تصور التدفق عبر جسم خدعة

1. لإنتاج ورقة مستمرة من الفقاعات:

1. اضبط الجهاز وفقا للرسم التخطيطي الكهربائي الموضح في الشكل 3 .
2. قم بإصلاح القطب الموجب في الماء في نهاية مجرى النهر من قسم الاختبار (انظر الشكل 4 للرجوع إليها).
3. قم بإصلاح القطب السالب في اتجاه المنبع وبالقرب من نقطة الاهتمام لتحرير الفقاعات في التيار قبل أن يصل التدفق إلى موضوع الدراسة (انظر الشكل 4 للرجوع إليها). يكمل الماء الدائرة بين القطبين.
4. قم بتشغيل مرفق التدفق
5. اضبط قرص وحدة التحكم في التردد على الموضع 2. سيؤدي هذا إلى إنشاء معدل تدفق يبلغ حوالي 9x10^-4 m³/s.
6. قم بتشغيل مصدر طاقة التيار المستمر وزيادة الجهد حتى حوالي 25 فولت ، وسيضبط التيار نفسه حوالي 190 مللي أمبير.
7. اضبط شكل الموجة في مولد الإشارة على الموجة المربعة (الرمز: ). يولد هذا إشارة مربعة من 0 فولت إلى 5 فولت تنشط مرحل الحالة الصلبة (إغلاق الدائرة) في موضعه المرتفع وتفتحه في الوضع المنخفض
8. في هذه الحالة بالذات ، فإن تردد الموجة المربعة ليس مهما. يجب أن يكون فقط غير صفر.
9. قم بتعظيم إزاحة التيار المستمر (+5 فولت) في مولد الإشارة. باستخدام هذا الإعداد ، يتم إغلاق الدائرة دائما ويقوم النظام بإنشاء فقاعات باستمرار.

الشكل 3. مخطط الاتصالات.

الشكل 4. قسم الاختبار. ينتقل التدفق من اليسار إلى اليمين. يولد القطب السالب طبقة من فقاعات الهيدروجين التي تجتاح مع التدفق. يتم ضبط القطب الموجب في نهاية مجرى النهر من قسم الاختبار لتجنب اضطراباته. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

2. لإنتاج جداول زمني:

1. قم بتشغيل مرفق التدفق
2. اضبط قرص وحدة التحكم في التردد على الموضع 2. سيؤدي هذا إلى إنشاء معدل تدفق يبلغ حوالي 9x10^-4 m³/s.
3. قم بتشغيل مصدر طاقة التيار المستمر وزيادة الجهد حتى حوالي 25 فولت ، وسيضبط التيار نفسه حوالي 190 مللي أمبير.
4. اضبط شكل الموجة في مولد الإشارة على الموجة المربعة (الرمز: ). يولد هذا إشارة مربعة من 0 فولت إلى 5 فولت تنشط مرحل الحالة الصلبة (إغلاق الدائرة) في موضعه المرتفع وتقوم بإلغاء تنشيطه (فتح الدائرة) في الوضع المنخفض
5. اضبط إزاحة التيار المستمر في مولد الإشارة على +1 فولت.
6. اضبط تردد الموجة المربعة في مولد الإشارة على 10 هرتز.
7. اضبط تماثل الموجة المربعة سالبا قليلا (-2) لزيادة المسافة بين الجداول الزمنية مع الحفاظ على التردد الصحيح.

3. لاستخدام خطوط التدفق لدراسة شوارع دوامة Von Kármàn:

1. قم بقياس قطر القضيب ، ، باستخدام الفرجار. استخدم وحدات SI لهذا القياس (م).
2. قم بإصلاح قضيب أسطواني في اتجاه مجرى القطب السالب.
3. ألقي ضوء مصباح التفريغ عالي الكثافة على طبقة فقاعات الهيدروجين. تأكد من أن الضوء ليس خلف خط الرؤية مباشرة لمنع تشبع نظام التصوير
4. محاذاة نظام التصور مع القضيب ؛ بطريقة لا يظهر فيها سوى الطرف الدائري أمام الكاميرا.
5. أضف علامة في نافذة التصور واتجاه مجرى القضيب لاستخدامه كمرجع لحساب دورات سقيفة الدوامة لكل وحدة زمنية.

4. تحليل البيانات للتدفق عبر أسطوانة دائرية:

1. تحديد معامل التحويل من وحدات الماكينة إلى وحدات الفضاء الحقيقي:
   1. قم بقياس عرض الظل الذي يلقيه القضيب على ورقة الفقاعة (انظر الشكل 2 (أ) للرجوع إليها). خذ هذا القياس مباشرة عند القضيب لتجنب التشويه مع المسافة. هذا هو قطر القضيب بوحدات الماكينة ، (نقاط أو بكسل ، حسب التنسيق)
   2. استخدم المعادلة التالية لتحديد عامل التحويل من وحدات الآلة إلى وحدات العالم الحقيقي:
      
2. تحديد سرعة التدفق:
   1. اختر مجموعة من الجداول الزمنية غير المشوهة في اتجاه المنبع من جسم الخداع.
   2. قم بقياس المسافة بين المخطط الزمني الأول والأخير بوحدات الجهاز، (نقاط أو بكسل).
   3. احسب عدد المخططات الزمنية في المجموعة، .
   4. لاحظ تردد إشارة الموجة المربعة كما ينتجها مولد الإشارة ، .
   5. حدد سرعة التدفق المقتربة من المعادلة التالية:
      
3. تحديد رقم رينولدز:
   1. أوجد اللزوجة الحركية لسائل العمل (على سبيل المثال الماء م ² / ثانية).
   2. احسب رقم رينولدز باستخدام المعادلة (1). لذلك ، بالنظر إلى قطر القضيب () المقاس في الخطوة 3.1 ، فإن سرعة الاقتراب () المحددة بالمعادلة (5) ، واللزوجة الحركية المحددة في الخطوة 4.3.1
4. تحديد رقم Strouhal: تتحرك الدوامات في أعقاب القضيب بسرعة مختلفة عن الجداول الزمنية في التيار الحر. ومن ثم ، يجب تقدير تواتر تساقط الدوامة بشكل مستقل.
   1. حدد مرجعا ثابتا في اتجاه مجرى النهر للقضيب. يمكن أن يكون هذا المرجع عبارة عن سلسلة دقيقة متصلة بالجزء الخارجي من النفق أو خطا رقميا مضافا إلى مقطع فيديو لعملية التدفق.
   2. احسب عدد دورات تساقط الدوامة، ، معبر المرجع خلال فترة زمنية محددة . يتم توضيح دورة تساقط الدوامة في الشكل 2 (A).
   3. احسب تكرار التساقط من المعادلة التالية:
      
   4. استخدم نتائج المعادلتين (5) و (6) في المعادلة (2) لحساب الرقم الستروهالي.