一、实验目的

1、测定水射流对平板的冲击力，验证恒定流动量方程并测定射流的动量修正系数。

2、掌握实验的工作原理及动量的测定方法。

二、实验装置

工作原理：

自循环供水装置由离心式水泵和蓄水箱组成。水泵的开启、流量的大小的调节可由带开关的流量调节器控制。水流经供水管供给恒压水箱，溢流水经回水管流回蓄水箱。工作水流经管喷形成水射流冲击到带活塞的翼轮式射流冲击平板上，并以与入射角成90度的方向离开冲击平板。带活塞的平板在水射流动量力和测压管中的水柱压力作用下处于平衡状态。测压管带有标尺，测知平衡状态下水柱高度值，便可得到作用在活塞上的水压力P，即水射流的动量力F。冲击后的水经集水箱汇集后，再经上回水管流出，出口处用重量法测定流量，回水最后经接水器和下回水管流回蓄水箱。

为了自动调节测压管内的水位以使带活塞的平板受力平衡以及减小摩擦阻力对活塞的作用，考虑在活塞中设有一细导水管a,一端开口在平板的中心处，另一端伸出活塞头部，出口方向与轴向垂直。在平板上设有翼片b，在活塞套上开有窄槽c。

工作时，在射流冲击力作用下，水流经导水管向测压管内进水，当射流冲击力大与测压管内水柱对活塞的压力时，活塞内移，封闭窄槽，使测压管内水位升高，水压力增大。反之，活塞外移，窄槽打开，水流外溢，测管内水位降低，水压力减小，在恒定射流冲击下，经短时段的自动调整，即可达到射流冲击力和水压力相等的平衡状态。这时活塞处在半进半出，窄槽部分开启的位置上，经导水管流进测压管的水量和过窄槽外溢的水量相等。由于平板上设有翼片，在水流冲击下，平板带动活塞旋转，因此克服了活塞在沿轴向滑移时的静摩擦力，实验表明，设置翼片后，活塞滑移的摩擦阻力可减小到低于1mm水柱对活塞的作用力，即为动量力的5%以下。

三、实验原理

恒定总流动量方程为：

以带活塞的平板为受力体，在x方向上的动量方程式为：

式中：——射流动量系数

——水的密度

Q ——射流流量

——射流速度

——水的重度

h——作用在活塞圆心处的水住高度

D——活塞的直径

实验中，在平衡状态下，只要测量Q、h值，由给定的管喷直径d和活塞直径D，便可验证动量方程并率定射流的动量修正系数值。

四、实验方法与步骤

1、检查自循环系统供水箱水位为正常状态，记录有关常数。

2、开启水泵，水泵启动2--3分钟后，短暂关闭2--3秒种，利用回水排除离心式水泵内滞留的空气。

3、待恒压水箱满顶溢流后，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，使活塞转动自如，然后旋转螺丝固定之。

4、当测压管内液面稳定后，记下测压管内液面的标尺读数，即h值。

5、利用重量时间法，在上回水管的出口处用量筒盛水，测量时间15秒左右。

6、改变水头重复实验，其方法是逐次打开不同高度上的溢水孔盖，调节调速器，使溢量适中，待水头稳定后，按4-5步骤重复进行实验。

五、实验结果及要求

1、记录有关常数

管喷内径d=1.190cm，活塞直径D=1.986cm

2、编制实验参数记录，计算表格，并填入实验数据。

3、取某一流量，绘出脱离体图，阐明分析计算的过程

六、实验思考

你对实验有何探索和见解，现提供若干问题，请你给予解释。

1、带翼片的平板在射流作用下获得动量矩，这对射流冲击平板沿X方向的受力分析有无影响？为什么？

2、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？

3、滑动摩擦力Fx为什么可以忽略不计？试用实验来分式验证Fx的大小，记录观察结果。