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1、教学实验 2008自循环流谱流线显示仪说明与教学指导哈尔滨市鸿润教学试验设备厂电话：0451-55100010 013603653910 013936441288一、仪器简介 本仪器采用电化学法显示流线，用狭缝式流道组成过流面（图一）。流动过程采用封闭自循环形式。水泵开启，工作液体流动并自动染色。只要有市电220V电源就可使用。它具有体积小、重量轻、演示内容丰富、图像清晰直观、有效显示面积比大、操作方便、无污染、节能等优点。图一 流谱流线显示仪 该仪器配有三种不同工件（圆柱体、机翼、突扩突缩）。有机玻璃显示盘、小水泵、直流供电装置等部件组成。实验台整体安装，带有移动脚轮。总耗电功率55W，仪器
2、装水重约为28，体积为10704601150mm3。二、使用方法1.配液 初始使用时，先要配制显示液和对仪器充液。 配液时，取试剂酚酞约0.6g，倒入150mml烧杯内，加入约4080ml酒精，使药粉充分溶解，然后将此溶液倒入2528升蒸馏水中搅匀，加入100g氯化钠，接着在该水溶液中加入数滴氢氧化钠水溶液，使之由淡黄色变为粉红色。若颜色偏红（会导致流线不清晰），可加入稀盐酸使之微红，处于临界状态。氢氧化钠溶液浓度应小于2g/l；稀盐酸的浓度以0.010.001mol/l之间（即每100mol蒸馏水中滴入35滴浓盐酸）为宜。 2.充液打开水箱盖板，往进水孔中注入工作液，注完液后盖上水箱盖板，防
3、止工作液体蒸发。工作液体在保证纯净、无块状沉淀前提下，可以延继工作23年不必更换。3.启动 完成充液后，即可将仪器投入正常使用。插上220V市电电源。打开水泵开关、电源开关及流速调节阀，随着流道内工作液体流动，调节电压旋钮，就逐渐会显示出红色与黄色相间的流线，并沿流延伸。4.调试 流速快慢对流线的清晰度有一定影响。为达到最佳显示效果，流速不宜太快亦不宜太慢，太快流线不清晰，太慢则会造成流线歪扭倾倒，调节流速调节阀，一般将流道内流速调节至0.51.0m/s，再调节面板上电压旋钮。（电极电压可由万用表在两石墨电极测得），调节极间电压至合适位置。（电压偏低，流线颜色淡，电压偏高，产生氢气泡干扰流场）
4、5.故障及其排除方法故障现象故障原因排除方法泵不动1.初用或日久未用；2.电机电路不通。1.反复开/关几次；2.接通电路并稍稍转动泵盖。 流线颜色浅1.流道流速大.2.极间电压低；3.溶液碱性不足。1.调节流速调节阀；2.调节面板对比度旋钮；3.加入适量的NaOH溶液。无流线出现1.电解电极断路；2.流速调节阀未开。1.给电极通电；2.打开流速调节阀。流线颜色上下浓淡不一1.新配溶液碱性不足，颜色太浅；2.日久未用，溶液颜色变黄。1.向水箱滴入适量的NaOH溶液至颜色适当；2.同上。日光灯不亮1.插座松动或灯管或启辉器有损。1.修复或更换。 6.系统电路布置图 系统电路布置图如下图二所示，若仪
5、器存在电路上的问题，可依据该电路图逐级检查。图二 系统电路布置图 三、实验指导该设备分别用以演示机翼绕流，园柱绕流和突扩突缩，实验指导提要如下：1.演示机翼绕流的流线分布。由图像可见，机翼向天侧（外包线曲率较大）流线较密，由连续方程和能量方程知，流线密，表明流速大，压强低；而在机翼向地侧，流线较疏，压强较高。这表明整个机翼受到一个向上的合力，该力被称为升力。2。演示园柱绕流。因为流速较低（约为0.51.0cm/s），能量损失极小，可略。故其流动可视为势流。因此所显示的流谱上下流几乎完全对称。这与园柱绕流势流理论流谱基本一致；园柱两侧转 点趋于重合，零流线（沿园柱表面的流线）在前驻点分为左右2支
6、，经90点（max），而后在背滞点处二者又合二为一了。这是由于绕流液体是理想液体（势流必备条件之一），由伯诺里方程知，园柱绕流在前驻点（0）势能最大，90点（max），势能最小，而到达后滞点（0），动能又全转化为势能，势能又最大。故其流线又复原到驻点前的形状。驻滞点的流线为何可分又可合，这与流线的性质是否矛盾呢？不矛盾。因为在驻滞点上流速为零，而静止液体中同一点的任意方向都可能是流体的流动方向。然而，当适当增大流速，Re数增大，流动由势流变成涡流后，流线的对称性就不复存在。此时虽园柱上游流流谱不变，但下游原合二为一的染色线被分开，尾流出现。由此可知，势流与涡流是性质完全不同的两种流动（涡流流谱
7、参见流动演示仪）。3。渐缩和突然扩大、突然缩小。演示是在小Re数下进行，液体在流经这些管段时，有扩有缩。若适当提高流动的雷诺数，经过一定的流动起始时段后，就会在突然扩大拐角处流线脱离边界，形成旋涡，从而显示实际液体的总体流动图谱。利用该流线仪，还可说明均匀流、渐变流、急变流的流线特征。如直管段流线平行，为均匀流。文丘里的喉管段，流线的切线大致平行，为渐变线。突缩、突扩处，流线夹角大或曲率大，为急变流。应强调指出，上述各类仪器，其流道中的流动均为恒定流。因此，所显示的染色线既是流线，又是迹线和色线（脉线）。因此据定义：流线是一瞬时的曲线，线上任一点的切线方向与该点的流速方向相同；迹线是某一质点在某一时段内的运动轨迹线；色线是源于同一点的所有质点在同一瞬间的连线。固定在流场的起始段上的电极，所释放的颜色流过显示面后，会自动消色。放色消色对流谱的显示均无任何干扰。另外应注意的是，由于所显示的流线太稳定，以致有可能被误认为是人工绘制的。为消除此误会，演示时可将泵关闭一下在重新开启，由流线上各质点流动方向变化即可识别。1
