平板边界层实验报告
平板划线法实验报告

平板划线法实验报告导语:平板划线法实验是一种重要的实验方法,是描述地面上的凹凸侧界的常用方法。
该实验用以测量海岸线、山脉、河流谷等地质特征,在地质技术活动中发挥着重要作用。
本文主要介绍了平板划线法实验的原理、器材介绍、实验方法以及数据记录等内容,旨在为读者提供一份平板划线法实验报告,以帮助读者更好地理解和掌握该实验方法。
一、实验原理平板划线法实验是一种基于直线剖面的地面调查方法,主要是把一个宏观大尺度的地形调查结果用多条水平的直线剖面去描述。
它根据地形变化的规律来把一个宏观区域分割成若干划线,从而形成的一组具有特征的划线框架,又称作“划线网”,主要用于描述地面上的凹凸侧界,如海岸线、山脉、河流谷等。
二、器材介绍平板划线法实验所用的器材包括:水准仪、探点架、测距尺、画线画板等。
其中水准仪是主要的设备,是用来水平、高程测量的仪器;探点架是用来测量凹凸深度的,它的底座有微量水平调整;测距尺是用来测量划线之间的距离;画线画板是用来将测量出的结果记录在图纸上的。
三、实验方法1. 测量基准点:首先,用水准仪测量一个基准点,确定地面的水平坐标系;2. 测量基准线:然后,从基准点开始,沿着目标凹凸边界测量出一条水平线,即为基准线;3. 描绘凹凸边界:接着,纵向依次划出几条垂直于基准线的直线,距离基准线有一定距离;4. 测量线距:最后,用测距尺测量出平板网格的线距,并用画板画出来。
四、数据记录测量完后的数据应该记录妥当,其包括基准点和基准线以及平板网格等信息。
包括:1. 基准点:基准点的水平坐标、高程;2. 基准线:基准线的起点及终点水平坐标、高程;3. 网格:每条网格线的起点及终点水平坐标;4. 线距:每行网格之间的线距。
五、总结平板划线法实验是一种常见的实验方法,它可以有效地描述地面的凹凸侧界。
本文简单介绍了该实验的原理、器材介绍、实验方法以及数据记录等内容,以帮助读者更好地理解和掌握该实验方法。
平板边界层速度剖面的测定讲义2

2009年04月20~22日平板附面层速度剖面与厚度的测定一、实验目的:1.熟悉附面层速度分布和厚度的测量方法。
2.具体测定平板附面层层流与湍流附面层的速度分布及其厚度。
3.把实验结果与理论计算结果进行比较,分析其差异产生的原因。
二、实验原理:粘性匀质不可压缩流体,测量边界层内的速度,仍利用风速管(皮托管)测风速的原理,即测出某点的总压P0和静压P后再换算成该点的速度,因为边界层很薄,其厚度往往只有几mm到十几mm,因而只能用极细的探针去探测边界层内的压力。
由于在边界层内部满足∂(P)/∂(Y)=0,即静压P沿着平板的法线方向不变,因此,可以用壁面上的静压P来表示边界层内法线上所有不同高度的静压。
于是,本实验将一根微总压管装在一标架上,使微总压管以很小的间距上下移动,测出不同高度处的总压P0(y)后,即可算出法线上离壁面y处的速度。
实验时,把总压管由壁面逐步往上移动,则测出的总压越来越大。
当移动到某一高度以后,再继续往上移动几个间距,这时所测到的总压已不再随高度的变化而变化。
记录下数据,经软件分析后可得速度边界层厚度和速度剖面,并与理论曲线对照。
理论分析中总是假定从平板(或物体)的前缘(或驻点)就开始形成层流或湍流边界层。
实际上绕流体的运动常常是组合边界层问题,即在物体的前部分首先形成层流边界层,在它的后部分形成湍流边界层,在它们之间还有一个过渡段。
过渡段从层流的失稳点(层流不稳定点)开始直到流动成为完全湍流之点(湍流过渡点)结束。
性质介于两者之间。
为了读出压力的微小变化,本实验采用压力传感器,采用总压和静压之差,将其采集的压力信号转换成电信号,再通过放大器进行信号放大后,输入A/D转换器,由计算机直接计算出速度值。
由于速度剖面是以无量纲形式画成的,因此,不需要计算一点的速度,只要计算出速度的相对值就可以了。
计算各高度上的u y/v和y/δ的值,以y/δ为纵坐标,u y/v为横坐标作图(其中v是边界层δ处所对应的边界层外缘处的速度,相当于来流速度),从流速分布图上判断各测点处是层流还是湍流边界层。
平板边界层内流速分布实验

沿程阻力实验报告班级:核工程12姓名:李汉臻学号:2110302044实验日期:2013-5-16一、实验目的:1.测量离平板前缘任意截面内的速度分布。
2.根据速度分布确定边界层厚度。
3.了解风洞结构及测量仪器。
二、实验设备:吸入式风洞、(P max=P a 工作截面:300mm x 300mm)、大气压强计、温度计、微压计、U型测压管、平板模型、(325mm×200mm)、总压探针三、实验方法简述:1.调整U型测压管和微压计使管内液面保持水平。
2.校正平板和气流平行。
3.调整总压探头使其头部与平板接触,并读出测量板法线方向上坐标的初读数。
4.改变总压探针在平板法线方向的高度并读数,其与初始读数之差在加上探针半径即为纵坐标Y,并依次读出压力值(用两种方法),直到压强不再变化为止。
5.改变距离(距前缘250mm),重复步奏3、46.记下室内温度和大气压,整理数据绘制曲线。
四、实验数据处理及计算:表4-1 150mm 截面数据表4-2表4-3 250mm 截面数据表4-4五、附图:图5-1 图5-2六、 数据结果分析:临界雷诺数 Re 0 = 3*105 ~ 3*106 流态判断:150mm 截面为 层流流动250mm 截面为 层流向紊流过度区域2.根据边界层的速度分布判断流态:由附图 5-1、5-2、5-3、5-4 图像中,实测曲线均与紊流理论曲线吻合较好。
判断结果为:150mm 截面、250mm 截面均为 紊流流态3. 根据边界层厚度判断流态:层流: δ=5√νXV紊流: δ=0.37(νVX)0.2X由以上数据判断结果为: 150mm 截面流态为: 紊流 250mm 截面流态为: 紊流小结:通过如上三种方法认为,通过实验,该平板模型在实验流场中,150mm 截面处与250mm 界面处均为紊流流态。
原因可能是风洞中流速过快,以及1截面选择过于靠后,因而测不到或测得层流流态。
建议下次试验对100mm 截面进行测试。
平板边界层速度分布测量

平板边界层速度分布测量实验指导书实验目的:通过零迎角平板流动的流速测量,获取流速沿物面法向分布。
学习总压管测速。
实验装置和仪器:(1)风洞:回流开口小型风洞,试验段见右图,矩形有机玻璃管道中夹放一金属板,来流沿管道被该板分开,从出口流出。
出口截面的静压为大气压。
(2)偏平总压探针头:偏平总压探针头顶可在出口截面内水平移动,移动量由微分尺控制。
(3)酒精斜管压力计:斜角θ=30º,系数K=1.0,一头通大气,另一头接总压探头。
实验原理:测量原理,就是伯努利定理:不计重力,气流的动压和静压之和为总压。
设总压为P 0,则 )(])()([21)(220y P y v y u y P ++=ρ (1) y 为探头中心距平板的距离,u 、v 分别为平行于平板的流速和平板法向的流速, p 为当地静压,ρ为气流的密度。
因为 a P y P ≡)( , u v <<由(1)可得ρ])([2)(0a P y P y u -= (2)实验步骤:图 风洞试验段示意图(1)实验室大气参数读取和记录;(2)探头零位确定;(3)压力计底座水平调解,测压管液面零刻度调节;(4)风洞开车;(5)调节好探头距平板的距离y ,从压力计读取并记录相应的压力值Po-Pa实验要求:测压时,每移动探头至新位置,应等待几秒钟,在压力平衡后再读取数据。
测量中,观察随探头离开平板距离的增大,压力的变化趋势。
实验报告要求:(1)实验参数:大气压P a (毫米汞柱) ,大气温度t (︒C ) ,大气密度 )(15.273)(464.0C t mmHg P o a +⨯=ρ (公斤/米3) 。
测量为之举平板前缘的距离X ;(2)测压原始数据,及由(2)是换算成流速,给出曲线y y u -)(;(3)找出不随距离y 而变的速度值,记为U 1,并找出满足u(y)= U 1的最小的y值作为δ,给出曲线δ//)(1y U y u -。
平板边界层实验数据处理

平板边界层实验数据处理
计算及过程流程对于地球科学的发展与影响不言而喻,对于任何地球物理学家
深入了解地表问题都不可或缺。
平板边界层是实验中常要考虑的问题之一,在大气和海洋研究中2019平板边界层的实验不仅被广泛使用,而且数据处理技术也处于
飞速发展阶段。
这些应用引发了一系列理性计算过程中技术相关挑战。
对于传统用于处理平板边界层实验数据的技术,在估计合理的误差上存在一些
缺点。
首先,传统技术并不能直接提取重要信息,且需要大量的时间、经历和资源来处理数据。
其次,这种技术需要借助大量的推断和假定,从而导致误差增加。
最后,这种技术对于可视化性的进展微乎其微,不能满足有效的数据可视化和分析。
为了改善传统技术的问题,许多学术前沿技术如深度学习、计算流体力学等被
应用到处理平板边界层实验数据,重新想象和创造平板边界层实验数据处理技术。
伴随着先进技术在处理平板边界层实验数据方面的成功实施,这些技术体现出许多优势,从而解决上述传统技术存在的问题。
首先,利用这些先进技术,可以准确地从复杂的实验数据中提取出相关信息,而不需要作出任何推断和假定;其次,这些技术可以帮助我们有效地进行数据可视化分析和结果验证;最后,这些技术还可以最大限度地减少延迟和浪费的可能性,大大缩短处理时间。
因此,通过把这些先进技术应用到处理平板边界层实验数据,这些技术可以在处理数据效率以及准确性上发挥着关键作用。
因此,伴随着现今科技的发展,有效地处理平板边界层实验数据的技术也在不
断发展壮大,应用前沿技术及有效建模等有助于普及技术的推广,加速技术的发展,促进人们对平板边界的深入了解。
边界层内外域实验

四、邊界層內外域實驗第一部分:邊界層實驗目的:在定壓及變壓之情況下,量測平滑及粗糙兩平板之邊界層速度分布,以明瞭邊界層之現象。
器具:空氣動力實驗測定台、邊界層儀。
照1 邊界層實驗儀理論:1.當流體流經一固體表面時,沒有滑移的現象,其速度剖面由零增至自由流線之速度,此速度變化之層稱為邊界層。
2.當一等速均勻流V 流經一平板時,邊界層厚度隨著距離而增加,先為層流,若平板夠長則將經一轉換區而發展成為亂流。
3.若令轉換區之雷諾數為x R 則νVxR x =(1)x R 之範圍通常為55105101⨯⨯ɩ。
4.定義位移厚度(displacement thickness )*δ:如圖1所示。
圖1 位移厚度示意圖()⎰-=∆dy v V Q(2) *δ=∆V Q(3)()⎰⎰∞∞*⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=δ∴00dy V v 1dy v V V1 ⎩⎨⎧==δ>0V v -1Vv y 當 ⎰δ*⎪⎭⎫⎝⎛-=δ∴0dy V v 1(4)因此由邊界層之速度分布可求得*δ值。
5.圖2中:圖2 質量和動量通量示意圖x dx m d V M x dx M d M x -w δ--δ+=δτ ()M mV dxd dx M d dx m d -=-=V w τ (5) 而 ⎰δρ=0vdy m(6) ⎰δρ=02dy v M (7)代入(5)式,得⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅ρ=τ⎰δ02w dy V v 1V v dx d V (8) =τ=ρ2V wf 2C local skin friction coeff.(9)(8)式變為⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎰δdy V v 1V v dx d 2C 0f (10)6.定義動量厚度(momentum thickness )θ:⎰δ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=θ0dy V v 1V v (11)(10)式變為dxd 2C f θ= (12)作用於一L 長,單位寬度平板表面之總摩擦力(total skin friction force per unit width on a plate of length)⎰=Lw dx D 0f τ(13)與(9)式比較得⎰=L f dx C V D 02f 2ρ由(12)(13)式,⎰⨯=Ldx dxd V D 02f 22θρ 當x =0時,θ=0若L θ表從邊緣至L 距離時之動量厚度L V D θρ222f ⨯=(14) ==ρ2L V ff 2D C Overall skin friction coeff.代入(14)式L C L f /2θ=(15)定義形狀因子(shape factor )H :動量厚度位移厚度=θδ=*H (16)(一)層流邊界層沿一平板之速度剖面可得x R x 721.1=δ* (17) x R x664.0=θ(18) 59.2H =(19)(二)亂流邊界層n1y V v ⎪⎭⎫ ⎝⎛δ= (20) 95101085ɩǩɩ==x R n 當2.0x R x 046.0=δ* (21) 2.0x R x 036.0=θ (22) 29.1H =(23)上述為壓力無變化時之情況,若壓力沿著流線變化,如加入Liners ,則 伯努利方程式:dxdV V dx dp ρ-= (24)(1) 流線加速、減壓使得動量增加,則邊界層成長較慢。
平板边界层实验报告

平板边界层实验报告引言平板边界层实验是一种常见的流体力学实验方法,用于研究在流体与固体界面发生的各种现象和特性。
通过实验可以获取边界层厚度、速度剖面、摩擦系数等参数,对于理解流体边界层的特性具有重要意义。
本实验报告将详细介绍平板边界层实验的原理、实验装置、实验过程和实验结果,并对实验结果进行分析和讨论。
实验原理在实验中,我们使用平板边界层实验装置对流体的边界层进行研究。
其原理基于以下几点:1.边界层理论:边界层是指流体流动过程中处于流体与固体物体之间的一层流动区域,其特点是速度梯度较大、流动剪切应力较高。
边界层的特性对于流体的运动、传热和传质等过程具有重要影响。
2.平板边界层:平板边界层是指位于平板表面附近的边界层,它是边界层研究中最常见的情况之一。
通过对平板边界层的研究,可以深入理解边界层的结构、特性及其对流体流动的影响。
3.流动速度剖面:边界层中流体的速度随距离平板表面的距离而变化,一般呈现一定的速度剖面形态。
通过测量流体速度剖面,可以确定边界层的厚度和速度分布特性。
实验装置实验装置由以下几个主要部分组成:1.平板:平板用于产生平板边界层。
通常采用光滑的表面,材质多为金属或塑料。
2.流体:实验中常使用空气或水作为流体介质。
流体通过输送装置注入到实验装置中。
3.流量计:流量计用于精确测量流体的流量,以保证实验条件的准确性。
4.速度测量装置:速度测量装置用于测量流体在平板边界层中的速度。
常见的测量方法包括热线法、激光多普勒测速法等。
5.数据记录系统:数据记录系统用于记录实验过程中获得的各项数据,包括流体流量、速度剖面等。
实验步骤本实验的具体步骤如下:1.准备工作:清洁实验装置,确保平板表面光滑且无杂质。
2.实验装置搭建:按照实验要求搭建实验装置,包括安装平板、连接流体输送装置和速度测量装置。
3.流体注入:启动流体输送装置,将流体注入实验装置中,并调节流量控制阀以控制流体的流量。
4.测速:使用速度测量装置对流体在平板边界层中的速度进行测量。
清华水力学实验18平边

γ 2g(
s
⋅l
⋅
N
+ψ
)
γa
式中:空气重度 γ a ;酒精重度 γ s ;微压计斜管中液柱长度 l ;毕托管修正系数ϕ ;微压
计修正系数ψ ; N = n ;微压计常数因子 n .
0.81
实验设备
实验在空气动力学多功能实验装置上进行。该多功能实验台相当于一个小型风洞,它包
平边-1
括风机、稳压箱、收缩段与试验段等。风机提供风源,风量由调节阀调节,气流经风道送入 稳压箱,稳压箱下接收缩段,在收缩段进口装设阻尼网以均化气流,出口接各种试验段。实 验后的气流从实验台面上的孔口吸入风机,以供循环使用。
进行平板边界层实验时,在实验段中心轴线位置安装一长为 L=300mm 的铝制平板,其一 面光滑一面粗糙。平板能沿轴线上下移动,以便选择不同的量测断面。
在实验段出口装一小型毕托管,连接一个千分卡尺,用以调节和记录毕托管的横向位置, 将毕托管刚接触到平板时的位置作为量测的起始点,此时指示灯发亮。
毕托管与微压计相连,以测定各点流速。
2. 为什么在量测断面处的层内外压强,都可按均布的大气压来考虑。
注意事项
1. 千分卡尺应缓慢旋转以防碰伤毕托管。 2. 实验过程中实验台两侧阀门不能动,实验台面泄流口不能有物体阻挡气流。 3. 若多功能实验台为两台共用一个通风机,实验时应尽量避免互相干扰。
平边-4
5. 接通电源,取走实验台面上的活动板,开启调节阀到最大位置,当流动稳定后,记录第 二测点的微压计读数 l 值。
6. 反时针旋转千份卡尺使毕托管远离实验板以改变测点位置,它每转一圈其 y 值增加 0.5mm每转一小格则增加 0.01mm. 测点在紧靠平板处布置要密,间距约 0.02mm至 0.03mm,随 y 增加间隔可逐渐增加为 0.05mm,0.3mm甚至为 1mm,测点总数约 25 左右。 每次量测需有一定稳定时间,并记下相应千分卡尺读数 y′′ 和微压计读数 l . 测点坐标为 y = ( y′′ − y′) + b . 当微压计读数 l 不再继续变化时,表明测点已达主流区。在主流区中需任
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
流体力学实验平板边界层实验报告班级姓名实验日期指导教师北京航空航天大学流体力学研究所流体力学实验平板边界层实验报告一、实验目的测定平板边界层内的流速分布,并比较层流边界层及紊流边界层的速度分布的差别。
二、实验设备本实验使用的是一个二维开路闭口低速风洞,在该风洞实验段中装有两块平板,以分别测量层流及紊流边界层的速度分布。
为测量速度分布,在平板板面上安装有总压排管及静压管。
这些测压管分别用橡皮管连接到多管压力计上,通过测量多管压力计液柱高度推算出速度来,具体原理见后。
为测出实验段风速,在实验段侧壁上装有风速管,风速管的总压孔及静压孔也分别用橡皮管连接于多管压力计上,装备情况见图1。
图1三、实验原理当气流流过平板时由于粘性作用使紧贴平板表面处的流速为零,离开板面速度就逐渐增大,最后达到相当于无粘时的气流速度。
对平板来说,就等于来流速度了。
由于空气粘性很小,只要来流速度不是很小时,流速变化大的区域只局限在靠近板面很薄的一层气流内,这一薄层气流通常叫作边界层。
人为地规定,自板面起,沿着它的法线方向,至达到99%无粘时的速度处的距离,称为边界层厚度δ。
不可压流场中,每一点处的总压P 0,等于该点处的静压和动压122ρv 之和。
p p v 0212=+ρ则 v p p =-20()ρ(1)因此只需测出边界层内各点处的静压p ,总压p 0,就可计算出各点的速度来。
但考虑到垂直平板方向的静压梯度等于零(即∂∂p y /=0),我们只需在平板表面开一静压孔,所测的静压就等于该点所在的平板法线方向上各点的静压。
要测边界层内的速度分布就只要测出沿平板法线上各点的总压即可。
p i 0──为各测点的总压。
p i ──为各测点的静压。
v i ──为各测点的速度。
γ ──为多管压力计所使用的液体重度(公斤/米3)。
∆h i ──为各测点总压管与静压管的液柱高度差。
ρ ──为空气的密度,实验时可依据当时室温及大气压强由表查出。
φ ──为多管压力计的倾斜角。
根据(1)式,边界层内各测点处的速度为 v h i i =2ργφ∆sin(2)通常边界层内的速度分布用无量纲的形式表示为v v f y i i1=()δy i 为各测点至板面的高度,δ 为边界层厚度,v 1为边界层外边界上的速度,对平板来说即为来流速度。
v 1可通过风速管的静压管和总压管在多管压力计上的液柱高度差∆h 1,由下式算出: v h 112=ργφ∆sin(3)由(2)式和(3)式,可得v v h h ii11=∆∆ (4)测量总压用的排管是由一组很细的空心钢管组成。
为了能同时测量较多的点,又避免各总压管之间过分接近,产生相互间的干扰,所以将总压排管倾斜安装在平板上,并用橡皮管连到多管压力计上。
总压排管倾斜后,各测点就不在平板同一法线上。
考虑到二维流动的特点,这仍可视为同一法线上所测的结果。
总压排管各测量点的y i 值用高度尺量出。
根据(4)式,求出各y i 点的v v i 1值后,用线性插值求出vv i 1=0.99处所对应的y 值,即为边界层厚度δ。
最后画出v v f yi i 1=()δ的曲线,如图2四、实验步骤1. 记录两个总压排管离开平板前缘的距离x 层和x 紊。
测量出各总压管离板面的高度y i 。
2. 检查各总压排管及静压孔、风速管和多管压力计的连接是否合适。
橡皮管是否有闭塞或漏气现象。
3. 记录多管压力计的倾斜角φ。
4. 测量多管压力计的液柱重度γ,记下当日大气压及室温,由表和曲线查出空气密度ρ及运动粘性系数ν。
5. 调整多管压力计液柱的高度,记下初读数h 初。
6. 开风洞调到所需风速。
测层流边界层时风速要比较小;测紊流边界层时风速要比较大。
7. 当多管压力计稳定后,记下末读数h 末。
8. 关闭风洞,整理实验场地。
将记录交给老师检查。
9. 整理实验数据,写好实验报告。
五.实验数据记录及处理 1. 实验数据记录多管压力计倾斜角 φ =10大气压强 P =756.81mmHg 室 温 t =22.5C空气密度 ρ=0.1212千克·秒2/米4 运动粘性系数 υ =51.51810-⨯米2/秒 多管压力计液体重度 γ=800千克 /米3 2.层流边界层实验数据记录及计算结果:X 层=340mm 1Re 83096.18v x υ==层层由已知:v h 112=ργφ∆sin8.01m/s==υ层层x v 1Re 53.710.3401.51810-⨯⨯=83096.18图区间范围内的曲线方程为:令y=0.99得:实数解:6.272980216虚数解:5.059587957 + 0.9745630270 i,-0.3325213419 + 2.056467537 i , -0.3325213419 - 2.056467537 i, 5.059587957 - 0.9745630270 i结合如图曲线观察,取解X= 6.272980216h i =h i 末-h i初34 33 31 28 22 19 15 12 8 7 7Δhi=h 静-hi 0 13612 15 19 22 26 27 27viv1=Δh iΔh1 00.189 0.327 0.463 0.655 0.732 0.824 0.886 0.964 0.982 0.982 总压管距板面高度y i0.50 1.70 2.30 2.84 3.26 3.92 4.52 5.10 5.72 6.20y i /δ 00.0797 0.2710 0.3667 0.4527 0.5196 0.6249 0.7206 0.8130 0.9118 0.98843.紊流边界层实验数据记录及计算结果表: X 紊=1105mm 1Re 853863.64v xυ==紊紊v h 112=ργφ∆sin 28000.060sin100.1212⨯⨯⨯==υ紊紊x v 1Re 511.73 1.1051.51810-⨯⨯=853863.64风 速 管 数据风速管静压 风速管总压∆h h h 1=-静总v h 112=ργφ∆sinh 初 102 96 6 3.71 h 末173 107 66 12.30 h=h 末-h 初71116011.739 / 13文档可自由编辑使用以上的数据,用Matlab采用多项是拟合的方式,得到在如图区间范围内的曲线方程为:令y=0.99得:实数解:13.30967841, 16.53270960, 19.95144869虚数解:3.148596321 + 3.331806442 i, 3.148596321 - 3.331806442 i结合如图曲线观察,取解X=19.951448692.实验曲线:(自备坐标纸画出vvfy i i1=()δ曲线)1.计算出各y i点处的vvi1,并求出δ层,δ紊。
2.在坐标纸上画出vvfyi i1=()δ,用曲线板连成光滑曲线,并比较层流边界层和紊流边界层速度分布的差别。
层流边界层速度分布:紊流边界层速度分布:通过上面两图的比较,我们结合所学知识发现层流边界层和紊流边界层速度分布的差别:(1)紊流边界层沿平板壁面法向截面上的速度比层流边界层的速度增加得快,也即是说紊流边界层的速度分布曲线比层流边界层的速度分布曲线要饱满得多,这与圆管的情况相似;(2)沿平板壁面紊流边界层的厚度比层流边界的厚度增加得快,因为紊流的δ与X45成比例,而层流的δ则与X12成比例,在紊流边界层内流体微团发生横向运动,容易促使厚度迅速增长;(3)在其他条件相同的条件下,沿平板壁面上紊流边界层的切向应力沿着壁面的减小要比层流边界层的减小慢些;(4)在同一ReL下,紊流边界的摩擦阻力比层流边界层的大得多,这是因为层流中的摩擦阻力只是由不同流层之间发生相对运动而引起的,紊流还有流体微团的很剧烈的横向掺混,因而产生更大的摩擦阻力。
3.用边界层厚度的经验公式求出δ层和δ紊,再与实验求得的δ层和δ紊作比较,分析产生误差的原因。
由层流边界层厚度经验公式δ=可得,5 5.89737mm δ==层 由紊流边界层厚度经验公式δ=,0.38327.560mm δ==紊 边界层厚度实验值δ层=6.27mm ,δ紊=19.95mm显然,层流实验的测量值偏大,紊流实验的测量值偏小。
4. 回答问题:(1) 如何提高实验的精确度?本实验在测量中采取了哪些措施?答:本实验中,通过多管压力计的排列倾斜一定角度来消除多管压力计之间的影响。
(2) 如何判断边界层是层流边界层还是紊流边界层?答:层流边界层的压强比紊流边界层低,因此层流边界层多管测压计的液面高度比紊流边界层高,由此可以判断。
(3) 为什么测量v 的分布时只测物面静压而不需测沿法线上各点的静压?答:因为垂直于板面方向的静压梯度等于零,即0p y∂=∂,所以只需在平板表面开一静压孔,所测的静压就等于该点所在的平板法线方向上各点的静压。