空氣動力學實驗設備簡介.ppt

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1、二、空氣動力學設備系列產(chǎn)品目錄,F100空氣動力學基本實驗臺 F110壓力測試實驗臺 F300可壓縮流動基本實驗臺 F860單級壓縮機 F865雙級壓縮機,F100空氣動力學基本實驗臺,,F100空氣動力學基本實驗臺,設備簡介： 這是一臺可用于研究空氣動力學基礎以及一些簡單的空氣動力學實驗的實驗設備 該設備主要由三部分構(gòu)成，分別是：可鎖定腳輪的工作臺、可調(diào)節(jié)風速的高壓離心風扇、進口和出口連接器 該設備具有十分良好的可擴展性和選擇性，它包括10個可選組件（模塊化設計），可提供一系列空氣動力學相關實驗供學習研究,F100實驗功能,在應用所有配件的情況下，該設備所能進行的實驗研究包括： 伯努利方程

2、空氣流對各種形狀的拖曳力研究 湍流射流研究 邊界層研究 彎頭內(nèi)部壓力分布 風扇特性曲線研究 附壁效應（康達效應） 圓柱繞流壓力分布 翼型繞流壓力分布 可視化流動研究,F100設備特點,設備特點（希爾頓）： 模塊化設計，共有10個模塊，分別提供不同的實驗研究，具有十分靈活的選擇性 可用于空氣流動、動力學和傳熱學的基礎學習和研究 安全性高，在學生操作實驗設備時無需額外監(jiān)督 系統(tǒng)參數(shù)改變時可快速響應，節(jié)省實驗用時，提高效率 操作簡單，維護方便 2年質(zhì)保,F10010個可選組件（實驗模塊）,F100基本實驗臺可搭配10種可選組件分別完成10種不同的實驗，具體如下： F100A多管壓力計實驗模塊 F10

3、0B伯努利方程實驗模塊 F100C邊界層分析實驗模塊 F100D圓管湍流實驗模塊 F100E方形彎管流動實驗模塊 F100F附壁效應實驗模塊 F100G拖曳力分析實驗模塊 F100H可視化流動實驗模塊 F100K壓力損失分析實驗模塊 F100M風機測試實驗模塊,F100空氣動力學基本實驗臺,尺寸和重量： 高度：44cm 深度：44cm 寬度：65cm 重量：20Kg 配件： 實驗操作指導書和用戶手冊(英語/法語/西班牙語) 2年質(zhì)保，隨時供應配件 可進一步咨詢的事項： 更詳細的零件配置清單 實驗指導手冊副本 滿足5年運行的推薦備件清單,技術參數(shù)： 電氣接口： 220240V，單相，50Hz，接

4、地 110120V，單相，60Hz，接地 運輸尺寸和重量： 毛重：50Kg 體積：0.52m3 訂購信息： 訂購名稱：空氣動力學基本實驗臺F100,F100A多管壓力計實驗模塊,設備簡介： 這只一種用于測量氣體壓力的多管式壓力計，可在同一平面內(nèi)展示多點之間的壓力值，直觀清楚，方便對比 它包括一個公用的儲液罐和16根獨立的壓力管，可以最多監(jiān)測16個點的氣壓值，也可測量正壓、負壓和差壓 可使設備上的壓力管相對水平面傾斜一個角度以獲得較高的測量精度 如果實驗室中沒有類似的壓力測量設備，推薦該組件作為該實驗臺的必備配件，因為后面的很多模塊都會用到 缺少封液種類、精度范圍和壓力測量范圍等信息,F100A

5、液柱式壓力計原理,工作原理：液柱式壓力計是利用一定高度的液柱所產(chǎn)生的壓力平衡被測壓力，而用相應的液柱式高度去顯示被測壓力的。 特點：結(jié)構(gòu)簡單，顯示直觀，精度較高、價格便宜，測壓上限不高，攜帶不便 具體結(jié)構(gòu)：一個寬容器、一只肘管（帶刻度）、封液等，根據(jù)流體靜力學： 因為h2<

6、（用以測量氣流的總壓和靜壓），通過出口聯(lián)接器連接至F100基本實驗臺上 另外該模塊需要與組件F100A同時使用，觀察所測量各點的靜壓變化 通過皮托管所測量的軸線上各點的總壓和靜壓比較，驗證理想伯努利方程,F100B伯努利方程簡介,伯努利方程是理想流體定常流動的動力學方程，意為流體在忽略粘性損失的流動中，流線上任意兩點的壓力勢能、動能與重力勢能之和保持不變，方程為： 式中p、、v分別為流體的壓強、密度和線性速度；h為鉛垂高度；g為重力加速度；c為常量。上式各項分別表示單位體積流體的壓力能、動能和重力勢能，在運動過程中，總和保持不變，即總能量守恒。上式對于氣體，因氣體密度很小，可忽略重力影響

7、。方程變?yōu)椋?p+ v2/2=c 各項分別稱為靜壓、動壓和總壓，顯然 ，流動中速度增大，壓強就減?。凰俣葴p小， 壓強就增大。 伯努利方程揭示流體在重力場中流動時的能量守恒,F100C邊界層分析實驗模塊,設備簡介： 這是一臺用于研究不同表面粗糙度對邊界層的厚度和速度分布影響的實驗模塊 模塊本身是一個半透明的方形通道，通道中間的平板可自由翻轉(zhuǎn)，其中一面光滑、另一面為人造粗糙面，通道的上下兩端布置的白色剖面板可左右翻轉(zhuǎn)，可在來流方向上形成上升或下降的壓力梯度 設備附帶一個微型皮托管，用千分尺控制其在豎直方向的位移，可測量出邊界層在板上沿流動方向上的厚度分布，同時根據(jù)伯努利方程，根據(jù)測量的總壓和靜壓，

8、可計算出邊界層內(nèi)的速度分布,13,F100C邊界層理論,邊界層（boundary layer）是高雷諾數(shù)繞流中緊貼物面的粘性力不可忽略的流動薄層，又稱流動邊界層、附面層。這個概念由近代流體力學的奠基人，普朗特于1904年首先提出。 邊界層產(chǎn)生的原因是由于流體的分子之間、流體和壁面的分子之間的引力、摩擦力導致流體完全粘附在壁面上，與壁面的相對速度為0，而由壁面向外，流體的速度則又迅速增大到當?shù)刈杂闪鞯乃俣取?邊界層是指貼近固壁附近的一部分流動區(qū)域，在這部分區(qū)域中，沿著固壁面切向速度由固壁處的0速度發(fā)展到接近來流的速度，一般定義為在邊界處的流速達到來流流速的99%。在這部分區(qū)域中，由于厚度很小，故

9、速度急劇變化，速度梯度很大，流體的粘性效應也主要體現(xiàn)在這一區(qū)域中。,F100D圓管湍流實驗模塊,設備簡介： 這是一臺用以研究圓管中所發(fā)生的湍流的實驗模塊 設備本身包括一段直管，直管內(nèi)置有銳邊排氣口以形成湍流，測量框架上安裝有皮托管，可以在圓管內(nèi)部沿水平和豎直方向移動，可測量流場內(nèi)部的總壓和靜壓，繪制流場內(nèi)部的速度剖面線，計算壓力損失等,F100D湍流理論,湍流是流體的一種流動狀態(tài)。當流速很小時，流體分層流動，互不混合，稱為層流，也稱為紊流或片流；逐漸增加流速，流體的流線開始出現(xiàn)波浪狀的擺動，擺動的頻率及振幅隨流速的增加而增加，此種流況稱為過渡流；當流速增加到很大時，流線不再清楚可辨，流場中有許

10、多小漩渦，層流被破壞，相鄰流層間不但有滑動，還有混合。這時的流體作不規(guī)則運動，有垂直于流管軸線方向的分速度產(chǎn)生，這種運動稱為湍流，又稱為亂流、擾流或紊流。,流態(tài)變化可以用雷諾數(shù)來量化。雷諾數(shù)較小時，黏滯力對流場的影響大于慣性力，流場中流速的擾動會因黏滯力而衰減，流體流動穩(wěn)定，為層流；反之，若雷諾數(shù)較大時，慣性力對流場的影響大于黏滯力，流體流動較不穩(wěn)定，流速的微小變化容易發(fā)展、增強，形成紊亂、不規(guī)則的湍流流場。 流態(tài)轉(zhuǎn)變時的雷諾數(shù)值稱為臨界雷諾數(shù)。一般管道雷諾數(shù)Re4000為湍流狀態(tài),F100E方形彎管流動實驗模塊,,,設備簡介： 這是一臺用于研究氣流通過彎曲流道時流動狀態(tài)的實驗模塊 該模塊由一

11、個截面積不變的90彎曲方形管通過出口聯(lián)接器連接到F100基本實驗臺 沿著管道的外徑布置了很多測壓點，當與模塊F100A連接時，可測量在不同的風速下，沿著彎曲管道內(nèi)徑的靜態(tài)壓力分布圖，并據(jù)此計算彎管的壓力損失和阻力系數(shù),F100E彎管流動形態(tài),在實際工程中（水利水電、給排水、石油天然氣輸送），我們經(jīng)常會遇到彎頭或彎管，對于這種彎頭或彎管的流動特性，前蘇聯(lián)學者伊杰里奇克進行了深入研究，結(jié)果表明：流體經(jīng)過彎頭時，由于離心慣性力的作用，外壁壓力升高，內(nèi)壁壓力降低；外壁處的流速相應較小，內(nèi)壁則較大。又由于此離心慣性力的作用，流體在彎頭中力圖向外壁面方向流動，因此加強了水流對內(nèi)壁的脫離，在內(nèi)壁附近形成旋渦

12、區(qū)，并作三維擴散，致使主流的有效斷面減小。此外，由于離心慣性力和邊界層的作用，彎頭中還會產(chǎn)生二次流，與主流相疊加形成螺旋流，并且在很長的距離上極緩慢地消失。 伊杰里奇克的研究還表明：彎頭的阻力系數(shù)不僅與雷諾數(shù)有關，而且與彎頭的幾何參數(shù)（轉(zhuǎn)角、曲率半徑、進出口面積比）有關。內(nèi)壁渦流區(qū)和二次流是彎頭能量損失的主要來源，并且決定了出口流速場的特性。,F100F附壁效應實驗模塊,設備簡介： 這是一臺用于研究附壁效應的實驗模塊 該模塊由一個半透明的矩形通道，通過出口聯(lián)接器連接至F100基本實驗臺，矩形通道內(nèi)置一個Y型的的流道，其中可改變Y型流道的開口大小以及正中的平板的軸向位置 通過該裝置可研究氣流的附

13、壁效應（康達效應）,F100F附壁效應,附壁效應也稱康達效應(Coanda Effect)或柯恩達效應。這種作用是以羅馬發(fā)明家亨利康達為名。當流體（水流或氣流）有離開本來的流動方向，改為隨著凸出的物體流動的傾向，流體與它流過的物體表面之間存在面摩擦，這時流體的流速會減慢。只要物體表面的曲率不是太大，依據(jù)流體力學中的伯努利原理，流速的減緩會導致流體被吸附在物體表面上流動。 附壁作用是大部分飛機機翼的主要運作原理，利用 Coanda 效應，可以有意識地誘導空氣氣流，在機翼上表面產(chǎn)生比飛機和空氣相對速度更大的氣流速度，提高升力。附壁作用的突然消失是飛機失速的主要原因。,F100G拖曳力分析實驗模塊,

14、設備簡介： 這是一臺用于研究繞流拖曳力的實驗模塊 該模塊由一個半透明的矩形短通道，通過出口聯(lián)接器連接至F100基本實驗臺，通道中放置繞流樣本，可以測量在各種風速下的繞流拖曳力 繞流樣本包括機翼模型、圓柱體和平板，其中圓柱體在徑向方向上分布有壓力測量點，可研究圓柱體的壓力分布,F100G拖曳力簡介,定義：當定常均勻氣流以速度V流過物體時，沿流動方向作用在物體上的力稱為繞流拖曳力，一般是由摩擦拖曳力和壓差拖曳力兩部分組成 摩擦拖曳力是由流體的粘滯性而在物體表面形成邊界層，在邊界層范圍內(nèi)，流體的速度梯度很大，摩擦力效應顯著。流體作用在物體表面各點的摩擦切應力在流動方向上的投影總和為作用在圓柱體上的摩

15、擦拖曳力 壓差拖曳力是由于邊界層在物體表面某點處分離，在物體后部形成很強的旋渦尾流，使物體后部的壓強大大低于前部的壓強，就形成了物體前后部的壓力差，它在流動方向產(chǎn)生了一個力。流體作用在物體表面各點的法向壓應力在流動方向上的投影總和為作用在物體上的壓差拖曳力,F100H可視化流動實驗模塊,設備簡介： 這是一臺用于將空氣流動進行可視化的實驗模塊 該模塊由一個半透明的矩形通道，通過出口聯(lián)接器連接至F100基本實驗臺，通道中可放置各種繞流樣本，包括平板、機翼模型、圓柱體和三角形。另外，設備包括一個煙氣發(fā)生器，產(chǎn)生可見的油煙，跟隨空氣流過各種 繞流樣本，可以清楚地觀察到氣體的流動狀態(tài)和附壁效應,F100

16、K壓力損失分析實驗模塊,設備簡介： 這是一個用于研究管道內(nèi)壓力損失的實驗模塊 設備包括一系列直管、彎管以及不同形狀入口的管道，管道的兩端均設置有靜態(tài)壓力計，可以測量在不同風速下由于管內(nèi)摩擦、流向突然改變等帶來的壓力損失 設備需連接至F100基本實驗臺配合使用,F100K壓力損失簡介,實際粘性液體在流動時存在阻力，為了克服阻力就要消耗一部分能量，這樣就有了能量損失。在實際系統(tǒng)中，能量損失的主要表現(xiàn)為壓力損失（少部分能量損失轉(zhuǎn)化為流體的內(nèi)能） 實際系統(tǒng)中的壓力損失分為兩類，分別是沿程壓力損失和局部壓力損失 沿程壓力損失：指流體沿等直徑直管流動時所產(chǎn)生的壓力損失，這類壓力損失是由流體流動時的內(nèi)、外摩

17、擦力所引起的壓力損失 局部壓力損失：指流體流經(jīng)局部障礙（如彎頭、接頭、變截面管道等）時，由于流體的方向和速度的突然變化，在局部形成漩渦引起的流體質(zhì)點間，以及質(zhì)點與固體避免間相互碰撞和劇烈摩擦而產(chǎn)生的壓力損失,F100M風機測試實驗模塊,設備簡介： 這是一臺用以研究風機性能的實驗模塊 利用一個節(jié)流孔板來控制F100中高壓離心風扇的流量（模擬系統(tǒng)風阻），使用壓差計來測量風扇進、出口的空氣總壓和靜壓，以確定風扇的特性曲線 與F100配合使用,F100M通風機簡介,定義：通風機是依靠輸入的機械能，提高氣體壓力并排送氣體的機械，它是一種從動的流體機械，其設計壓力通常為：98Pa(10mm水柱)

18、710Pa(1500mm水柱)，在該壓力下，輸送氣流的Ma<0.3，故風機內(nèi)流動通常視為不可壓縮流動。 用途：通風機廣泛用于工廠、礦井、隧道、鍋爐和工業(yè)爐窯等的通風、引風和除塵等，是應用最廣泛的風機 分類：按氣體流動方向的不同，通風機主要分為離心式、軸流式。 原理：離心通風機工作時，動力機（主要是電動機）驅(qū)動葉輪在蝸形機殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，空氣經(jīng)吸氣口從葉輪中心處吸入。由于葉片對氣體的動力作用，氣體壓力和速度得以提高，并在離心力作用下沿著葉道甩向機殼，從排氣口排出。因氣體在葉輪內(nèi)的流動主要是在徑向平面內(nèi)，故又稱徑流通風機。,F100M通風機性能曲線簡介,定義：用以表示通風機的主要性能參數(shù)（如：流量L、全

19、壓H、功率N和效率）之間關系的曲線稱為風機特性曲線或風機性能曲線，為方便表示，通常將以上曲線繪制在同一張圖上（流量L：通風機在單位時間內(nèi)所輸送的氣體體積；全壓H：通風機出口空氣全壓與進口空氣全壓之差；功率N：通風機在單位時間內(nèi)傳遞給空氣的能量稱為通風機的有效功率；效率：通風機的效率是有效功率與軸功率之比，實際上，由于風機運轉(zhuǎn)時軸承內(nèi)部有摩擦損失，加上空氣在風機中有渦流、撞擊和流動損失，因此消耗在通風機軸上的功率(軸功率)要大于有效功率）。,意義：在通風除塵系統(tǒng)工作中的通風機，面對不同的系統(tǒng)風阻，輸送的風量并不相同，系統(tǒng)風阻大，要求的風壓高，輸送的風量就小，反之則反然，為了全面評定風機的性能，就

20、必須了解在各種工況下風機的風量和風壓、功率和效率之間的關系。 應用：從特性曲線圖可以看出，在一定轉(zhuǎn)速下，風機的效率隨著風量的改變而變化，但其中必有一個最高效率點。相應于最高效率下的風量、風壓和功率稱為風機的最佳工況，在選擇風機時，應使其實際運轉(zhuǎn)效率不低于0.9max。此范圍稱為風機的經(jīng)濟使用范圍。,F110壓力測試實驗臺,F110壓力測試實驗臺,設備簡介： 這是一臺可用于研究各種壓力測量的實驗裝置 設備本身集成在一個工作臺上，面板上面包括一個U型管壓力計和一個斜管壓力計，可以測量正壓、負壓和差壓，比較兩種測量精度的差異，也可以當做壓力校正儀使用 設備本身可直接用來當做壓力計使用 設備提供可選配

21、件F110A,F110壓力測試實驗臺,設備特點： 可比較不同的壓力測試方法 可演示壓力校準方法 可演示低于或高于大氣壓的壓力 提供多個可選配件 2年質(zhì)保,F110A載重測試儀,設備簡介： 這是一臺配有載重模塊和波登管壓力計的載重測試儀，設備前段內(nèi)部透明，可以觀察內(nèi)部機械結(jié)構(gòu) 設備中的載重模塊采用了標準的“牛頓”載重模塊，即可以通過精確重量的砝碼產(chǎn)生精確的壓力，能夠加強學生對壓強這一物理概念的理解 載重模塊的壓強通過波登管壓力計顯示出來，可與理論壓強進行對比，計算誤差 設備需要與F110配合使用,F110A 波登管壓力計原理,定義：利用管的彎曲變化或扭轉(zhuǎn)變形測量壓力的彈性敏感元件，又稱彈簧管。波

22、登管的一端固定，一端活動，其截面形狀為橢圓形或扁平形。非圓形截面的管子在其內(nèi)壓力的作用下逐漸脹成圓形，此時活動端產(chǎn)生與壓力大小成一定關系的位移。活動端帶動指針即可指示壓力的大小。 最常用的波登管為C型，此外還有螺旋型、C型組合、麻花型等類型（見圖）。 波登管的材料采用銅基或鐵基合金。 特點：它與其他壓力敏感元件相比靈敏度小些，常用于測量較大的壓力，往往與其他彈性元件組合使用。,F110壓力測試實驗臺,尺寸和重量： 高度：65cm 深度：30cm 寬度：75cm 重量：30Kg 配件： 實驗操作指導書和用戶手冊(英語/法語/西班牙語) 2年質(zhì)保，隨時供應配件 可進一步咨詢的事項： 更詳細的零件配

23、置清單 實驗指導手冊副本 滿足5年運行的推薦備件清單,技術參數(shù)： 電氣接口： 220240V，單相，50Hz，接地 110120V，單相，60Hz，接地 訂購信息： 訂購名稱：壓力測試實驗臺F110 可選配件： 載重測試實驗臺F110A 數(shù)字顯示壓力傳感器F110B 計算機數(shù)據(jù)采集模塊FC110A,F300可壓縮流動基本實驗臺,,F300可壓縮流動基本實驗臺,設備簡介： 這是一個研究可壓縮流動、音速流動、超音速流動、渦輪機和各種傳熱實驗的基本實驗臺 它包含7個子模塊，可以為這些子模塊提供可變的壓縮空氣，是這些模塊的共用實驗臺 F300本身不產(chǎn)生壓縮空氣，需要與F860或F865配合使用以獲得所

24、需的壓縮空氣,F300實驗功能,在應用所有配件的情況下，該設備所能進行的實驗研究包括： 噴管堵塞現(xiàn)象和噴管效率 噴射氣流的反作用力 氣流在超音速噴管中過度膨脹和膨脹不足 收縮-擴張噴管在堵塞時的壓力分布 沖動式渦輪機性能研究 反動式渦輪機性能研究 傳熱現(xiàn)象 管道、彎頭壓損,F300設備特點,設備特點（希爾頓）： 模塊化設計，共有7個模塊，分別提供不同的實驗研究，具有十分靈活的選擇性 可用于噴管中的音速和超音速流動、噴管效率、管道壓損和傳熱學的基礎學習和研究 安全性高，在學生操作實驗設備時無需額外監(jiān)督 系統(tǒng)參數(shù)改變時可快速響應，節(jié)省實驗用時，提高效率 操作簡單，維護方便,F3007個可選組件（實

25、驗模塊）,F300基本實驗臺可搭配7種可選組件分別完成7種不同的實驗，具體如下： F300A 噴管性能測試實驗模塊 F300B 噴管壓力分布實驗模塊 F300C 沖動式渦輪機實驗模塊 F300D 反動式渦輪機實驗模塊 F300E 流化傳熱實驗模塊 F300F 渦流制冷實驗模塊 F300G 可壓縮流動摩擦損失實驗模塊,,,,,,F300可壓縮流動基本實驗臺,尺寸和重量： 高度：44cm 深度：30cm 寬度：44cm 重量：17Kg 配件： 實驗操作指導書和用戶手冊(英語/法語/西班牙語) 2年質(zhì)保，隨時供應配件 可進一步咨詢的事項： 更詳細的零件配置清單 實驗指導手冊副本 滿足5年運行的推薦備

26、件清單,技術參數(shù)： 電氣接口： 10A，220240V，單相，50Hz，接地 20A，110120V，單相，60Hz，接地 配套要求： 壓縮空氣：9bar表壓，400L/min 訂購信息： 訂購名稱：可壓縮流動基本實驗臺F300,F300A 噴管性能測試實驗模塊,設備簡介： 這是一個用于測試噴管性能的實驗模塊，包括一個收縮噴管和四個縮放噴管（拉法爾噴管），每個噴管的理論膨脹率都不相同，可在裝置中自由替換 設備可測量實驗過程中的空氣流速、溫度，噴管進、出口壓力，氣流反推力等參數(shù) 設備需要與F300基本實驗臺配合使用,F300A 噴管簡介,定義：噴管是指通過改變管段內(nèi)壁的幾何形狀以加速氣流的一種裝

27、置。 原理：當進氣速度小于當?shù)匾羲?，Ma1時，要是氣體的流速增加，根據(jù)噴管內(nèi)流動的特征方程，必須噴管的截面積沿氣流方向逐漸擴大，即為漸擴型噴管；如果氣流在噴管中要由低于當?shù)匾羲僭黾拥匠^當?shù)匾羲贂r，那么噴管應該由漸縮過渡到漸擴，這就是縮放噴管，又稱拉法爾噴管,噴管內(nèi)流動的特征方程：,F300A 實驗功能,實驗功能 演示噴管堵塞現(xiàn)象 研究進氣壓力和環(huán)境背壓對噴管內(nèi)氣流流速的影響 噴管內(nèi)氣流的實際流速與理論值之間的分析對比 研究在各種進氣壓力和背壓的情況下噴管內(nèi)氣流速度的變化情況 研究噴管效率 研究氣流對噴管的反推力以及進氣壓力和背壓與氣流單位推力之間的關系,F300B 噴管壓力分布實驗模塊,設備

28、簡介： 這是一個用于測量噴管壓力分布的實驗模塊，包括一個收縮噴管和兩個縮放噴管（拉法爾噴管），其中，兩個拉法爾噴管有著相同的喉部尺寸，但排氣段尺寸不同。所有的噴管在軸向上都分布有8個測壓點，連接至面板上的8個壓力表，另外，所有噴管均可在裝置中自由替換。 設備可測量實驗過程中的空氣流速、流量、溫度，噴管進、出口壓力等參數(shù) 設備需要與F300基本實驗臺配合使用,F300B 實驗功能,實驗功能： 演示噴管堵塞現(xiàn)象 研究在有激波出現(xiàn)時氣流在噴管中的過度膨脹與膨脹不足等現(xiàn)象 研究噴管的進氣壓力與管內(nèi)氣流速度之間的關系 研究環(huán)境背壓與管內(nèi)氣流速度之間的關系 研究進氣壓力和環(huán)境背壓對噴管內(nèi)氣流流速的影響 研

29、究在不同的進出口壓比的情況下三種噴管內(nèi)的壓力分布情況,F300C 沖動式渦輪機實驗模塊,設備簡介： 這是一個用于研究沖動式渦輪機運行原理的實驗模塊 該模塊構(gòu)成包括一個單級沖動式渦輪機、四個獨立的噴管、一個控制閥、一個節(jié)流閥和一個帶式功率計 設備可測量實驗過程中的渦輪機進、處口的空氣流速、壓力、溫度以及渦輪機的扭矩和轉(zhuǎn)速等參數(shù)，所有參數(shù)均顯示在F300上 無負載時渦輪機轉(zhuǎn)速可高達40000RPM 設備需要與F300基本實驗臺配合使用（由F300提供壓縮空氣）,F300C 渦輪機簡介,反動式渦輪機：指流體不僅在噴嘴中膨脹，而且在動葉片中也進行膨脹的汽輪機，反動式汽輪機的動葉片上不僅受到由于流體沖擊

30、而產(chǎn)生的作用力，而且受到流體在動葉片中膨脹加速而產(chǎn)生的作用力。,定義：渦輪機（又譯透平）是利用流體沖擊葉輪轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生動力的發(fā)動機。根據(jù)其中流動工質(zhì)的不同，可分為汽輪機、燃氣輪機和水輪機。是廣泛用做發(fā)電、航空、航海等的動力機。從能量角度來講，渦輪機是將流體的動能或內(nèi)能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置。 按照流體在渦輪機中膨脹方式的不同，可分為沖動式渦輪機和反動式渦輪機 沖動式渦輪機：指流體僅在噴嘴中進行膨脹的渦輪機，在沖動式渦輪機的動葉片中，流體并不膨脹作功或膨脹很少，而只是改變流動方向。,F300C 渦輪機簡介,主要區(qū)別：沖動式渦輪機的動葉片出、入口側(cè)比較薄，中間比較厚，從入口到出口，流道截面積基本不變；反

31、動式汽輪機葉片入口側(cè)比較厚，出口側(cè)比較薄，流道從入口到出口橫截面積逐漸縮小。,總結(jié)：在同樣的蒸汽參數(shù)和功率條件下，沖動式渦輪機的級數(shù)少，轉(zhuǎn)子的熱彈性好，整機結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，運行的靈活性和可靠性比較高。而反動式則允許有較大的沖角變化，運行安全性比較高。沖動式對安裝角、相對節(jié)距及馬赫數(shù)的敏感性較反動式劇烈，所以沖動式汽輪機的葉柵損失比較大。但反動式汽輪機的漏氣損失比沖動式大。隨著裝機容量的增大，葉片高度相應增大，漏氣損失減小，因此大機組采用反動式效率比較高，小機組采用沖動式比較有利。,F300C 實驗功能,實驗功能： 演示一個小型沖動式渦輪機的工作過程 使設備在無負載、進氣壓力可調(diào)的情況下，繪制

32、渦輪機由零轉(zhuǎn)速上升到40000RPM時的扭矩與轉(zhuǎn)速、功率與轉(zhuǎn)速曲線 對比分別使用噴嘴和節(jié)流閥提供進氣氣流時的渦輪機性能 在設備運行穩(wěn)定時驗證熱力學第一定律 可測定渦輪機的等熵效率并繪制溫熵圖 研究在不同的轉(zhuǎn)速下軸承摩擦和盤面的氣動摩擦對扭矩的影響,F300D 反動式渦輪機實驗模塊,設備簡介： 這是一個用于研究反動式渦輪機運行原理的實驗模塊 該模塊構(gòu)成包括一個單級、徑向流動反動式渦輪機、兩個噴管、一個節(jié)流閥和一個帶式功率計 設備可測量實驗過程中的渦輪機進、處口的空氣流速、壓力、溫度以及渦輪機的扭矩和轉(zhuǎn)速等參數(shù)，所有參數(shù)均顯示在F300上 無負載時渦輪機轉(zhuǎn)速可高達35000RPM 設備需要與F30

33、0基本實驗臺配合使用（由F300提供壓縮空氣）,F300D 實驗功能,實驗功能： 演示一個小型反動式渦輪機的工作過程 使設備在無負載、進氣壓力可調(diào)的情況下，繪制渦輪機由零轉(zhuǎn)速上升到35000RPM時的扭矩與轉(zhuǎn)速、功率與轉(zhuǎn)速曲線 在設備運行穩(wěn)定時驗證熱力學第一定律 可測定渦輪機的等熵效率并繪制溫熵圖 研究在不同的轉(zhuǎn)速下軸承摩擦和盤面的氣動摩擦對扭矩的影響,F300E 流化傳熱實驗模塊,設備簡介： 這是一個用于研究流化傳熱原理的實驗模塊 設備包括一個透明的玻璃圓柱，圓柱底部設有一個節(jié)流孔板并連接有壓力、流速可控的壓縮空氣，圓柱里面有白色的固體粉末和一個表面帶有熱電偶的電加熱器，其中，電加熱器可以在

34、玻璃圓柱內(nèi)部上下自由移動，可測量局部換熱系數(shù)。另外設備內(nèi)部包含一個獨立的、可自由移動的熱電偶和壓力傳感計，可測量圓柱內(nèi)部任意位置的壓力和溫度。所有參數(shù)均顯示在F300上 設備需要與F300基本實驗臺配合使用（由F300提供壓縮空氣）,F300E 流化傳熱簡介,流化傳熱主要應用于鍋爐燃燒換熱領域，其核心部件成為流化床（該實驗設備中的玻璃圓柱模擬的就是鍋爐里的流化床） 定義：當流體通過床層的速度逐漸提高到某值時，顆粒出現(xiàn)松動，顆粒間空隙增大，床層體積出現(xiàn)膨脹。如果再進一步提高流體速度，床層將不能維持固定狀態(tài)。此時，顆粒全部懸浮于流體中，顯示出相當不規(guī)則的運動。隨著流速的提高，顆粒的運動愈加劇烈，床

35、層的膨脹也隨之增大，但是顆粒仍逗留在床層內(nèi)而不被流體帶出。床層的這種狀態(tài)和液體相似稱為流化床。,特點：固體顆粒與氣流之間換熱充分、效率很高，燃燒效率高，排放污染小，負荷適應性好、調(diào)節(jié)速度快,F300E 實驗功能,實驗功能： 觀察玻璃圓柱內(nèi)固體顆粒從固態(tài)到流態(tài)化的轉(zhuǎn)變過程 測量通過玻璃柱內(nèi)固體顆粒的氣流壓降 研究節(jié)流孔板的使用效果以及該實驗設備的流化效果 研究氣流速度、床層深度和顆粒大小對于換熱效率的影響 演示容器內(nèi)不同尺寸和密度的顆粒的分層現(xiàn)象,F300F 渦流制冷實驗模塊,設備簡介： 這是一個用于研究渦流管制冷原理的實驗模塊 設備本身沒有任何運動部件，只需要F300基本實驗臺提供壓縮空氣 設

36、備結(jié)構(gòu)簡單、密封性好，從常溫下獲取壓縮空氣，產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)的渦流，經(jīng)分離后可獲得-30的冷氣流和50的熱氣流 設備可測量氣流的溫度、速度、壓力，所有參數(shù)均顯示在F300上 設備需要與F300基本實驗臺配合使用,F300F 實驗功能,實驗功能： 演示渦流制冷原理，在沒有運動部件的前提下從空氣中分離出熱氣流和冷氣流 繪制渦流管的性能曲線：不同的進口壓力、冷熱氣流的壓比、不同的壓縮空氣源 測量設備的制冷效率并與蒸發(fā)壓縮制冷效率進行比較,F300G 可壓縮流動摩擦損失實驗模塊,設備簡介： 這是一個用于研究可壓縮流體在不同管道、不同雷諾數(shù)時流動的壓力損失的實驗模塊 設備由四根不同直徑的直管組成，每根管道的

37、兩端都設置有壓力傳感器 設備可測量氣流在管道內(nèi)各點溫度、速度、壓力，所有參數(shù)均顯示在F300上 設備需要與F300基本實驗臺配合使用,可壓縮流體： 可壓縮流體指因壓強或溫度變化而改變其密度或體積的流體 實際流體都是可壓縮的 液體壓縮系數(shù)很小，一般將液體視為不可壓縮流體進行理論分析；氣體的可壓縮性遠大于液體，在流速接近或超過音速時多視作可壓縮流體,57,F300G 實驗功能,實驗功能： 研究簡單的管道摩擦 研究不同雷諾數(shù)下的管道摩擦系數(shù) 研究壓縮流動時的流體摩擦系數(shù) 研究氣流在流動方向突然改變時的壓力損失與恢復 研究氣流在經(jīng)過彎頭時的壓損,F860單級壓縮機,,F860單級壓縮機,設備簡介： 這

38、是一臺皮帶傳動、單級往復式空氣壓縮機 設備配備有流量計、功率計、壓力計和熱電偶，可以測量空氣流量、電功率、軸功率、進排氣壓力、空氣流在設備內(nèi)各點的溫度等 設備可單獨使用，也可與F300基本實驗臺配合使用，提供其所需要的壓縮空氣 設備的實驗功能側(cè)重于研究氣流在流經(jīng)壓縮機各處的狀態(tài)變化以及能量轉(zhuǎn)換 可選配件：FC860A 計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),F860壓縮機簡介,分類：按工作原理可分為三大類：容積型、動力型（速度型或透平型）、熱力型壓縮機 原理：活塞式壓縮機的工作過程是通過曲軸帶動活塞在氣缸內(nèi)完成往復式直線運動來改變空氣的體積，以提高空氣的壓力。如果不考慮容積損失和能量損失，其完整的循環(huán)過程可以分

39、為吸氣、壓縮和排氣。 特點：結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、可實現(xiàn)大容量和高壓輸出、振動大、噪聲大，且排氣過程是斷續(xù)的，輸出有脈沖，需要儲氣罐 多級壓縮：單級壓縮時，若壓力超過0.6MPa，各項性能指標將急劇下降，故采用多級壓縮，為提高效率，降低排氣溫度，還要進行中間冷卻。（分級壓縮目的：降低排氣溫度，節(jié)省壓縮功，提高容積效率，增加壓縮氣體排氣量）,級的定義：在容積式壓縮機中，每經(jīng)過一次工作腔壓縮后，氣體便進入冷卻器中進行一次冷卻，這稱為一“級”,F860實驗功能和設備特點,實驗功能： 測量壓縮機的進、排氣溫度 測量空氣流量 測量系統(tǒng)內(nèi)氣流途經(jīng)各點的溫度 計算壓縮機的容積效率和等溫效率 測量輸入電功率和電動

40、機的輸出軸功率 設備特點（希爾頓）： 可研究在不同排氣壓力下單級壓縮機的性能表現(xiàn) 適合學生獨立操作，方便、安全 可測量各種數(shù)據(jù)分析壓縮機性能 提供可選配件計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（最多35輸入通道）,F860單級壓縮機,尺寸和重量： 高度：114cm 深度：60cm 寬度：94cm 重量：80Kg 配件： 實驗操作指導書和用戶手冊(英語/法語/西班牙語) 2年質(zhì)保，隨時供應配件 可進一步咨詢的事項： 更詳細的零件配置清單 實驗指導手冊副本 滿足5年運行的推薦備件清單,技術參數(shù)： 電氣接口： 10A，220240V，單相，50Hz，接地 20A，110120V，單相，60Hz，接地 運輸尺寸和重量：

41、凈重：80Kg 毛重：140Kg 尺寸：13012070cm 體積：1.09m3 訂購信息： 訂購名稱：單級壓縮機F860,F865雙級壓縮機,,64,F865雙級壓縮機,設備簡介： 這是一臺皮帶傳動、雙級往復式空氣壓縮機 設備配備有流量計、功率計、壓力計和熱電偶，可以測量空氣流量、電功率、軸功率、進排氣壓力、空氣流在設備內(nèi)各點的溫度等 設備的運行可以在單、雙級之間任意切換，中間冷卻系統(tǒng)也可單獨控制是否運行，以便于實驗研究 設備可單獨使用，也可與F300基本實驗臺配合使用，提供其所需要的壓縮空氣 設備的實驗功能側(cè)重于研究氣流在流經(jīng)壓縮機各處的狀態(tài)變化以及能量轉(zhuǎn)換 可選配件：FC865A 計算機

42、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),65,F865實驗功能和設備特點,實驗功能： 研究在不同的空氣流量下，有無中間冷卻時壓縮機的壓比變化 研究在不同的容積效率下，有無中間冷卻時壓縮機的壓比變化 研究在不同的等溫效率下，有無中間冷卻時壓縮機的壓比變化 在有無中間冷卻時，研究壓縮機的性能變化，包括：輸入電功率、軸功率、熱損失等,設備特點（希爾頓）： 可研究在不同排氣壓力下單或雙級（有無中間冷卻）空氣壓縮機的性能表現(xiàn) 適合學生獨立操作，方便、安全 可測量各種數(shù)據(jù)分析壓縮機性能,提供可選配件計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（最多35輸入通道） 注：冷卻水流量3L/m，20米壓頭,F865雙級壓縮機,尺寸和重量： 高度：130cm 深度：

43、90cm 寬度：134cm 重量：100Kg 配件： 實驗操作指導書和用戶手冊(英語/法語/西班牙語) 2年質(zhì)保，隨時供應配件 可進一步咨詢的事項： 更詳細的零件配置清單 實驗指導手冊副本 滿足5年運行的推薦備件清單,技術參數(shù)： 電氣接口： 10A，380415V，三相，50Hz， 20A，210220V，三相，60Hz， 運輸尺寸和重量： 凈重：100Kg 毛重：180Kg 尺寸：15012090cm 體積：1.09m3 配套要求： 冷卻水：3L/m，20m壓頭 訂購信息： 訂購名稱：雙級壓縮機F865,67,三、基礎實驗與重點設備,北航空氣動力學基礎實驗項目： 實驗一：不可壓縮流體定常流能

44、量方程驗證實驗 （水體實驗，伯努利方程） 實驗二：不可壓縮流體定常流動量定律實驗 （水體實驗，動量方程） 實驗三：低速風洞風扇的輸出功率測量實驗 （軸流式風扇，簡單參數(shù)測量：前后壓力、流量、功率、軸向力） 實驗四：雷諾流態(tài)轉(zhuǎn)捩實驗 （水體實驗，可視化） 實驗五：不可壓縮流體平板邊界層測量實驗 （氣體實驗） 實驗六：拉閥爾噴管沿程Ma分布試驗及二維斜激波前后 氣流參數(shù)測量實驗（氣態(tài)實驗） 實驗七：翼型壓強分布測量實驗 （氣體實驗） 實驗八：矩形機翼縱向氣動特性測量實驗 （氣體實驗） 注：因各個學校的傳承、教學側(cè)重點和實驗設備的不同，所提供的實驗項目也有所差異，但一些基本的物理概念和原理之類的實

45、驗大部分都是類似的。,希爾頓空氣動力學設備分析,從設備本身來講： F100基本實驗臺側(cè)重于空氣動力的物理概念和基本原理的演示和驗證，比如伯努利方程、邊界層測量等；F300基本實驗臺則更側(cè)重于空氣動力學的實際應用，即與專業(yè)設備結(jié)合起來，驗證空氣動力學的理論、原理在實際設備中的應用，比如模擬渦輪機工作、渦流管制冷等；F860和F865主要是一種輔助裝備（為F100和F110提供壓縮空氣），其在提供輔助作用的同時也作為一種實驗裝置供學生了解空氣在壓縮機內(nèi)的狀態(tài)變化，同時使學生熟悉壓縮機的性能參數(shù)等；F110實驗臺僅提供壓力測量的原理演示、壓強概念的展示和波登管壓力的原理 從與北航的實驗聯(lián)系來講： F

46、100中B（伯努利方程）、C（邊界層分析）、H（流動可視化）、K（不可壓縮流動壓力損失）和M（風機性能測試）與實驗聯(lián)系較緊密，比較重要 F300中A（噴嘴性能）、B（噴嘴壓力分布）、G（可壓縮流動壓力損失）與實驗聯(lián)系較緊密，比較重要。另外，C、D、E和F模塊和實際設備結(jié)合較緊密，且與其它學科交叉，可以一物兩用，也值得推薦,四、與國內(nèi)同類設備的分析對比,一、軸流式風機風室性能實驗臺TXKJ-N11（上海同翔科教設備有限公司） 進行被測風機的氣動性能：P0Q，PstQ，ninQ,nQ和NQ曲線，以及風機的無因次曲線：Y0F、YstF、ninF曲線，并可換算出指定條件下風機的參數(shù)。 外形尺寸：450

47、06001300mm 重量：190 電源：三相四線/380V 配置：實驗風管、整流柵、被測風機葉輪、電機、調(diào)節(jié)風閥、畢托管、測壓計、電控箱、（數(shù)顯電流、數(shù)顯電壓）、支架,,二、多功能附面層實驗臺TXKJ-L76（上海同翔科教設備有限公司） 實驗功能： 1、平板附面層速度分布的測定 2、繞流圓柱體表面壓力分布測定 3、繞流機翼表面的壓力分布測定 外形尺寸：25005001200mm 重量：90 配置：實驗風道（收斂段、工作段、實驗件、過渡段）、速度測針、附面層探針、座標器、導軌、風機、調(diào)節(jié)閥門、微壓計、支架等,,三、液體流線儀（油槽流線儀）TXKJ-L56（上海同翔科教設備有限公司） 用帶有泡沫

48、的變壓器油加在油槽串經(jīng)過導葉柵后形成許多平行的流線，以觀察其繞經(jīng)不同固體壁面的變化。液體流線儀是研究液流在模型試件出口和入口的流線變化，特別是當試件的突擴、突縮而發(fā)生流線的扭曲現(xiàn)象和旋渦、死區(qū)等 外形尺寸：10005001200mm 重量：35 試件：機翼、圓柱體、突擴、突縮（反放突擴、突縮）,,四、噴管實驗實驗臺TXKJ-L79（上海同翔科教設備有限公司） 實驗功能：驗證氣流在噴管中流動的基本理論，了解氣流在噴管流動中的壓力、流量的變化規(guī)律及測試方法。經(jīng)實際測得的流量、壓力數(shù)值，整理出漸縮、縮放噴管的壓力和流量曲線 實驗臺外形尺寸：150045001400mm 真空泵外形尺寸：5605071

49、178mm 重量：實驗臺80kg，真空泵450kg 配置：吸氣管、孔板流量計、U型壓差計、漸縮噴管、縮放噴管、測壓探針、移動測壓裝置、真空泵罐、真空壓力表、負壓真空壓力表、調(diào)節(jié)閥門、真空泵（1401-H型）、支架,,五、伯努利方程儀TXKJ-L57（上海同翔科教設備有限公司） 實驗功能：觀察流體流經(jīng)能量方程試驗管的能量轉(zhuǎn)化情況，對實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象進行分析，驗證能量方程 配置：恒壓水箱、實驗管道、壓差板、計量水箱、回水管、供水箱、供水泵、實驗桌 外形尺寸：18006001650 重量：40 電源：單相/220V 功率：150W 技術參數(shù)：流量：3500L/n 揚程：4.5m 壓差：500mm,,

50、六、局部阻力系數(shù)測定實驗臺TXKJ-L53 （上海同翔科教設備有限公司） 實驗功能：可測定三種局部管件突擴、突縮和閥門在流經(jīng)管路時的局部阻力系數(shù) 配置：恒壓水箱、壓差板、測點、供水箱、供水泵、實驗管、計量水箱、回水管、實驗桌等 技術參數(shù)：流量：3500L/h 揚程：4.5m 壓差：600mm 電源：單相/220V 功率：130W 外形尺寸：18006001400mm 重量：40,,七、沿程阻力系數(shù)測定實驗臺TXKJ-L52 （上海同翔科教設備有限公司） 實驗功能：可測定不同雷諾數(shù)時的沿程阻力系數(shù)；流體在管道中流動時能量損失的測量 配置：恒壓水箱、壓差板、測點、供水箱、供水泵、實驗管、計量水箱、

51、回水管、實驗桌等 技術參數(shù)：流量：3500L/h 揚程：4.5m 壓差：600mm 電源：單相/220V 功率：130W 外形尺寸：18006001400mm 重量：40,,總結(jié)： 希爾頓的空氣動力學產(chǎn)品分類較明確，既有對物理概念和基本原理的演示，也有對實際設備的模擬運行和原理演示，而國內(nèi)設備則比較注重前者；另外，希爾頓比較注重模塊化設計，比如F100和F300，雖然各自的實驗功能不同，但都實現(xiàn)了模塊化設計，為客戶提供了一種更方便、靈活的選擇以及后續(xù)的改進和擴展服務，而國內(nèi)則幾乎沒有這種模塊化設計 在實現(xiàn)相同實驗功能的前提下，國內(nèi)實驗設備的體積普遍較大，占地面積大，有的設備還對電源接口有特殊要求（三相動力電） 國內(nèi)不同的實驗設備，因為設計單位不同，會導致一款設備可以兼容幾個實驗功能，即相似設備的功能交叉，或者說多功能設計 國內(nèi)設備會用水流來模擬氣流進行相應的空氣動力學實驗，雖然空氣動力學屬于流體力學，且二者的基本原理相同，但氣流與水流相比，在密度和粘度等方面差異較大，所以用水流實驗并不能很好的演示空氣動力學的特性,,謝 謝,