图1.1 动量方程实验装置图
1、自循环供水器；2、实验台；3、可控硅无级调速器；4、水位调节阀；5、恒压水箱； 6、管嘴；7、集水箱；8、带活塞的测压管；9、带活塞和翼片的抗冲平板；10、上回水管。
三、实验内容与原理、
1、计算机CAI实验教学模拟。
2、测量活塞中心点的静水压强来计算水流的冲力：利用自动反馈原理，使实验过程中达到需要测量的静水作用力与射流的冲击力自动平衡。射流冲击在平板上的冲力全部作用在活塞体中，当活塞处于稳定位置时，只需测得活塞所受到的静水作用力，便可足够精确地得知射流的冲击力。
3、恒定总流动量方程为
????v??vF?? Q (2211)
图 1.2 图 1.3
取隔离体如图1.3所示，因滑动摩擦阻力水平分力fx＜ 0.5%FX，可忽略不计，故x方向的动量方程化为 即
Fx??pcA???.hc?4D2??Q（0??1v1x）
?1?Q v1x??4?.hcD2?0
式中： hc—— 作用在活塞形心处的水深；
D—— 活塞直径； Q —— 射流流量；
v1x—— 射流速度； ?1—— 动量修正系数。
实验中，在平衡状态下，只要测得流量Q和活塞形心水深hc，由给定的管嘴直径d和活塞直径D代入上式，便可率定射流的动量修正系数?1值，并验证动量定律。其中，测压管的标尺零点已固定在活塞的圆心处，因此液面标尺读数即为作用在活塞圆心处的水深。 4、测定本实验装置的灵敏度：
为验证本装置的灵敏度，只要在实验中的恒定流受力平衡状态下，人为地增、减测压管中的液位高度，可发现即使改变量不足总液柱高度的5‰(约0.5～l mm)，活塞在旋转下亦能有效地克服动摩擦力而作轴向位移，开大或减小窄槽c，使过高的水位降低或过低的水位提高，恢复到原来的平衡状态。这表明该装置的灵敏度高达0.5％，亦即活塞轴向动摩擦力不足总动量力的5‰。
四、实验方法与步骤、
1、准备——熟悉实验装置各部分名称、结构特征、作用性能，记录有关常数。 2、开启水泵——打开调速器开关。调节调速器，使溢流量适中，待水头稳定后进行实验
3、确认测压管垂直已调整好。如果测压管位置不垂直，待恒定水箱满顶溢流后，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，使活塞转动松快，然后旋转螺丝固定好。再不要随意松动
4、测读水位——标尺的零点已固定在活塞圆心的高程上。当测压管内液面稳定后，记下测压管内液面的标尺读数，即hc值。
5、测量流量——用体积法或重量法测流量时，每次时间要求大于3秒，若用电测仪器测量时，则需在仪器量程范围内。重复测三次再取均值。
6、改变水头重复实验——逐次打开不同高度上的溢水孔盖，改变管嘴的作用水头。 7、使用SL数据处理程序计算数据（体积值可将测得的流量用时间为1秒记入）
五、实验成果及要求、
1、记录有关常数： 实验台号No.
管嘴内径d= 1.198 cm， 活塞直径D = 1.990 cm 2、编制实验参数记录、计算表格并填入实验参数（见表3.1）。
3、取某一流量，绘出隔离体图，阐明分析计算的过程（参见图3.2，3.3及表3.1）。
表1.1 测量记录表及计算表
测 次 体积 V 时间 T 管嘴作活塞作 流量 用水头 用水头 Q H 0 hc 流速 v 动量力 F 动量修正系数 ?1 1 2 3 4 5 6 六、实验分析与讨论、
??1、实测?与公认值（?=1.02～1.05）符合与否？试分析原因。实测?=1.0342，与公认值符合良
好。（如不符合，其最大可能原因之一是翼轮不转所致。为排除此故障，可用4B铅笔芯涂抹活塞及活塞套表面）。
2、带翼片的平板在射流作用下获得力矩，这对分析射流冲击无翼片的平板沿x方向的动量方程有
无影响？为什么？
无影响。因带翼片的平板（图1.4）垂直于x轴，作用在轴心上的力矩T是由射流冲击平板时，沿 yz平面通过翼片造成动量矩的差所致，即
T??Q vyz2cos?2r2??Q vyz1cos?1r1??Q vyz2cos?2r2
式中
Q —— 射流的流量；
vyz1—— 入流速度在yz平面上的分速；
vyz2—— 出流速度在yz平面上的分速；
?1 —— 入流速度与圆周切线方向的夹角，接近900； ?2 —— 出流速度与圆周切线方向的夹角；
r1.2 —— 分别为内、外圆直径。
图 1.4
该式表明力矩T 恒与x方向垂直,动量矩仅与y z平面上的流速分量有关。也即是说平板上附加翼片后，尽管在射流作用下可获得力矩，但并不会产生x方向的附加力，也不会影响x方向的流速分量。所以x方向的动量方程与平板上设不设翼片无关。
3、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？
无影响。
当计及该分流影响时（图1.3），动量方程为
??.hc?4D2??.Q2?2v2x??.Q3?3v3x??.Q?1v1x
∵ v2x?v3x?0 ∴ 即
?.hc?4D2??1?.Q.v1x
?1?.Qv1x??4?.hcD2?0该式表明只要出流角度与v1垂直，则x方向的动量方程与设置导水管与否无关。
七、实验报告要求、
1、用16开纸书写，卷面整洁，计算表格、曲线、图形等正规化。 2、说明成果计算和整理过程、主要计算公式及常数的取值。 3、根据所学理论对实验中的现象、问题进行分析。
八、思考题、
1、通过细导水管的分流，其出流角度与v 2相同，试问对以上受力分析有无影响?
2、对管咀出流的动量修正系数理论值进行试分析。