一、實驗目的

1、測定水射流對平板的沖擊力，驗證恒定流動量方程并測定射流的動量修正系數(shù)。

2、掌握實驗的工作原理及動量的測定方法。

二、實驗裝置

工作原理：

自循環(huán)供水裝置由離心式水泵和蓄水箱組成。水泵的開啟、流量的大小的調(diào)節(jié)可由帶開關的流量調(diào)節(jié)器控制。水流經(jīng)供水管供給恒壓水箱，溢流水經(jīng)回水管流回蓄水箱。工作水流經(jīng)管噴形成水射流沖擊到帶活塞的翼輪式射流沖擊平板上，并以與入射角成90度的方向離開沖擊平板。帶活塞的平板在水射流動量力和測壓管中的水柱壓力作用下處于平衡狀態(tài)。測壓管帶有標尺，測知平衡狀態(tài)下水柱高度值，便可得到作用在活塞上的水壓力P，即水射流的動量力F。沖擊后的水經(jīng)集水箱匯集后，再經(jīng)上回水管流出，出口處用重量法測定流量，回水zui后經(jīng)接水器和下回水管流回蓄水箱。

為了自動調(diào)節(jié)測壓管內(nèi)的水位以使帶活塞的平板受力平衡以及減小摩擦阻力對活塞的作用，考慮在活塞中設有一細導水管a,一端開口在平板的中心處，另一端伸出活塞頭部，出口方向與軸向垂直。在平板上設有翼片b，在活塞套上開有窄槽c。

工作時，在射流沖擊力作用下，水流經(jīng)導水管向測壓管內(nèi)進水，當射流沖擊力大與測壓管內(nèi)水柱對活塞的壓力時，活塞內(nèi)移，封閉窄槽，使測壓管內(nèi)水位升高，水壓力增大。反之，活塞外移，窄槽打開，水流外溢，測管內(nèi)水位降低，水壓力減小，在恒定射流沖擊下，經(jīng)短時段的自動調(diào)整，即可達到射流沖擊力和水壓力相等的平衡狀態(tài)。這時活塞處在半進半出，窄槽部分開啟的位置上，經(jīng)導水管流進測壓管的水量和過窄槽外溢的水量相等。由于平板上設有翼片，在水流沖擊下，平板帶動活塞旋轉(zhuǎn)，因此克服了活塞在沿軸向滑移時的靜摩擦力，實驗表明，設置翼片后，活塞滑移的摩擦阻力可減小到低于1mm水柱對活塞的作用力，即為動量力的5%以下。

三、實驗原理

恒定總流動量方程為：

以帶活塞的平板為受力體，在x方向上的動量方程式為：

式中：——射流動量系數(shù)

——水的密度

Q ——射流流量

——射流速度

——水的重度

h——作用在活塞圓心處的水住高度

D——活塞的直徑

實驗中，在平衡狀態(tài)下，只要測量Q、h值，由給定的管噴直徑d和活塞直徑D，便可驗證動量方程并率定射流的動量修正系數(shù)值。

四、實驗方法與步驟

1、檢查自循環(huán)系統(tǒng)供水箱水位為正常狀態(tài)，記錄有關常數(shù)。

2、開啟水泵，水泵啟動2--3分鐘后，短暫關閉2--3秒種，利用回水排除離心式水泵內(nèi)滯留的空氣。

3、待恒壓水箱滿頂溢流后，松開測壓管固定螺絲，調(diào)整方位，要求測壓管垂直，螺絲對準十字中心，使活塞轉(zhuǎn)動自如，然后旋轉(zhuǎn)螺絲固定之。

4、當測壓管內(nèi)液面穩(wěn)定后，記下測壓管內(nèi)液面的標尺讀數(shù)，即h值。

5、利用重量時間法，在上回水管的出口處用量筒盛水，測量時間15秒左右。

6、改變水頭重復實驗，其方法是逐次打開不同高度上的溢水孔蓋，調(diào)節(jié)調(diào)速器，使溢量適中，待水頭穩(wěn)定后，按4-5步驟重復進行實驗。

五、實驗結(jié)果及要求

1、記錄有關常數(shù)

管噴內(nèi)徑d=1.190cm，活塞直徑D=1.986cm

2、編制實驗參數(shù)記錄，計算表格，并填入實驗數(shù)據(jù)。

3、取某*量，繪出脫離體圖，闡明分析計算的過程

六、實驗思考

你對實驗有何探索和見解，現(xiàn)提供若干問題，請你給予解釋。

1、帶翼片的平板在射流作用下獲得動量矩，這對射流沖擊平板沿X方向的受力分析有無影響？為什么？

2、通過細導水管的分流，其出流角度與V2相同，試問對以上受力分析有無影響？

3、滑動摩擦力Fx為什么可以忽略不計？試用實驗來分式驗證Fx的大小，記錄觀察結(jié)果。

4、實驗中注意觀察V2是否為0，若不為0，將會對實驗結(jié)果帶來什么影響？