水洞可以做

6、成重力式的。即利用高水位下落至低水位时位势能转变为动能的原理，获得实验段一定速度的水流。 水洞可进展常规水动力学实验、空泡实验、边境层机理和水噪声实验等。水洞简介：小型水洞重力式水洞的构造表示图如下所示：1.沟，2.磅秤，3.量水箱，4.切换机构，5.溢流箱，6.水池，7.水泵，8.回水管，9.出水阀，10.实验安装; 11.进水阀，12.水箱，13.多孔阻尼板，14.溢流坝水泵将地下水池中的水泵入高位的水箱中，水箱内的溢流板使水箱中的水位坚持恒定。水箱内还插有多孔阻尼板作为稳流安装，用来消除进水所引起的动摇。水在管道内经过扩压段、整流网和收缩段后进入实验段，然后流入回流渠道，集中到水池中。图

7、为在空化实验水洞中用频闪光源拍摄到的高速旋转螺旋桨的空化景象照片，从照片中可看到在螺旋桨叶梢上产生的空泡构成的螺旋线。为了察看非定常流动和高速运动流场的流动图像和变化过程，通常需求采用高速摄影技术。高速摄影在流动显示中的运用： 人眼的空间分辨率约为0.1mm，时间分辨率约为0.1s。高速摄影是用“快摄慢现的手段来扩展人眼视力的极限。 高速摄影机和普通摄影机的区别是曝光时间和摄影频率，摄影频率在102帧/秒的称为普通摄影普通电影摄影的规范频率为每秒24幅，而高速摄影机的摄影频率可达每秒几千帧以上。 高速摄影是高速定常和非定常流动过程流动显示的重要手段，可与各种流动显示方法结合运用。 定常流动：拍

8、摄典型瞬时情况下的单张高速照片，高速快门控制曝光时间。 非定常流动：延续记录高速流场的运动过程，高速摄影的拍摄频率帧/秒必需与流动变化速率同步，变化越快的流动过程要求的拍摄频率越高。 7.3 三维水力模型实验简介 实践河道、河口地域的水流运动非常复杂，在水利工程、河流工程、港口和航道工程等艰苦工程工程中，三维水力模型实验是工程论证、规划、工程设计、实施、动态管理和施工等方面的重要手段。 物理模型：水工模型 河工模型 港工模型水利枢纽工程长江口深水航道整治工程导堤长江口整体物理模型实验大厅外观效果图 上海浦东程度缩尺为1:1000，垂直缩尺为1:125长江口物理模型南京水科院钱塘江河口含杭州湾整

9、体模型杭州模型分类：1正态模型和变态模型 正态模型的长、宽、高按同一比尺减少，其几何外形与原型完全类似。 变态模型的程度方向上的比尺kl和水深方向上的比尺kh不同，其几何外形与原型并不严厉类似，几何变形的程度可用变态率来表示。hlkk2定床模型和动床模型 按照模型河床能否变形可把模型分成定床和动床两类。 定床模型：模型河床不随水流作用而改动，其河床常用水泥沙浆制造，模型水流是清水。 动床模型：模型河床随水流作用而改动，其河床常用天然沙或轻质沙如煤粉、木屑、塑料沙、胶木粉等制造，模型水流也常挟沙。当河床变形显著或要了解河道冲淤情况时，需采用动床模型，动床模型普通都是动态模型。模型设计： 满足类似率类似准那么动床模型设计：