动量定律实验仪器的改进分析与评价.pdfVIP

维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 29卷 第 3期 2005年 6月 JOURNAlOFDAQINGPETROlEUM INSTITUTE Vo1．29 No．3 Jun． 2005 动量定律实验仪器 的改进分析与评价 刘银庆 ，马一玫 (大庆石油学院 石油 I=程学院，黑龙江 大庆 163318) 摘 要 ：针对传统仪器用加重物法造成的动态波动和人工配重的低精度问题，采用 自动反馈原理和动摩擦减阻技 术 ，改进 动量定律实验仪器；并通过定rf分析管嘴出流动量修正因数测量值的准确性 以及管嘴出流的动量修正因数理 论值的演拟 ，验证了仪器改进的合理性和测量的精确性 ．且实验精度高达 ±0．01． 关 键 词 ：动量方程 ；仪器改进；管嘴出流；动量修正因数 中图分类号 ：TE827 文献标识码 ：A 文章编号 ：】000一】89】(2005)03—00】6～O3 国内外用传统实验仪器测量动量力F都是采用加重物的方法．传统动量定律实验仪射流的紊动和弹 簧的弹性波动，使平板上下窜动 ，很不稳定 ，其测量精度最高只能达到 0．1，甚至更低．实验结果既不能定 量地验证动量定律 ，更无法测定射流的动量修正因数．针对传统仪器用加重物法造成的动态波动和人工 配重的低精度问题 ，采用 自动反馈原理和动摩擦减阻技术_l】-3]，对传统仪器进行改进，即改变传统加重物 的测量方法，而代之以作用于活塞上的水压力来抗衡射流对平板冲击所产生的动量力 ，将动量力的测量转 换为流体内点压强的测量。具有能使水压力 自动与动量力相平衡以及有效消除活塞滑动摩擦力的特殊结 构，实验精度可提高 1个数量级，以此测量射流的动量修正因数． 1 实验仪器的改进 1．1 改进方法 (1)设计采用带活塞和翼片的抗冲平板；(2)采用带活塞套的测压管． 、 活塞退出活塞套时的分部件示意见图1．图l中，活塞中心设一个细导水 管a，进 口端位于平板中心，出口端伸出活塞头部，出口方向与轴向垂直，平板 上设翼片 b，活塞套上设窄槽 c． 1．2 工作原理 图1 分部件示意 流经管嘴的水流形成射流，冲击带活塞和翼片的抗 冲平板 ，并以入射角 9O。方向离开抗冲平板 ；在射流冲力和测压管中的水压力作用下，抗冲平板处于平衡状态 ，水流经导水管 a 向测压管 内充水．当射流冲击力大于测压管 内水柱对活塞的压力时，活塞 内移，窄槽变小，水流外溢减少 ， 使测压管内水位升高，水压力增大；反之，活塞外移，窄槽开大，水流外溢增多，测压管内水位降低，水压力 减小．在恒定射流冲击下 ，经短时间的自动调整，达到射流冲击力和水压力的平衡 ，这时活塞处在半进半 出状态 ，窄槽部分开启的位置上，过 a流进测压管的水量和过 c外溢的水量相等．由于平板上设翼片 b，在 水流冲击下，平板带动活塞旋转，因而可克服活塞在沿轴向滑移时的静摩擦力 厂 2 实验过程 在平衡状态下 ，测量流量 Q，测管液柱值 H ，测量管嘴直径d和活塞直径D。便可验证动量方程并确 收稿 日期 ：2004一l2一I9；审稿人 ：杨树人 ；编辑 ：关开澄 作者简介：刘银庆(1971一)．男．实验师，主要从事流体力学实验及油气集输方面的研究 · l6 · 维普资讯 第 3期 刘银庆等：动量定律实验仪器的改进分析与评价 定射流的动量修正因数卢·．其中，测压管的标尺 0点 已固定在活塞的圆心处，标尺的液面读数为作用在活 塞圆心处的水深．动量定律实验数据见表 1． 表 1 动量定律实验数据 测次