实验一H2泡显示实验

实验一H2泡显示实验USTC实验一H2泡显示实验一、实验目的

1学习氢气泡显示的方法。

2了解用光学方法测量流场速度的原理、步骤。二、

实验设备

1实验在循环式水槽（见图）中进行。水槽由稳定段、蜂窝器、收缩段、阻尼网、实验段、水泵、扩散段组成。水由轴流式水泵驱动，在水槽内循环流动。

2氢气泡发生器提供频率可调、占空比可调、峰值在20-150伏之间的脉动方波。阴极是一根直径为20-80μm的钨丝，阳极为碳棒或铜片。

3片光源由幻灯机组成。

4实验模型，CCD，计算机。USTC

三、实验原理

根据电化学可知，水在直流电压作用下在阴极产生氢气，在阳极产生氧气。当氢气泡发生器的电压加在钨丝和碳棒上时，在钨丝上就会产生和丝直径相当的氢气泡。这些气泡在强光的照射下成为可视的。因此就可以用这些氢气泡显示流场。当氢气泡发生器发出的是脉冲式电压时，氢气泡也出现脉冲式的，这种被称为“时间线”。当脉冲间隔已知时，测出时间线之间的距离，可以得到水流的速度。USTC实验一H2泡显示实验四、实验步骤

1将水槽内充满蒸馏水或过滤水（一般教师已事先完成）。

2按图所示安装模型，钨丝和阳极，并接线。

3打开水泵开关，调整水流速度，打开幻灯机开关。

4打开氢气泡发生器开关和频率计开关。发生器开关放在“直流”档，调节电压输出，得到钨丝表面产生许多气泡。这些气泡随水一起流动。

5调节水泵电位器，改变水流速度，直到图象清晰为止。

6调好CCD焦距，用计算机采集图象。

7把氢气泡发生器开关放在“方波”档，调节频率和脉宽，直到出现满意的图象为止。

8用计算机采集图象。USTC实验一H2泡显示实验实验二纹影仪显示实验85467321<v:rectid="_x0000_s1046USTC实验二纹影仪显示实验一、实验目的

1．了解纹影仪原理和纹影仪结构

2．掌握纹影仪的基本调节方法二、实验设备

纹影仪、酒精灯、CCD、计算机三、实验原理

根据讲义第九章介绍，纹影仪测量了沿刀口垂直方向的密度梯度。本实验中用纹影仪观测酒精灯火焰形成的温度场。由于我们近似认为火焰中是等压的，因此温度T正比于密度ρ。用纹影仪同样可以测量火焰的温度场。现在纹影仪测得的是刀口垂直方向的温度梯度。USTC实验二纹影仪显示实验四、实验步骤

1首先应复习讲义中有关纹影法原理的介绍。

2

安装好纹影仪两块球面反射镜M1和M2，确定光源S的位置，应使光源S在球面反射镜M1的焦点处（球面反射镜焦距为1.5米，口径为φ200毫米）。

3调整球面反射镜M2，找到光源S的像I。由于M1USTC实验三风速管校准实验USTC实验三风速管校准实验一、实验目的

1、

学习使用风速管测量气流速度的方法。

2、

学习校准风速管的方法，求出待校风速管的系数。

3、

学习用最小二乘法处理数据。二、实验设备

低速风洞一座，标准风速管一支，待较风速管一支，压力扫描测试仪一台。USTC三、实验原理

风速管是测量气流速度的常用仪器，它上面有总压孔和静压孔（见讲义）。根据不可压缩伯努利方程：

P0=P－1/2ρV2

（1）

只要测出总压和静压之差P0－P，就可以算出气流速度V0，但是由于风速管在制作时有误差，使得用风速管测出的速度和用伯努利方程算出的风速有一定偏差。因此，需引入修正系数ξ，计算风速的公式（1）变为：

（2）

ρ为气体密度，可以用当时大气压强和室温计算。 USTC实验三风速管校准实验三、实验原理

风速管的总压孔和静压孔通过导管与压力扫描测试仪的两个接头相连。压力差P0－P通过压力扫描测试仪直接读出，单位为Pa。公式（2）变为：

（3）

每支风速管都有不同的修正系数，必须通过校准得出修正系数。具体做法是用一支标准风速管（已知修正系数）与另一支待校风速管同时安装在低速风洞实验段的流场中。在每一个风速下同时测出两支风速管的压差读数。改变风速，可得出一组数据，再用最小二乘法拟合这组数据，可求出待校风速管的校准系数。USTC实验三风速管校准实验

四、实验步骤

1、

实验前制定实验步骤，确定数据处理的方法。

2、

在教师指导下把风速管安装低速风洞实验段内，风速管总压孔应对准来流方向，不得偏斜。

3、

用导管连接风速管和压力扫描测试仪，注意检查导管，不得有破漏或堵塞。注意压力扫描测试仪的初始读数。测压管连接方法：

a、

将风速管两静压头通过三通与压力变送器静压接头连接（压力扫描仪0号接头）。

b、

将标准风速管总压接头与压力变送器总压接头连接（压力扫描仪1号接头），将待校风速管总压接头也与压力变送器总压接头连接（压力扫描仪2号接头）。也可以选用其他接头。两者之间的切换通过转动拨盘来实现。USTC实验三风速管校准实验

四、实验步骤

4、

启动风洞，设定变频器频率（不小于20HZ为宜）。

5、

压力扫描测试仪拨盘指针指向正确位置（与具体导管连接位置有关）记录标准风速管的读数，改变压力扫描测试仪拨盘指针位置，再记录待校风速管的读数。

6、

改变风速（电压频率），重复步骤5，记下10-15组数据。

7、

关闭风洞，记录大气压强和室内温度。

8、

整理仪器，实验数据交老师签字后离开实验室。USTC实验三风速管校准实验

五、实验报告要求

1、

每人做实验报告一份，实验数据附后。

2、

实验报告包括下述内容：

a、

实验名称、目的、原理和步骤。

b、

数据处理方法、过程和校准曲线。

c、

给出校准系数和校准系数的误差，注明实验时变频器显示的电压频率和对应的风速变化范围。USTC实验三风速管校准实验六、思考题

1、公式（3）中的常数R空气是多少？是如何得出的？如果实验气体是氮气，R是多少？

2、你在用最小二乘法计算风速管系数时已经采取了什么假设？如果认为标准风速管和待校风速管的误差相同，你能否提出一种处理数据的最小二乘法。

3、你在用最小二乘法处理数据时采用的是y=ax+b，还是y=ax，为什么？USTC实验三风速管校准实验选做实验1、风速管标定实验中，数据处理时不用经典的最小二乘法，而用正交最小二乘法或者其他方法。2、U型管液柱振荡频率