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射流撞击斜面板

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射流撞击固体结构是一个广泛应用的工艺应用, 如在制造工业的材料切割和能源产生从液压源。射流撞击包括将流体通过喷嘴从高压区域释放到低压区域, 并撞击或冲击结构上的射流。在撞击过程中, 在物体表面施加压力和流速之间相互作用产生的作用力。例如, 在垂直起飞和着陆或起降飞机的情况下, 两架喷气机联合产生足够的升力, 帮助飞机垂直起飞而不使用跑道。在飞机两侧发出的两架小型喷气机提供稳定。撞击的影响取决于射流的尺寸和速度、撞击面的特性以及喷嘴与表面之间的距离。当表面和射流的温度明显不同时, 射流撞击会产生很高的传热水平。该视频将说明如何确定在一个物体上的射流所施加的载荷, 以及如何计算流诊断的其他感兴趣的参数, 如射流速度和质量流率。

在钻研实验协议之前, 让我们研究一下射流撞击背后的原理。对于具有零粘度的流体的稳定不可压缩流动, 动能和压力势能可以自由地沿流线相互转换。这两种能量的总和总是不变的, 这是伯努利原理的能量守恒原理。根据这一原则, 速度的增加和结果在流体的动能发生同时, 它的压力和势能的减少。他们的总和总是不变的。这是伯努利方程。以压力的维数表示, 与动能相关的术语称为动态压力。而与压力势能有关的术语称为静压。这两个词的加法给伯努利的常数, 也称为停滞压力。停滞压力被定义为通过将其所有动态压力转换为静压力而使其停止流动所达到的最大压力。现在让我们来谈谈实验性的设置。喷气机通过宽 W 的狭缝从高压容器出口到一个低压接收器, 射流撞击角θ的倾斜板。中间流线将射流分为两个区域。一个偏转向上和另一向下。在动压完全转换为静压的停滞点处, 分流流线停止在墙上。在停滞点, 射流施加在板上的压力的剖面具有最大值 p0。当远离这一点, 压力剖面稳步下降, 因为逐步减少动态压力得到转换为静态压力。压力剖面取决于撞击角θ。当θ为90度时, 中线也是停滞线。通过减小撞击角, 停滞流线将远离射流的中心线, 结果, 压力剖面的峰值变小, 向靠近射流出口的板块区域转移。暴露在射流中的板表面的总压强是受撞击压力和接收器内的静压之间的增加的结果。由于接收器内的压力是均匀分布的, 在板的两侧施加的周围压力抵消。因此, 板上的净荷载是由于超压而产生的, 它是通过对板块区域的撞击压力分布进行积分计算的。当流体通过从高压区到低压区的狭缝排出时, 射流趋于会聚到一个称为腔 contracta 的区域。这是在喷气机离开其放电端口后的第一个位置, 其中流线变得平行, 因此静态压力等于周围环境的压力。让我们应用伯努利方程之间的位置, 喷气机退出从充满和位置在腔 contracta。考虑到腔内的速度可以忽略不计, contracta 的速度可以用压差和接收器之间的压力差异来计算。最后, 了解狭缝宽度和腔 contracta 的收缩率, 利用射流速度和腔 contracta 的面积来估计质量流速。在下面的部分中, 我们将测量所产生的压力分布在板上, 然后计算总力通过积分的压力场在板块的面积。

在开始试验之前, 由于在操作中打开接收器的门可能会对设备造成潜在的危险和损坏, 请确保该设施不被使用。如果接收器的门是开着的, 设施没有被使用。如果接收器的门是闭合的, 从窗口看。如果里面没有人员, 门是安全的打开, 因为设施只能从里面开始, 而门是关闭。首先, 根据示意图设置仪器。将压力传感器的正端口连接到扫描阀的输出。确保扫描阀位于主位置。将板上的测压管软管连接到扫描阀, 然后再按顺序。请记住在扫描阀输出旁边的进气口开始测量。首先, 将板调整到所需的角度θ。第二, 测量喷嘴宽度。第三, 测量板的跨度和高度。零压力传感器, 并记录校准常数的值。在参考表中记录实验的所有基本参数。首先, 打开低压口, 感受接收器的压力。然后连接被标记为正面的传感器的高压点对充满的压力轻拍。接下来, 启动流程设备。用数字万用表测量压力传感器与接收器之间的压力差的电压。使用校准常量计算此数量。

一旦仪器被校准, 基本参数被记录下来, 你就可以开始采集数据了。首先, 将传感器的高压端口连接到扫描阀的公共端口。还磨练了扫描阀开始您的测量从第一个压力抽头位置上的板。在您的计算机上运行遍历六, 将转换因子从伏特输入到压力, 并将采样率设置为100赫兹, 并将样本总数设为 500, 以获得五秒的数据。然后, 在虚拟仪器中输入零点, 用于第一压力抽头的位置, 然后记录数据。屏幕上的值是压力开关和接收器之间的压力差。将扫描阀步到下一个分路位置。在软件中引入新的位置, 知道两个连续抽头之间的距离为25.4 毫米, 并记录了压力差的新值。在实验结束时, 软件会生成一个表和一个抽头位置与压力的图形。通过改变流量控制板的位置来修改流量, 使流场大致接近一半, 并重复压力测量。重复测量不同的流速和倾角, 并记录每次在表中的结果。收集所有数据后, 关闭流设备。

根据实验数据, 可以得到几个感兴趣的参数。看看结果表和每个板的角度和流量, 使用压差和接收器来计算在腔 contracta 的射流速度。从参考表中, 取跨度 L 和狭缝宽度的值, 并利用先前计算的腔 contracta 的速度来估计质量流速。然后看看位置与压力图产生的导线六和读取的峰值压力。在结果表中引入值。这个值是对停滞压力的直接估计。现在, 通过将压力分布与板块面积相结合来计算板上撞击的力。为了做到这一点, 使用压力差与位置图和计算的面积曲线下的梯形规则或辛普森的规则。在结果表中引入值。

开始绘制相同的图四套结果的平面射流撞击在一个板块在两个不同的角度和两个不同的流速。现在, 比较两个不同撞击角度和相同流速的压力剖面。90度的压力剖面高于70度。当90度撞击的峰值为中心时, 70 度的峰值向较低的 x 值转移。这些结果告诉你, 对于一个90度的撞击角, 停滞流线对应于流中心线。中心线的特点是峰值速度, 从而, 由最大的动态压力。当撞击角减小时, 停滞流线会从峰值速度线移开, 并从原来的路径弯曲。然后, 比较两种不同流速和相同撞击角的压力剖面。最大压力随流速的降低而减小, 因为随着流速的降低, 动能会随之减少。查看结果表, 并比较为板上的负载计算的值。撞击角具有减小总荷载的作用, 因为它将停滞压力从与中心线速度一致的一个方向转移到具有较低动压水平的流线上。

撞击射流广泛应用于许多工业和工程领域, 从液压和航空到电子学。压力和速度的相互作用可用于流量诊断。普朗特或皮托管探头由两个同心管组成。内部管面的流动, 以检测停滞压力。而外管有一组侧口, 感应静压。用集成传感器检测压力差, 并用该值估计速度。该装置广泛应用于流体工程中。以确定例如, 风速相对于飞机。软材料, 如塑料和木材, 可以削减与薄水射流在高速。而金属可以被水切割后加入磨料颗粒流。为了制造高速射流用于切削, 必须在气流中施加高压, 以便通过汇聚喷嘴加速。然后将射流所携带的高动能转化为被切割物体表面的动态压力, 施加强大到足以在撞击表面去除材料的力。

你刚刚看了朱庇特的介绍喷气撞击的倾斜板。你现在应该了解压力和速度之间的相互作用是如何在结构上产生作用力, 并能够计算撞击力、流速和质量流速。谢谢收看

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