空气动力学实验设备简介.ppt

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1、二、空气动力学设备系列产品目录,F100空气动力学基本实验台F110压力测试实验台F300可压缩流动基本实验台F860单级压缩机F865双级压缩机,F100空气动力学基本实验台,F100空气动力学基本实验台,设备简介：这是一台可用于研究空气动力学基础以及一些简单的空气动力学实验的实验设备该设备主要由三部分构成，分别是：可锁定脚轮的工作台、可调节风速的高压离心风扇、进口和出口连接器该设备具有十分良好的可扩展性和选择性，它包括10个可选组件（模块化设计），可提供一系列空气动力学相关实验供学习研究,F100实验功能,在应用所有配件的情况下，该设备所能进行的实验研究包括：伯努利方程空气流对各种形状的拖

2、曳力研究湍流射流研究边界层研究弯头内部压力分布风扇特性曲线研究附壁效应（康达效应）圆柱绕流压力分布翼型绕流压力分布可视化流动研究,F100设备特点,设备特点（希尔顿）：模块化设计，共有10个模块，分别提供不同的实验研究，具有十分灵活的选择性可用于空气流动、动力学和传热学的基础学习和研究安全性高，在学生操作实验设备时无需额外监督系统参数改变时可快速响应，节省实验用时，提高效率操作简单，维护方便2年质保,F10010个可选组件（实验模块）,F100基本实验台可搭配10种可选组件分别完成10种不同的实验，具体如下：F100A多管压力计实验模块F100B伯努利方程实验模块F100C边界层分析实验模块F

3、100D圆管湍流实验模块F100E方形弯管流动实验模块F100F附壁效应实验模块F100G拖曳力分析实验模块F100H可视化流动实验模块F100K压力损失分析实验模块F100M风机测试实验模块,F100空气动力学基本实验台,尺寸和重量：高度：44cm深度：44cm宽度：65cm重量：20Kg配件：实验操作指导书和用户手册(英语/法语/西班牙语)2年质保，随时供应配件可进一步咨询的事项：更详细的零件配置清单实验指导手册副本满足5年运行的推荐备件清单,技术参数：电气接口：220240V，单相，50Hz，接地110120V，单相，60Hz，接地运输尺寸和重量：毛重：50Kg体积：0.52m3订购信息

4、：订购名称：空气动力学基本实验台F100,F100A多管压力计实验模块,设备简介：这只一种用于测量气体压力的多管式压力计，可在同一平面内展示多点之间的压力值，直观清楚，方便对比它包括一个公用的储液罐和16根独立的压力管，可以最多监测16个点的气压值，也可测量正压、负压和差压可使设备上的压力管相对水平面倾斜一个角度以获得较高的测量精度如果实验室中没有类似的压力测量设备，推荐该组件作为该实验台的必备配件，因为后面的很多模块都会用到缺少封液种类、精度范围和压力测量范围等信息,F100A液柱式压力计原理,工作原理：液柱式压力计是利用一定高度的液柱所产生的压力平衡被测压力，而用相应的液柱式高度去显示被测

5、压力的。特点：结构简单，显示直观，精度较高、价格便宜，测压上限不高，携带不便具体结构：一个宽容器、一只肘管（带刻度）、封液等，根据流体静力学：因为h2h1，所以P2=P1-gh1，据此就可算出被测压力倾斜肘管，主要是为了扩大封液的水平面积，防止因被测压力不稳定造成的液面抖动、读数不准，从而提高测量精度，,F100B伯努利方程实验模块,设备简介：这是一个验证伯努利方程的实验模块它本身是一个半透明的方形管道，内部组成包括一个收缩-扩张流道和一个可沿流道轴向移动的皮托管（用以测量气流的总压和静压），通过出口联接器连接至F100基本实验台上另外该模块需要与组件F100A同时使用，观察所测量各点的静压变

6、化通过皮托管所测量的轴线上各点的总压和静压比较，验证理想伯努利方程,F100B伯努利方程简介,伯努利方程是理想流体定常流动的动力学方程，意为流体在忽略粘性损失的流动中，流线上任意两点的压力势能、动能与重力势能之和保持不变，方程为：式中p、v分别为流体的压强、密度和线性速度；h为铅垂高度；g为重力加速度；c为常量。上式各项分别表示单位体积流体的压力能、动能和重力势能，在运动过程中，总和保持不变，即总能量守恒。上式对于气体，因气体密度很小，可忽略重力影响。方程变为：p+v2/2=c各项分别称为静压、动压和总压，显然，流动中速度增大，压强就减小；速度减小，压强就增大。伯努利方程揭示流体在重力场中流动

7、时的能量守恒,F100C边界层分析实验模块,设备简介：这是一台用于研究不同表面粗糙度对边界层的厚度和速度分布影响的实验模块模块本身是一个半透明的方形通道，通道中间的平板可自由翻转，其中一面光滑、另一面为人造粗糙面，通道的上下两端布置的白色剖面板可左右翻转，可在来流方向上形成上升或下降的压力梯度设备附带一个微型皮托管，用千分尺控制其在竖直方向的位移，可测量出边界层在板上沿流动方向上的厚度分布，同时根据伯努利方程，根据测量的总压和静压，可计算出边界层内的速度分布,13,F100C边界层理论,边界层（boundary layer）是高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层，又称流动边界层、附

8、面层。这个概念由近代流体力学的奠基人，普朗特于1904年首先提出。边界层产生的原因是由于流体的分子之间、流体和壁面的分子之间的引力、摩擦力导致流体完全粘附在壁面上，与壁面的相对速度为0，而由壁面向外，流体的速度则又迅速增大到当地自由流的速度。,边界层是指贴近固壁附近的一部分流动区域，在这部分区域中，沿着固壁面切向速度由固壁处的0速度发展到接近来流的速度，一般定义为在边界处的流速达到来流流速的99%。在这部分区域中，由于厚度很小，故速度急剧变化，速度梯度很大，流体的粘性效应也主要体现在这一区域中。,F100D圆管湍流实验模块,设备简介：这是一台用以研究圆管中所发生的湍流的实验模块设备本身包括一段

9、直管，直管内置有锐边排气口以形成湍流，测量框架上安装有皮托管，可以在圆管内部沿水平和竖直方向移动，可测量流场内部的总压和静压，绘制流场内部的速度剖面线，计算压力损失等,F100D湍流理论,湍流是流体的一种流动状态。当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流，也称为紊流或片流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合。这时的流体作不规则运动，有垂直于流管轴线方向的分速度产生，这种运动称为湍流，又称为乱流、扰流或紊流。,流态变化可以用

10、雷诺数来量化。雷诺数较小时，黏滞力对流场的影响大于惯性力，流场中流速的扰动会因黏滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，若雷诺数较大时，惯性力对流场的影响大于黏滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的湍流流场。流态转变时的雷诺数值称为临界雷诺数。一般管道雷诺数Re4000为湍流状态,F100E方形弯管流动实验模块,设备简介：这是一台用于研究气流通过弯曲流道时流动状态的实验模块该模块由一个截面积不变的90弯曲方形管通过出口联接器连接到F100基本实验台沿着管道的外径布置了很多测压点，当与模块F100A连接时，可测量在不同的风速下，沿着弯曲管道内径的静态压力分布图，

11、并据此计算弯管的压力损失和阻力系数,F100E弯管流动形态,在实际工程中（水利水电、给排水、石油天然气输送），我们经常会遇到弯头或弯管，对于这种弯头或弯管的流动特性，前苏联学者伊杰里奇克进行了深入研究，结果表明：流体经过弯头时，由于离心惯性力的作用，外壁压力升高，内壁压力降低；外壁处的流速相应较小，内壁则较大。又由于此离心惯性力的作用，流体在弯头中力图向外壁面方向流动，因此加强了水流对内壁的脱离，在内壁附近形成旋涡区，并作三维扩散，致使主流的有效断面减小。此外，由于离心惯性力和边界层的作用，弯头中还会产生二次流，与主流相叠加形成螺旋流，并且在很长的距离上极缓慢地消失。伊杰里奇克的研究还表明：弯

12、头的阻力系数不仅与雷诺数有关，而且与弯头的几何参数（转角、曲率半径、进出口面积比）有关。内壁涡流区和二次流是弯头能量损失的主要来源，并且决定了出口流速场的特性。,F100F附壁效应实验模块,设备简介：这是一台用于研究附壁效应的实验模块该模块由一个半透明的矩形通道，通过出口联接器连接至F100基本实验台，矩形通道内置一个Y型的的流道，其中可改变Y型流道的开口大小以及正中的平板的轴向位置通过该装置可研究气流的附壁效应（康达效应）,F100F附壁效应,附壁效应也称康达效应(Coanda Effect)或柯恩达效应。这种作用是以罗马发明家亨利康达为名。当流体（水流或气流）有离开本来的流动方向，改为随着

13、凸出的物体流动的倾向，流体与它流过的物体表面之间存在面摩擦，这时流体的流速会减慢。只要物体表面的曲率不是太大，依据流体力学中的伯努利原理，流速的减缓会导致流体被吸附在物体表面上流动。附壁作用是大部分飞机机翼的主要运作原理，利用 Coanda 效应，可以有意识地诱导空气气流，在机翼上表面产生比飞机和空气相对速度更大的气流速度，提高升力。附壁作用的突然消失是飞机失速的主要原因。,F100G拖曳力分析实验模块,设备简介：这是一台用于研究绕流拖曳力的实验模块该模块由一个半透明的矩形短通道，通过出口联接器连接至F100基本实验台，通道中放置绕流样本，可以测量在各种风速下的绕流拖曳力绕流样本包括机翼模型、

14、圆柱体和平板，其中圆柱体在径向方向上分布有压力测量点，可研究圆柱体的压力分布,F100G拖曳力简介,定义：当定常均匀气流以速度V流过物体时，沿流动方向作用在物体上的力称为绕流拖曳力，一般是由摩擦拖曳力和压差拖曳力两部分组成摩擦拖曳力是由流体的粘滞性而在物体表面形成边界层，在边界层范围内，流体的速度梯度很大，摩擦力效应显著。流体作用在物体表面各点的摩擦切应力在流动方向上的投影总和为作用在圆柱体上的摩擦拖曳力压差拖曳力是由于边界层在物体表面某点处分离，在物体后部形成很强的旋涡尾流，使物体后部的压强大大低于前部的压强，就形成了物体前后部的压力差，它在流动方向产生了一个力。流体作用在物体表面各点的法向

15、压应力在流动方向上的投影总和为作用在物体上的压差拖曳力,F100H可视化流动实验模块,设备简介：这是一台用于将空气流动进行可视化的实验模块该模块由一个半透明的矩形通道，通过出口联接器连接至F100基本实验台，通道中可放置各种绕流样本，包括平板、机翼模型、圆柱体和三角形。另外，设备包括一个烟气发生器，产生可见的油烟，跟随空气流过各种 绕流样本，可以清楚地观察到气体的流动状态和附壁效应,F100K压力损失分析实验模块,设备简介：这是一个用于研究管道内压力损失的实验模块设备包括一系列直管、弯管以及不同形状入口的管道，管道的两端均设置有静态压力计，可以测量在不同风速下由于管内摩擦、流向突然改变等带来的

16、压力损失设备需连接至F100基本实验台配合使用,F100K压力损失简介,实际粘性液体在流动时存在阻力，为了克服阻力就要消耗一部分能量，这样就有了能量损失。在实际系统中，能量损失的主要表现为压力损失（少部分能量损失转化为流体的内能）实际系统中的压力损失分为两类，分别是沿程压力损失和局部压力损失沿程压力损失：指流体沿等直径直管流动时所产生的压力损失，这类压力损失是由流体流动时的内、外摩擦力所引起的压力损失局部压力损失：指流体流经局部障碍（如弯头、接头、变截面管道等）时，由于流体的方向和速度的突然变化，在局部形成漩涡引起的流体质点间，以及质点与固体避免间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失,F100M

17、风机测试实验模块,设备简介：这是一台用以研究风机性能的实验模块利用一个节流孔板来控制F100中高压离心风扇的流量（模拟系统风阻），使用压差计来测量风扇进、出口的空气总压和静压，以确定风扇的特性曲线与F100配合使用,F100M通风机简介,定义：通风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械，其设计压力通常为：98Pa(10mm水柱)P14710Pa(1500mm水柱)，在该压力下，输送气流的Ma0.3，故风机内流动通常视为不可压缩流动。用途：通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、锅炉和工业炉窑等的通风、引风和除尘等，是应用最广泛的风机分类：按气体流动方向的不同，通风机

18、主要分为离心式、轴流式。原理：离心通风机工作时，动力机（主要是电动机）驱动叶轮在蜗形机壳内旋转，空气经吸气口从叶轮中心处吸入。由于叶片对气体的动力作用，气体压力和速度得以提高，并在离心力作用下沿着叶道甩向机壳，从排气口排出。因气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内，故又称径流通风机。,F100M通风机性能曲线简介,定义：用以表示通风机的主要性能参数（如：流量L、全压H、功率N和效率）之间关系的曲线称为风机特性曲线或风机性能曲线，为方便表示，通常将以上曲线绘制在同一张图上（流量L：通风机在单位时间内所输送的气体体积；全压H：通风机出口空气全压与进口空气全压之差；功率N：通风机在单位时间内传递给空气

19、的能量称为通风机的有效功率；效率：通风机的效率是有效功率与轴功率之比，实际上，由于风机运转时轴承内部有摩擦损失，加上空气在风机中有涡流、撞击和流动损失，因此消耗在通风机轴上的功率(轴功率)要大于有效功率）。,意义：在通风除尘系统工作中的通风机，面对不同的系统风阻，输送的风量并不相同，系统风阻大，要求的风压高，输送的风量就小，反之则反然，为了全面评定风机的性能，就必须了解在各种工况下风机的风量和风压、功率和效率之间的关系。应用：从特性曲线图可以看出，在一定转速下，风机的效率随着风量的改变而变化，但其中必有一个最高效率点。相应于最高效率下的风量、风压和功率称为风机的最佳工况，在选择风机时，应使其实

20、际运转效率不低于0.9max。此范围称为风机的经济使用范围。,F110压力测试实验台,F110压力测试实验台,设备简介：这是一台可用于研究各种压力测量的实验装置设备本身集成在一个工作台上，面板上面包括一个U型管压力计和一个斜管压力计，可以测量正压、负压和差压，比较两种测量精度的差异，也可以当做压力校正仪使用设备本身可直接用来当做压力计使用设备提供可选配件F110A,F110压力测试实验台,设备特点：可比较不同的压力测试方法可演示压力校准方法可演示低于或高于大气压的压力提供多个可选配件2年质保,F110A载重测试仪,设备简介：这是一台配有载重模块和波登管压力计的载重测试仪，设备前段内部透明，可以

21、观察内部机械结构设备中的载重模块采用了标准的“牛顿”载重模块，即可以通过精确重量的砝码产生精确的压力，能够加强学生对压强这一物理概念的理解载重模块的压强通过波登管压力计显示出来，可与理论压强进行对比，计算误差设备需要与F110配合使用,F110A 波登管压力计原理,定义：利用管的弯曲变化或扭转变形测量压力的弹性敏感元件，又称弹簧管。波登管的一端固定，一端活动，其截面形状为椭圆形或扁平形。非圆形截面的管子在其内压力的作用下逐渐胀成圆形，此时活动端产生与压力大小成一定关系的位移。活动端带动指针即可指示压力的大小。最常用的波登管为C型，此外还有螺旋型、C型组合、麻花型等类型（见图）。波登管的材料采用

22、铜基或铁基合金。特点：它与其他压力敏感元件相比灵敏度小些，常用于测量较大的压力，往往与其他弹性元件组合使用。,F110压力测试实验台,尺寸和重量：高度：65cm深度：30cm宽度：75cm重量：30Kg配件：实验操作指导书和用户手册(英语/法语/西班牙语)2年质保，随时供应配件可进一步咨询的事项：更详细的零件配置清单实验指导手册副本满足5年运行的推荐备件清单,技术参数：电气接口：220240V，单相，50Hz，接地110120V，单相，60Hz，接地订购信息：订购名称：压力测试实验台F110可选配件：载重测试实验台F110A数字显示压力传感器F110B计算机数据采集模块FC110A,F300可

23、压缩流动基本实验台,F300可压缩流动基本实验台,设备简介：这是一个研究可压缩流动、音速流动、超音速流动、涡轮机和各种传热实验的基本实验台它包含7个子模块，可以为这些子模块提供可变的压缩空气，是这些模块的共用实验台F300本身不产生压缩空气，需要与F860或F865配合使用以获得所需的压缩空气,F300实验功能,在应用所有配件的情况下，该设备所能进行的实验研究包括：喷管堵塞现象和喷管效率喷射气流的反作用力气流在超音速喷管中过度膨胀和膨胀不足收缩-扩张喷管在堵塞时的压力分布冲动式涡轮机性能研究反动式涡轮机性能研究传热现象管道、弯头压损,F300设备特点,设备特点（希尔顿）：模块化设计，共有7个模

24、块，分别提供不同的实验研究，具有十分灵活的选择性可用于喷管中的音速和超音速流动、喷管效率、管道压损和传热学的基础学习和研究安全性高，在学生操作实验设备时无需额外监督系统参数改变时可快速响应，节省实验用时，提高效率操作简单，维护方便,F3007个可选组件（实验模块）,F300基本实验台可搭配7种可选组件分别完成7种不同的实验，具体如下：F300A 喷管性能测试实验模块F300B 喷管压力分布实验模块F300C 冲动式涡轮机实验模块F300D 反动式涡轮机实验模块F300E 流化传热实验模块F300F 涡流制冷实验模块F300G 可压缩流动摩擦损失实验模块,F300可压缩流动基本实验台,尺寸和重量

25、：高度：44cm深度：30cm宽度：44cm重量：17Kg配件：实验操作指导书和用户手册(英语/法语/西班牙语)2年质保，随时供应配件可进一步咨询的事项：更详细的零件配置清单实验指导手册副本满足5年运行的推荐备件清单,技术参数：电气接口：10A，220240V，单相，50Hz，接地20A，110120V，单相，60Hz，接地配套要求：压缩空气：9bar表压，400L/min订购信息：订购名称：可压缩流动基本实验台F300,F300A 喷管性能测试实验模块,设备简介：这是一个用于测试喷管性能的实验模块，包括一个收缩喷管和四个缩放喷管（拉法尔喷管），每个喷管的理论膨胀率都不相同，可在装置中自由替换

26、设备可测量实验过程中的空气流速、温度，喷管进、出口压力，气流反推力等参数设备需要与F300基本实验台配合使用,F300A 喷管简介,定义：喷管是指通过改变管段内壁的几何形状以加速气流的一种装置。原理：当进气速度小于当地音速，Ma1时，要是气体的流速增加，根据喷管内流动的特征方程，必须喷管的截面积沿气流方向逐渐扩大，即为渐扩型喷管；如果气流在喷管中要由低于当地音速增加到超过当地音速时，那么喷管应该由渐缩过渡到渐扩，这就是缩放喷管，又称拉法尔喷管,喷管内流动的特征方程：,F300A 实验功能,实验功能演示喷管堵塞现象研究进气压力和环境背压对喷管内气流流速的影响喷管内气流的实际流速与理论值之间的分析

27、对比研究在各种进气压力和背压的情况下喷管内气流速度的变化情况研究喷管效率研究气流对喷管的反推力以及进气压力和背压与气流单位推力之间的关系,F300B 喷管压力分布实验模块,设备简介：这是一个用于测量喷管压力分布的实验模块，包括一个收缩喷管和两个缩放喷管（拉法尔喷管），其中，两个拉法尔喷管有着相同的喉部尺寸，但排气段尺寸不同。所有的喷管在轴向上都分布有8个测压点，连接至面板上的8个压力表，另外，所有喷管均可在装置中自由替换。设备可测量实验过程中的空气流速、流量、温度，喷管进、出口压力等参数设备需要与F300基本实验台配合使用,F300B 实验功能,实验功能：演示喷管堵塞现象研究在有激波出现时气流

28、在喷管中的过度膨胀与膨胀不足等现象研究喷管的进气压力与管内气流速度之间的关系研究环境背压与管内气流速度之间的关系研究进气压力和环境背压对喷管内气流流速的影响研究在不同的进出口压比的情况下三种喷管内的压力分布情况,F300C 冲动式涡轮机实验模块,设备简介：这是一个用于研究冲动式涡轮机运行原理的实验模块该模块构成包括一个单级冲动式涡轮机、四个独立的喷管、一个控制阀、一个节流阀和一个带式功率计设备可测量实验过程中的涡轮机进、处口的空气流速、压力、温度以及涡轮机的扭矩和转速等参数，所有参数均显示在F300上无负载时涡轮机转速可高达40000RPM设备需要与F300基本实验台配合使用（由F300提供压

29、缩空气）,F300C 涡轮机简介,反动式涡轮机：指流体不仅在喷嘴中膨胀，而且在动叶片中也进行膨胀的汽轮机，反动式汽轮机的动叶片上不仅受到由于流体冲击而产生的作用力，而且受到流体在动叶片中膨胀加速而产生的作用力。,定义：涡轮机（又译透平）是利用流体冲击叶轮转动而产生动力的发动机。根据其中流动工质的不同，可分为汽轮机、燃气轮机和水轮机。是广泛用做发电、航空、航海等的动力机。从能量角度来讲，涡轮机是将流体的动能或内能转换为机械能的装置。按照流体在涡轮机中膨胀方式的不同，可分为冲动式涡轮机和反动式涡轮机冲动式涡轮机：指流体仅在喷嘴中进行膨胀的涡轮机，在冲动式涡轮机的动叶片中，流体并不膨胀作功或膨胀很少

30、，而只是改变流动方向。,F300C 涡轮机简介,主要区别：冲动式涡轮机的动叶片出、入口侧比较薄，中间比较厚，从入口到出口，流道截面积基本不变；反动式汽轮机叶片入口侧比较厚，出口侧比较薄，流道从入口到出口横截面积逐渐缩小。,总结：在同样的蒸汽参数和功率条件下，冲动式涡轮机的级数少，转子的热弹性好，整机结构简单、重量轻，运行的灵活性和可靠性比较高。而反动式则允许有较大的冲角变化，运行安全性比较高。冲动式对安装角、相对节距及马赫数的敏感性较反动式剧烈，所以冲动式汽轮机的叶栅损失比较大。但反动式汽轮机的漏气损失比冲动式大。随着装机容量的增大，叶片高度相应增大，漏气损失减小，因此大机组采用反动式效率比较

31、高，小机组采用冲动式比较有利。,F300C 实验功能,实验功能：演示一个小型冲动式涡轮机的工作过程使设备在无负载、进气压力可调的情况下，绘制涡轮机由零转速上升到40000RPM时的扭矩与转速、功率与转速曲线对比分别使用喷嘴和节流阀提供进气气流时的涡轮机性能在设备运行稳定时验证热力学第一定律可测定涡轮机的等熵效率并绘制温熵图研究在不同的转速下轴承摩擦和盘面的气动摩擦对扭矩的影响,F300D 反动式涡轮机实验模块,设备简介：这是一个用于研究反动式涡轮机运行原理的实验模块该模块构成包括一个单级、径向流动反动式涡轮机、两个喷管、一个节流阀和一个带式功率计设备可测量实验过程中的涡轮机进、处口的空气流速、

32、压力、温度以及涡轮机的扭矩和转速等参数，所有参数均显示在F300上无负载时涡轮机转速可高达35000RPM设备需要与F300基本实验台配合使用（由F300提供压缩空气）,F300D 实验功能,实验功能：演示一个小型反动式涡轮机的工作过程使设备在无负载、进气压力可调的情况下，绘制涡轮机由零转速上升到35000RPM时的扭矩与转速、功率与转速曲线在设备运行稳定时验证热力学第一定律可测定涡轮机的等熵效率并绘制温熵图研究在不同的转速下轴承摩擦和盘面的气动摩擦对扭矩的影响,F300E 流化传热实验模块,设备简介：这是一个用于研究流化传热原理的实验模块设备包括一个透明的玻璃圆柱，圆柱底部设有一个节流孔板并

33、连接有压力、流速可控的压缩空气，圆柱里面有白色的固体粉末和一个表面带有热电偶的电加热器，其中，电加热器可以在玻璃圆柱内部上下自由移动，可测量局部换热系数。另外设备内部包含一个独立的、可自由移动的热电偶和压力传感计，可测量圆柱内部任意位置的压力和温度。所有参数均显示在F300上设备需要与F300基本实验台配合使用（由F300提供压缩空气）,F300E 流化传热简介,流化传热主要应用于锅炉燃烧换热领域，其核心部件成为流化床（该实验设备中的玻璃圆柱模拟的就是锅炉里的流化床）定义：当流体通过床层的速度逐渐提高到某值时，颗粒出现松动，颗粒间空隙增大，床层体积出现膨胀。如果再进一步提高流体速度，床层将不能

34、维持固定状态。此时，颗粒全部悬浮于流体中，显示出相当不规则的运动。随着流速的提高，颗粒的运动愈加剧烈，床层的膨胀也随之增大，但是颗粒仍逗留在床层内而不被流体带出。床层的这种状态和液体相似称为流化床。,特点：固体颗粒与气流之间换热充分、效率很高，燃烧效率高，排放污染小，负荷适应性好、调节速度快,F300E 实验功能,实验功能：观察玻璃圆柱内固体颗粒从固态到流态化的转变过程测量通过玻璃柱内固体颗粒的气流压降研究节流孔板的使用效果以及该实验设备的流化效果研究气流速度、床层深度和颗粒大小对于换热效率的影响演示容器内不同尺寸和密度的颗粒的分层现象,F300F 涡流制冷实验模块,设备简介：这是一个用于研究

35、涡流管制冷原理的实验模块设备本身没有任何运动部件，只需要F300基本实验台提供压缩空气设备结构简单、密封性好，从常温下获取压缩空气，产生高速旋转的涡流，经分离后可获得-30的冷气流和50的热气流设备可测量气流的温度、速度、压力，所有参数均显示在F300上设备需要与F300基本实验台配合使用,F300F 实验功能,实验功能：演示涡流制冷原理，在没有运动部件的前提下从空气中分离出热气流和冷气流绘制涡流管的性能曲线：不同的进口压力、冷热气流的压比、不同的压缩空气源测量设备的制冷效率并与蒸发压缩制冷效率进行比较,F300G 可压缩流动摩擦损失实验模块,设备简介：这是一个用于研究可压缩流体在不同管道、不

36、同雷诺数时流动的压力损失的实验模块设备由四根不同直径的直管组成，每根管道的两端都设置有压力传感器设备可测量气流在管道内各点温度、速度、压力，所有参数均显示在F300上设备需要与F300基本实验台配合使用,可压缩流体：可压缩流体指因压强或温度变化而改变其密度或体积的流体实际流体都是可压缩的液体压缩系数很小，一般将液体视为不可压缩流体进行理论分析；气体的可压缩性远大于液体，在流速接近或超过音速时多视作可压缩流体,57,F300G 实验功能,实验功能：研究简单的管道摩擦研究不同雷诺数下的管道摩擦系数研究压缩流动时的流体摩擦系数研究气流在流动方向突然改变时的压力损失与恢复研究气流在经过弯头时的压损,F

37、860单级压缩机,F860单级压缩机,设备简介：这是一台皮带传动、单级往复式空气压缩机设备配备有流量计、功率计、压力计和热电偶，可以测量空气流量、电功率、轴功率、进排气压力、空气流在设备内各点的温度等设备可单独使用，也可与F300基本实验台配合使用，提供其所需要的压缩空气设备的实验功能侧重于研究气流在流经压缩机各处的状态变化以及能量转换可选配件：FC860A 计算机数据采集系统,F860压缩机简介,分类：按工作原理可分为三大类：容积型、动力型（速度型或透平型）、热力型压缩机原理：活塞式压缩机的工作过程是通过曲轴带动活塞在气缸内完成往复式直线运动来改变空气的体积，以提高空气的压力。如果不考虑容积

38、损失和能量损失，其完整的循环过程可以分为吸气、压缩和排气。特点：结构简单、寿命长、可实现大容量和高压输出、振动大、噪声大，且排气过程是断续的，输出有脉冲，需要储气罐多级压缩：单级压缩时，若压力超过0.6MPa，各项性能指标将急剧下降，故采用多级压缩，为提高效率，降低排气温度，还要进行中间冷却。（分级压缩目的：降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量）,级的定义：在容积式压缩机中，每经过一次工作腔压缩后，气体便进入冷却器中进行一次冷却，这称为一“级”,F860实验功能和设备特点,实验功能：测量压缩机的进、排气温度测量空气流量测量系统内气流途经各点的温度计算压缩机的容积效率和等温

39、效率测量输入电功率和电动机的输出轴功率设备特点（希尔顿）：可研究在不同排气压力下单级压缩机的性能表现适合学生独立操作，方便、安全可测量各种数据分析压缩机性能提供可选配件计算机数据采集系统（最多35输入通道）,F860单级压缩机,尺寸和重量：高度：114cm深度：60cm宽度：94cm重量：80Kg配件：实验操作指导书和用户手册(英语/法语/西班牙语)2年质保，随时供应配件可进一步咨询的事项：更详细的零件配置清单实验指导手册副本满足5年运行的推荐备件清单,技术参数：电气接口：10A，220240V，单相，50Hz，接地20A，110120V，单相，60Hz，接地运输尺寸和重量：净重：80Kg毛重

40、：140Kg尺寸：13012070cm体积：1.09m3订购信息：订购名称：单级压缩机F860,F865双级压缩机,64,F865双级压缩机,设备简介：这是一台皮带传动、双级往复式空气压缩机设备配备有流量计、功率计、压力计和热电偶，可以测量空气流量、电功率、轴功率、进排气压力、空气流在设备内各点的温度等设备的运行可以在单、双级之间任意切换，中间冷却系统也可单独控制是否运行，以便于实验研究设备可单独使用，也可与F300基本实验台配合使用，提供其所需要的压缩空气设备的实验功能侧重于研究气流在流经压缩机各处的状态变化以及能量转换可选配件：FC865A 计算机数据采集系统,65,F865实验功能和设备

41、特点,实验功能：研究在不同的空气流量下，有无中间冷却时压缩机的压比变化研究在不同的容积效率下，有无中间冷却时压缩机的压比变化研究在不同的等温效率下，有无中间冷却时压缩机的压比变化在有无中间冷却时，研究压缩机的性能变化，包括：输入电功率、轴功率、热损失等,设备特点（希尔顿）：可研究在不同排气压力下单或双级（有无中间冷却）空气压缩机的性能表现适合学生独立操作，方便、安全可测量各种数据分析压缩机性能,提供可选配件计算机数据采集系统（最多35输入通道）注：冷却水流量3L/m，20米压头,F865双级压缩机,尺寸和重量：高度：130cm深度：90cm宽度：134cm重量：100Kg配件：实验操作指导书和

42、用户手册(英语/法语/西班牙语)2年质保，随时供应配件可进一步咨询的事项：更详细的零件配置清单实验指导手册副本满足5年运行的推荐备件清单,技术参数：电气接口：10A，380415V，三相，50Hz，20A，210220V，三相，60Hz，运输尺寸和重量：净重：100Kg毛重：180Kg尺寸：15012090cm体积：1.09m3配套要求：冷却水：3L/m，20m压头订购信息：订购名称：双级压缩机F865,67,三、基础实验与重点设备,北航空气动力学基础实验项目：实验一：不可压缩流体定常流能量方程验证实验（水体实验，伯努利方程）实验二：不可压缩流体定常流动量定律实验（水体实验，动量方程）实验三：

43、低速风洞风扇的输出功率测量实验（轴流式风扇，简单参数测量：前后压力、流量、功率、轴向力）实验四：雷诺流态转捩实验（水体实验，可视化）实验五：不可压缩流体平板边界层测量实验（气体实验）实验六：拉阀尔喷管沿程Ma分布试验及二维斜激波前后 气流参数测量实验（气态实验）实验七：翼型压强分布测量实验（气体实验）实验八：矩形机翼纵向气动特性测量实验（气体实验）注：因各个学校的传承、教学侧重点和实验设备的不同，所提供的实验项目也有所差异，但一些基本的物理概念和原理之类的实验大部分都是类似的。,希尔顿空气动力学设备分析,从设备本身来讲：F100基本实验台侧重于空气动力的物理概念和基本原理的演示和验证，比如伯努

44、利方程、边界层测量等；F300基本实验台则更侧重于空气动力学的实际应用，即与专业设备结合起来，验证空气动力学的理论、原理在实际设备中的应用，比如模拟涡轮机工作、涡流管制冷等；F860和F865主要是一种辅助装备（为F100和F110提供压缩空气），其在提供辅助作用的同时也作为一种实验装置供学生了解空气在压缩机内的状态变化，同时使学生熟悉压缩机的性能参数等；F110实验台仅提供压力测量的原理演示、压强概念的展示和波登管压力的原理从与北航的实验联系来讲：F100中B（伯努利方程）、C（边界层分析）、H（流动可视化）、K（不可压缩流动压力损失）和M（风机性能测试）与实验联系较紧密，比较重要F300中

45、A（喷嘴性能）、B（喷嘴压力分布）、G（可压缩流动压力损失）与实验联系较紧密，比较重要。另外，C、D、E和F模块和实际设备结合较紧密，且与其它学科交叉，可以一物两用，也值得推荐,四、与国内同类设备的分析对比,一、轴流式风机风室性能实验台TXKJ-N11（上海同翔科教设备有限公司）进行被测风机的气动性能：P0Q，PstQ，ninQ,nQ和NQ曲线，以及风机的无因次曲线：Y0F、YstF、ninF曲线，并可换算出指定条件下风机的参数。外形尺寸：45006001300mm重量：190电源：三相四线/380V配置：实验风管、整流栅、被测风机叶轮、电机、调节风阀、毕托管、测压计、电控箱、（数显电流、数显

46、电压）、支架,二、多功能附面层实验台TXKJ-L76（上海同翔科教设备有限公司）实验功能：1、平板附面层速度分布的测定2、绕流圆柱体表面压力分布测定3、绕流机翼表面的压力分布测定外形尺寸：25005001200mm重量：90配置：实验风道（收敛段、工作段、实验件、过渡段）、速度测针、附面层探针、座标器、导轨、风机、调节阀门、微压计、支架等,三、液体流线仪（油槽流线仪）TXKJ-L56（上海同翔科教设备有限公司）用带有泡沫的变压器油加在油槽串经过导叶栅后形成许多平行的流线，以观察其绕经不同固体壁面的变化。液体流线仪是研究液流在模型试件出口和入口的流线变化，特别是当试件的突扩、突缩而发生流线的扭曲

47、现象和旋涡、死区等外形尺寸：10005001200mm重量：35试件：机翼、圆柱体、突扩、突缩（反放突扩、突缩）,四、喷管实验实验台TXKJ-L79（上海同翔科教设备有限公司）实验功能：验证气流在喷管中流动的基本理论，了解气流在喷管流动中的压力、流量的变化规律及测试方法。经实际测得的流量、压力数值，整理出渐缩、缩放喷管的压力和流量曲线实验台外形尺寸：150045001400mm真空泵外形尺寸：5605071178mm重量：实验台80kg，真空泵450kg配置：吸气管、孔板流量计、U型压差计、渐缩喷管、缩放喷管、测压探针、移动测压装置、真空泵罐、真空压力表、负压真空压力表、调节阀门、真空泵（14

48、01-H型）、支架,五、伯努利方程仪TXKJ-L57（上海同翔科教设备有限公司）实验功能：观察流体流经能量方程试验管的能量转化情况，对实验中出现的现象进行分析，验证能量方程配置：恒压水箱、实验管道、压差板、计量水箱、回水管、供水箱、供水泵、实验桌外形尺寸：18006001650重量：40电源：单相/220V 功率：150W技术参数：流量：3500L/n 扬程：4.5m 压差：500mm,六、局部阻力系数测定实验台TXKJ-L53（上海同翔科教设备有限公司）实验功能：可测定三种局部管件突扩、突缩和阀门在流经管路时的局部阻力系数配置：恒压水箱、压差板、测点、供水箱、供水泵、实验管、计量水箱、回水管

49、、实验桌等技术参数：流量：3500L/h 扬程：4.5m 压差：600mm电源：单相/220V 功率：130W外形尺寸：18006001400mm重量：40,七、沿程阻力系数测定实验台TXKJ-L52（上海同翔科教设备有限公司）实验功能：可测定不同雷诺数时的沿程阻力系数；流体在管道中流动时能量损失的测量配置：恒压水箱、压差板、测点、供水箱、供水泵、实验管、计量水箱、回水管、实验桌等技术参数：流量：3500L/h 扬程：4.5m 压差：600mm电源：单相/220V 功率：130W外形尺寸：18006001400mm重量：40,总结：希尔顿的空气动力学产品分类较明确，既有对物理概念和基本原理的演

50、示，也有对实际设备的模拟运行和原理演示，而国内设备则比较注重前者；另外，希尔顿比较注重模块化设计，比如F100和F300，虽然各自的实验功能不同，但都实现了模块化设计，为客户提供了一种更方便、灵活的选择以及后续的改进和扩展服务，而国内则几乎没有这种模块化设计在实现相同实验功能的前提下，国内实验设备的体积普遍较大，占地面积大，有的设备还对电源接口有特殊要求（三相动力电）国内不同的实验设备，因为设计单位不同，会导致一款设备可以兼容几个实验功能，即相似设备的功能交叉，或者说多功能设计国内设备会用水流来模拟气流进行相应的空气动力学实验，虽然空气动力学属于流体力学，且二者的基本原理相同，但气流与水流相比