流体力学与水力学实验指导书(少学时、最新).doc

'流体力学与水力学实验华中科技大学力学系2011.8. 目录§1-1静水压强实验……………………………………………………………()§1-2文透里流量计的标定实验………………………………………………()§1-3动量方程实验………………………………………………………………()§1-5局部水头损失实验…………………………………………………………()§1-8雷诺实验……………………………………………………………………()§2-1圆柱表面压强分布的测量…………………………………………………() §1-1静水压强实验（ExperimentofStasticHydraulicsPressure）一、实验目的要求、1、掌握用测压管测量流体静压强的技能；2、验证不可压缩流体静力学基本方程；3、通过对诸多流体静力学现象的实验分析研讨，进一步提高解决静力学实际问题的能力。4、巩固绝对压强、相对压强、真空度概念。二、实验装置、图1.1静水压强实验装置图1、测压管；2、带标尺测压管；3、连通管；4、真空测压管；5、U型测压管；6、通气阀；7、加压打气球；8、截止阀；9、油柱；10、水柱；11、减压放水阀。说明：1、所有测压管液面标高均以标尺（测压管2）零读数为基准；2、仪器铭牌所注、、系测点B、C、D标高；若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准点，则、、亦为、、； 1、本仪器所有阀门旋柄顺管轴线为开。三、实验原理、1、在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程为：+=或：（1.1）式中：——被测点在基准面以上的位置高度；——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；——水箱中液面的表面压强；——液体容重；——被测点的液体深度。另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面原理可得油的比重有下列关系：==（1.2）据此可用仪器直接测得四、实验方法与步骤、1、搞清仪器组构及其用法，包括：1）阀门开关；2）加压方法——关闭所有阀门（包括截止阀），然后用打气球充气； 3）减压方法——开启筒底阀11放水；4）检查仪器是否密封——加压后检查测管1、2、5液面高程是否恒定。若下降，表明漏气，应查明原因并加以处理。2、记录仪器编号及各常数（记入表1.1）。3、量测点静压强（各点压强用厘米水柱高表示）。1）打开通气阀6（此时0=0），记录水箱液面标高和测管2液面标高（此时=）；2）关闭通气阀6及截止阀8，加压使形成0＞0，测记及；3）打开放水阀11，使形成0＜0（要求其中一次＜0，即＜），测记及。4、测出4#测压管插入小水杯中的深度(现场)。5、测定油比重。1）开启通气阀6，测记；2）关闭通气阀6，打气加压（0＞0），微调放气螺母使U型管中水面与油水交界面齐平（图1.2），测记及（此过程反复进行三次）；3）打开通气阀，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启放水阀11降压（0＜0），使U型管中的水面与油面齐平（图1.3），测记及（此过程亦反复进行三次）。五、实验成果及要求、1、记录有关常数实验台号：No.各测点标尺读数为：====9.8×10-32、分别求出各次测量时A、B、C、D点的压强，并选择一基准面验证——同一静止液体内的任意二点（C、D）的（）为常数。3、求出油的容重。　　　　　0=0.0080N/cm3　　　六、实验分析与思考题、 1、实验分析：1）若再备一根直尺，如何采用最简便的方法测定0？最简单的方法是，用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度和，由式求得。2）如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，如测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，会造成测量误差，毛细高度由下式计算：式中，为表面张力系数；为液体容重；为测压管内径；为毛细升高。常温（=20℃）的水，=7.28，=0.983。水与玻璃的浸润角很小，可认为cos=1.0。于是有（、单位均为）一般来说，当玻璃测压管的内径大于10时，毛细影响可忽略不计。另外，当水质不洁时，减小，毛细高度也较静水小；当采用有机玻璃管作测压管时，浸润角较大，其较普通玻璃管小。如果用一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。3）过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是否等压面？哪一部分液体是同一等压面？不全是等压面，他仅相对管1、2及水箱中的而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面：①重力液体；②静止；③连通；④连通介质为同一均质液体；⑤同一水平面。上述问题中，管5与水箱之间不符合条件④，因此，相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。2、实验思考题：1）同一静止液体内的测管水头线是一根什么线？2）当B＜0时，试根据记录数据，确定真空度大小及所在区域。§1-2文透里流量计实验（DetermineofflowwithVenturiPipe） 一、实验目的和要求、1、掌握文透里流量计的原理。2、学习用比压计测压差和用体积法测流量的实验技能。3、利用量测到的收缩前后两断面1-1和2-2的测管水头差，根据理论公式计算管道流量，并与实测流量进行比较，从而对理论流量进行修正，得到流量计的流量系数，即对文透里流量计作出率定。二、实验装置、三、实验原理、1、文透里管是一种常用的量测有压管道流量的装置，属压差式流量计。它包括“收缩段”、“喉道”和“扩散段”三部分，安装在需要测定流量的管道上。在收缩进口断面1-1和喉道断面2-2上设测压孔，连接比压计，通过量测两个断面的测管水头差，就可计算管道的理论流量，再经修正得到实际流量。 2、理论流量：水流从1-1断面到达2-2断面，由于过水断面的收缩，流速增大。根据恒定总流能量方程，若不考虑水头损失，速度水头的增加等于测管水头的减小（即比压计液面高差），这样我们就可以通过量测到的建立两断面平均流速v1和v2之间的一个关系：如果我们假设动能修正系数，则另一方面，由恒定总流连续方程有：，即所以于是解得 最终得到理论流量为：式中3、流量系数：①流量计流过实际流体时，由于两断面测管水头差中还包括了因粘性造成的水头损失，流量应修正为：式中＜1.0，称为文透里流量计的流量系数。②流量系数除了反映粘性的影响外，还包括了在推导理论流量时将断面动能修正系数近似取为1.0带来的误差。③流量系数还体现了渐变流假设是否得到了严格的满足这个因素。对于文透里流量计而言，下游断面设置在喉道，可以说渐变流假设得到了严格的满足。④对于某确定的流量计，流量系数取决于流动的雷诺数：，但当雷诺数较大（流速较高）时，流量系数基本不变。四、实验方法与步骤、1、认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项，了解用压差计测压差和用体积法测流量的原理和步骤。2、记录设备编号、水温及有关常数。3、做好准备工作后，启动水泵给水箱充水并保持溢流状态，使水位恒定。4、检查下游阀门全开时，比压计测管水面是否持平，如不平，则需排气调平。5、实验流量调节：从最大流量开始，顺次减小阀门开度。待水流稳定（比压计液面稳定）后，测读比压计读数及测读流量。顺序进行8个测点以上。6、本实验配有计算机自动量测系统，可实现率定过程中压差和流量的数据自采及处理。7、检查数据记录是否缺漏？是否有某组数据明显地不合理？若有此情况，进行补正。8、课后整理实验结果，得出流量计在各种流量下的和值，绘制～的率定关系曲线及～曲线。 1、对实验结果进行分析讨论，阅读思考问题，作简要回答。五、实验成果及要求、1、有关常数：仪器编号：有关常数：水温=量水箱断面积=进口直径=喉道直径=记录及计算表格=次数测压管读数（cm）体积时间=/（cm3/s）=（cm3/s）=/（cm）（cm）（cm3）（s）12345678910六、实验分析及思考题、1、文透里的实际流量与理论流量为什么会有差别？这种差别是由哪些因素造成的？2、文透里流量计的流量系数为什么小于1.0？3、为什么在实验中要反复强调保持水流恒定的重要性？4、影响文透里流量系数的因素有哪些？5、文透里流量计水平或垂直放置对值有无影响？ §1—3动量方程实验（MomentumPrinciple）一、实验目的、1、验证不可压缩流体恒定总流的动量方程；2、通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素间相关性的分析研究，进一步掌握流体动力学的动量守恒定理；3、测定动量修正系数。二、实验装置、图1.1动量方程实验装置图1、自循环供水器；2、实验台；3、可控硅无级调速器；4、水位调节阀；5、恒压水箱；6、管嘴；7、集水箱；8、带活塞的测压管；9、带活塞和翼片的抗冲平板；10、上回水管。三、实验内容与原理、1、计算机CAI实验教学模拟。2、测量活塞中心点的静水压强来计算水流的冲力： 利用自动反馈原理，使实验过程中达到需要测量的静水作用力与射流的冲击力自动平衡。射流冲击在平板上的冲力全部作用在活塞体中，当活塞处于稳定位置时，只需测得活塞所受到的静水作用力，便可足够精确地得知射流的冲击力。3、恒定总流动量方程为Q()图1.2图1.3取隔离体如图1.3所示，因滑动摩擦阻力水平分力＜0.5%，可忽略不计，故x方向的动量方程化为Q（）即Q式中：——作用在活塞形心处的水深；——活塞直径；Q——射流流量；——射流速度；——动量修正系数。实验中，在平衡状态下，只要测得流量Q和活塞形心水深，由给定的管嘴直径和活塞直径代入上式，便可率定射流的动量修正系数 值，并验证动量定律。其中，测压管的标尺零点已固定在活塞的圆心处，因此液面标尺读数即为作用在活塞圆心处的水深。4、测定本实验装置的灵敏度：为验证本装置的灵敏度，只要在实验中的恒定流受力平衡状态下，人为地增、减测压管中的液位高度，可发现即使改变量不足总液柱高度的5‰(约0.5～lmm)，活塞在旋转下亦能有效地克服动摩擦力而作轴向位移，开大或减小窄槽c，使过高的水位降低或过低的水位提高，恢复到原来的平衡状态。这表明该装置的灵敏度高达0.5％，亦即活塞轴向动摩擦力不足总动量力的5‰。四、实验方法与步骤、1、准备——熟悉实验装置各部分名称、结构特征、作用性能，记录有关常数。2、开启水泵——打开调速器开关，水泵启动2～3分钟后，关闭2～3秒钟，以利用回水排除离心泵内滞留的空气。3、调整测压管位置——待恒定水箱满顶溢流后，松开测压管固定螺丝，调整方位，要求测压管垂直、螺丝对准十字中心，使活塞转动松快，然后旋转螺丝固定好。4、测读水位——标尺的零点已固定在活塞圆心的高程上。当测压管内液面稳定后，记下测压管内液面的标尺读数，即值。5、测量流量——用体积法或重量法测流量时，每次时间要求大于20秒，若用电测仪器测量时，则需在仪器量程范围内。重复测三次再取均值。6、改变水头重复实验——逐次打开不同高度上的溢水孔盖，改变管嘴的作用水头。调节调速器，使溢流量适中，待水头稳定后，按3～5步骤重复进行实验。五、实验成果及要求、1、记录有关常数：实验台号No.管嘴内径=1.198，活塞直径D=1.990 2、编制实验参数记录、计算表格并填入实验参数（见表3.1）。3、取某一流量，绘出隔离体图，阐明分析计算的过程（参见图3.2，3.3及表3.1）。表1.1测量记录表及计算表测次体积V时间T管嘴作用水头H0活塞作用水头流量Q流速v动量力F动量修正系数123456六、实验分析与讨论、1、实测与公认值（=1.02～1.05）符合与否？试分析原因。实测=1.0342，与公认值符合良好。（如不符合，其最大可能原因之一是翼轮不转所致。为排除此故障，可用4B铅笔芯涂抹活塞及活塞套表面）。1、带翼片的平板在射流作用下获得力矩，这对分析射流冲击无翼片的平板沿x方向的动量方程有无影响？为什么？无影响。因带翼片的平板（图1.4）垂直于x轴，作用在轴心上的力矩T是由射流冲击平板时，沿y平面通过翼片造成动量矩的差所致，即QQQ式中Q——射流的流量；——入流速度在平面上的分速；——出流速度在平面上的分速；——入流速度与圆周切线方向的夹角，接近900；——出流速度与圆周切线方向的夹角；——分别为内、外圆直径。 图1.4该式表明力矩T恒与x方向垂直,动量矩仅与yz平面上的流速分量有关。也即是说平板上附加翼片后，尽管在射流作用下可获得力矩，但并不会产生x方向的附加力，也不会影响x方向的流速分量。所以x方向的动量方程与平板上设不设翼片无关。3、通过细导水管的分流，其出流角度与相同，试问对以上受力分析有无影响？无影响。当计及该分流影响时（图1.3），动量方程为∵∴即该式表明只要出流角度与垂直，则x方向的动量方程与设置导水管与否无关。七、实验报告要求、1、用实验报告纸书写，卷面整洁，计算表格、曲线、图形等正规化。2、说明成果计算和整理过程、主要计算公式及常数的取值。3、根据所学理论对实验中的现象、问题进行分析。八、思考题、1、通过细导水管的分流，其出流角度与v2相同，试问对以上受力分析有无影响?2、对管嘴出流的动量修正系数理论值进行试分析。§1-5局部水头损失实验1.5.1实验目的 测量管流中的5种局部水头损失，并确定局部损失系数。1.5.2实验装置图1.5.1所示的局部水头损失实验仪，由水泵、稳压水箱、实验管段，局部损失（截面实扩，截面突缩，90°弯管，180°弯管，90°折管）管件、21支测压管、回水箱组成。此外，本实验用手工体积法和电子流量计两种方法测量管流的流量。21支测压管中，有些是用于测量局部水头损失，有些则用于演示管流中水流静压的变化情况。这里着重介绍电子流量计。这种流量计由量水筒，水位传感器，单板机，显示表组成。图1.5.2a表示电子流量计的工作原理。量筒左侧有玻璃水位指示管，右侧有虹吸管。水位传感器A、B用于记录水位信息。当水面上升到B时，单板机开始计时，当水面上升到A时，单板机结束计时，两个时间之差为充水时间，A、B之间的量筒体积（887cm3）为充水体积。体积与时间之比为流量。当水面继续上升，淹没虹吸管之后，水流在虹吸作用下自动出流，直至放空，同时还发出一种排空声响。这样，每隔一段时间，量筒中的水就会自动排空，无需人为操作。测量流量时，将出水通过漏斗引入量筒。水面到达A、B的时间由单板机自动纪录并显示在流量计的面板上。流量仪表的板面上设有电源开关，控制电源的接通与断开。参见图1.5.3。板面上有“时间”、“体积”、“流量”、“测量”等四个命令按钮。当按下“测量”按钮时，仪器开始测量。如果按下“时间”、“体积”、“流量”，则仪表上显示时间、体积、流量的数值。板面上还有三个指示灯，显示仪器的工作状态。测量的指示灯点亮，表示正在测量。图1.5.1局部损失实验仪 图1.5.2电子流量计的量筒图1.5.3电子流量计的面板测量之前，先按下板面上的“测量”按钮，这时候仪表就开始工作，量筒充水时，仪表连续显示充水时间（秒）。充水结束后，仪表立刻显示出流量值（单位：ml/s）。如果要显示充水时间和充水体积，可以分别按下“时间”、“体积”按钮。电子流量计有时会发生故障。最常见的故障是虹吸管能够排水，但没有虹吸的抽水作用，参见图1.5.2b。这种情况下，量筒以及水位器水位稳定在某些方面某一高度，充水不能自动排空。排除故障的方法，是加大出水量，使虹吸管满顶，充水就能排空。1.5.3实验原理对局部损失管件的上、下游某断面应用伯努利方程，就可以求得局部水头损失，现分别予以说明。突扩管：使用测压管3，9测量突扩管上、下游的压差，相应的伯努利方程为(1.5.1)速度等于流量除以管道截面积，水柱高度可直接读取，这样，由上式很容易求出局部损失系数。由流体力学，的理论值为：（1.5.2）将理论值和实测值相比较，就可以确定测量误差。突缩管：使用测压管11,12测量突缩管上、下游的压差，相应的伯努利方程是（1.5.3）管流速度，可由流量算出，液柱高度可直接读出，因而突缩管的局部损失系数不难算出。在流体力学中，实缩管的局部损失系数的经验公式为 （1.5.4）比较实测值和经验值，就可以计算测量误差。90°弯管：计算90°弯管的局部水头损失所用的伯努利方程为(1.5.5)由此得到90°弯管的局部损失系数（1.5.6）查阅有关手册，90°弯管的局部损失系数的经验值为。180°弯管：与90°弯管的情况相似，180°弯管的局部损失系数可由下式计算：（1.5.7）很少有文献提供180°弯管的经验公式。编者对本实验装置进行数次量测，得到局部损失系数的平均值为。90°折管：列出截面18、19的伯努利方程：（1.5.8）可见（1.5.9）有关手册给出的90°折管的经验值为。1.5.4实验步骤1．启动水泵，向水箱充水，同时稍微打开尾阀，让水在管流中缓慢流动。2．观察管道中，测压管内是否出现气泡，若有气泡，应设法排除。3．调节尾阀，待水流稳定后，记录各测压管的读数，管流的流量值。 图1.5.4局部损失数据表注意：对于实扩管，读取测压管3、9的水柱高度。对于突缩管，读取测压管11、12的水柱高度，管道流量则用手工体积法和使用电子流量计分别测量，取其平均值作为流量值。4．实验结束后，立刻切断电源，关闭水泵。测量内容：用手工和流量计分别测量流量，取平均值填入表格，记录各种局部损失部件的上、下游的水柱高度。1.5.5实验数据处理利用数据处理系统计算各种数据。只要将流量，测压管水柱高度填入表格，系统自动算出各种局部损失系数，并给出误差，详见图1.5.4。1.5.6思考题1．数据表中为什么没有计算雷诺数？2．当测压管、实验管段出现气泡时，你如何将其排除？3．如果用测压管3、4计算实扩管的局部水头损失，将会出现什么样的误差？§1-8雷诺实验1.8.1实验目的 测量管流的沿程水头损失，绘制沿程水头损失与管流速度的对数曲线，并确定管流临界雷诺数。1.8.2实验装置图1.8.1雷诺仪图1.8.1的实验装置由稳压水箱，试验管段，倾斜式比压计组成。水箱向管道提供稳压水流。管段的压强差用比压计测量。本实验用手工体积法测流量。1.8.3实验原理对于图1.8.1的管段的首、尾两个断面应用伯努利方程，则有（1.8.1）管段水平放置，流速处相同，因而（1.8.2）用比压计测量压差p1-p2。设比压计两支测压管的液柱长度之差为l，则有（1.8.3）（1.8.4）式中，是比压计的水平倾角。只要测出比压计两支液柱长度的差值，由式（1.8.4）便可以计算管段水流的沿程水头损失。管流速度等于流量除以截面积。流量用量筒、秒表测量。小流量的测量比较费时。充水时间往往超过1分钟。计算管流雷诺数时，需用到水的运动粘度。运动粘度与水温有关。本实验用温度计测量水温，水的运动粘度与温度的经验公式可表示为（1.8.5）式中，大量水温单位是℃，的单位是m2/s。程水头损失与速度V的函数关系与流态有关，层流时，与V的一次方成正比，紊流时，与V的1.75~2.0次方成正比，将实测值标在对数坐标 图上。如果实验曲线斜率为45°，则说明流态为层流，否则为紊流。值得注意的是，流量从小变大的曲线与流量从大变小的曲线是不重合的。1.8.4实验步骤1．启动水泵，向水箱注水，待水位稳定后才全开尾阀，以便冲洗管道，排除管内气体。2．关闭尾阀，松开倾斜比压计上端的止水夹，以使测压管内的残留气泡排出，气泡全部排出后，用气囊球向比压计的测压管打气，压迫测压管水面下降至中部，再夹紧止水夹，防止液面上升。试验管段的水不流动时，比压计的两支测压管的液面应该平齐。若不平，说明测压管内残留有气泡，应该设法排除。3．微微打开尾阀，让水流速度从小变大，流态从层流变为紊流。当流量达到最大值之后，慢慢关小尾阀，使流速从大变小，流态从紊流变为层流。改变流量时，待水流稳定后，测量流量，记录比压计液柱读数。层流时，水流达稳定状态所用的时间往往比较长，要耐心等待。对于本实验装置，可根据比压计读数大概地判断流态。当流态为层流时，管段的沿程水头损失≤0.006m。如果比压计的水平倾角，则比压计液柱长度之差。一般来说，层流的实验点应布置3-4个。总的实验点数可自行控制，本实验的目的之一是绘制形如图1.8.3所示的对数曲线，实验点数在10个以上，并且尽量均匀地分布。4．测量结束后，关闭水泵，绘制曲线图。测量内容：流量（流量有小变大，大最大值后再有大变小）、比压力计液面读数。1.8.5实验结果及其分析图1.8.2是本实验的数据表，图1.8.3是曲线图。由图看出，实验结果不 图1.8.2雷诺实验数据表够理想，层流区的曲线斜率近似等于1，但并非直线，有略微弯曲。上临界雷诺数不足4000。下临界雷诺数2000左右。与权威实验比较，本实验结果存在一定的误差。主要原因是实验装置不够精细，尤其是实验管段长段不满足要求。例如，为了避开管流入口、出口的影响，实验段的两端应远离入口或出口的距离为管径的120倍。本实验的管径d=8mm，与进口段、出口段落的长度应超过1m。而本装置的进口段，出口段长度不足0.5m。此外，小流量时，比压计液柱长度差很少，读数误差很大，要想提高实验精度，就要提高流量测量、压差测量的精度。1.8.6思考题1．层流时，本实验的沿程水头损失的值的变化范围是多少？2．比压计的刻度2:1表示什么含义？3．如何判断比压计的刻度（例如2:1）与实际情况是否相符？4．实验要求流量首先从小变大，再从大变小，如果使流量时而变大，时而变小，实验图1.8.3曲线点能连成一条光滑曲线吗？5．小流量时，水流达到稳定所需的时间为什么很长？6．大流量时，比压计液面波动比较明显，这种情况下应如何读取液面读数？§2-2圆柱表面压强分布的测量 2.2.1实验目的用压力传感器、数据采集系统测量绕流圆柱表面的压强分布，绘制压强分布图，并计算图柱体的阻力系数。2.2.2实验装置及实验原理图2.2.1圆柱表面压强分布实验装置本实验使用种实验装置。图2.2.1a是空气动力学实验台的实验段。气流经过稳压箱，收缩段，进入实验段。圆柱体安装在实验段的中部。稳压箱的气流速度近似为零，其压强可认为是驻点压强p0。当气流经收缩段进入实验段后，气流速度分布比较均匀，速度为V∞，压强为p∞。气流绕圆柱体流动时，流动变得复杂起来。本实验测量圆柱体表面各点的压强分布。为了测量压强，在圆柱体表面开设一个测压孔，然后用导管将此压强引出。导管的出口在圆柱体的轴线上，再用软管将测点压强引至压力传感器。圆柱体可以绕其轴线转动，借此就能够测出圆柱体表面各点的压强分布。图2.2.1b是风洞试验段，为了使气流速度分布尽量均匀，也为了降低气流的湍流度，气流首先流经的网格栅，然后才经收缩段进入实验段。实验段的气流速度V∞可认为均匀分布，其压强为p∞。在实验段安装一个L型的总压管，用以测量气流的总压p0。圆柱体安装在实验段的中部，它可绕其轴线转动。圆柱体表面开设一个测压孔，用导管将测孔的压强引出。导管的出口位于圆柱体的转动轴线上。在流体力学中，一般将压强用无量纲的参数——压强系数CP来表示。（2.2.1）式中，分别是测点压强，来流压强，驻点压强（总压）。式(2.2.1)使用了伯努利方程。本实验将测量圆柱表面压强系数的分布。在图柱表面上圆周角的范围内布置若干测点，分别测，按式(2.2.1)计算压强系数。利用压强系数，可以求出圆柱体的阻力系数CD.物体的阻力包括粘性阻力和压差阻力，粘性阻力很小，可以忽略不计，因此阻力FD和阻力系数CD可以表示为（2.2.2）（2.2.3） 式中，是测点位置的圆周角度，从前驻点起算。本实验在的范围内布置N个测点，于是（2.2.4）通常，N=37，，但也可以不受此限制，实验者可以自己选定N和Δθ。本实验用压力传感器测量压差。图2.2.2a是本实验使用的压力传感器的外形图。此压力传感器属于压阻型。承压元件是一块单晶硅膜片。膜片上台阶有4个应变电阻丝（是用集成电路工艺的扩散法制成的）。膜片受压面发生变形时，电阻丝也也随之变形，电阻值发生改变。电阻的变化用电桥测量，电桥的输出电压E与膜片上、下表面的压强差成线性关系。2.1已经测出这种线性关系，已知电压E就容易求得压差。图2.2.2cy2000压力传感器压力传感器的输出电压E由数据采集系统自动读取。本实验使用PCI7422型12位32路A/D转换板卡。A/D转换器采用高性能转换芯片AD1674，地址译码电路采用GAL芯片，板卡工作时，能按PCI协议自动分配基地址。A/D转换时间为10µs。（100kHz）。压力传感器有两个接口，一个接高压（H），另一个接低压（L）。在本实验中，总压p0最高，因此将其引至高压接口，压力传感器的低压接口上连接一个三通（见图2.2.2b），开关，可以轮流切换至或P的接口。图2.2.2c表示切换的方法，当阀门把手与气管轴线同向时，阀门开启。当阀门把手与气管轴成垂直时，阀门关闭。压力传感器在稳压直线电源下工作。本装置使用一种袖珍型稳压电源。测量压差时，需关闭P管即可。测量时，可先测量（开通p管，关闭管），再测（开通管，关闭p管）。系统根据算式，就可得到式(2.2.1)的值。2.2.3实验步骤1．启动数据采集系统，将界面转到“圆柱表面压强系数测量”。2．填写实验常数，其中，气压的默认值是760mmHg，如果有气压表，请将实测气压值填入。通道号的默认值是1。请检查压力的传感器的电压是否输入A/D板的1通道，如有改变，请填写实际使用的通道号。3．检查压力传感器是否通电。如已通电，稳压电源的工作指示灯发亮。4．将测点的圆角度调至0，点击“测量”按钮，按照提示操作，完成第1个测点的测量。5．改变测点的角度，进行新测点的测量。本实验要测量圆柱表面的压强分布，并计算阻力系数，这要求第1个测点的角度为0°，最后一个测点的角度为180°，在0°-180°之间布设若干个测点，通常，每隔5°布置一个测点，但也可不受此限制，任意布置测点角度。不过，0°-90°之间的压强变化比较大，宜多布置测点。总测点数不应少于30。另外，角度应从小变大，不能忽大忽小。 6．测量结束后，将界面转到下页。点击“画实验点”、“绘理论曲线”，则系统自动将实验值标在CP-θ关系图中，同时给出无粘绕流时圆柱表面的压强系数CP=1-4sinθ的理论曲线，点击“计算阻力系数”，系统将算出气流速度，雷诺数，圆柱的阻力系数。2.2.4注意事项1．本实验使用多种电气元件，实验时应小心操作，防止触电，不要随意拨动电子设备的开关，不要随意更改电子元件的接线。2．实验段的气流速度一般地，因此。请检查数据表第3列的实测值是否在此范围中。另外，的测点的Cp应读接近1。根据这两项判断系统是否正常工作。2.2.5数据表、实验曲线、误差分析图2.2.3是实验数据，图2.2.4是实验曲线的界面。从理论上说，的测点的压强系数CP应为1。但实测值仅为0.914。一般来说，在大雷诺流动时，的测点的CP值小于-1.2，而图中显示的CPIJ–1，实验值偏大，引起误差的原因，可能是测点压强P的接口不好，导致漏气，这时，应试检查软（胶）管接口是否漏气。图2.2.3圆柱表面压强分布实验数据表界面 图2.3.4圆柱体表面压强系数实验曲线'