伯努利定律试验

1、伯努利定律IT瞬(Bernoulli ' s Law Experiment)1 .腐瞪在Hl洞(wind tunnel)中的知BB力Ptot养y定值。2 .腐瞪伯努利定律(Bernoulli ' s Law)。3 .固定氟流速率下量测 FW、Fa典a的函数信附系。:.原理介貂:1738 年瑞士物理孽家 Daniel Bernoulli (1700-1782) 在所彝表的 “Hydrodynamic ” 一善中 首次提出伯努利方程式一明流醴(fluid)的速度、懿力以及高度之冏的彳系。此伯努利方程式的提出被视卷往彳爰氟醴勤力研究的端。一理想的流It在流型的流勤(laminarfl

2、ow)中，曾满足下列的伯努利方程式：Pst T： v 2 ： gy constan t(1)2其中Pst、P、v、y分别卷流ft的静熊(static) JE力、密度、速度以及高度。在大余勺相同 高度下，eq.1可曾化表示卷：Pst+ 1用 2 = Pt。产 constan t(2)2此明在一檬高度下，力Ptot瓢言病在何虑均相同。在本瞬中，闽洞沿著氟醴流勤方向的截面稹(cross-section area)逐渐地减少。1Kti流！寺由於不可 H 余宿 性(incompressibility),因此不同截 面稹虑的流勤 速率揩 不同,此可由速方程式 (equation of continuity

3、) 来表示：> eq.3代入eq.2可得:Pv o A o其中tot stP=P -P , P耦之悬勤熊屋力(2 tot st P=P -P )。本第一部分是利用闽洞装置来量测不同位置瞬it在一檬高度下tot,穗IB力P瓢言病在何It均相同；301播在eq.(4)中(亦即有不同的截回直)虑的屋力,P A卷一常数,亦即¥解登伯努利定律(Bernoulli ; s Law)。另外，流ft力擘可鹰用在来檄檄翼的鼓:三十。氟流作用在檄翼的力量可分卷雨部分(如圈一所示)：平行於流勤方向的部分耦之卷阻力(drag) Fw,垂直於流勤方向的部分耦之卷升力(lift) F a。此雨部分的力量均

4、典the angle of attack a有即的第二部分，是在固定氧流速率下量测Fw、Fa典a的函数信附系。常我m股辱Fa典Fw的函数信附系作圈(曲参数 a ),可以得到檄翼的polar curve ,它在来行品留上是相常重要的和心A liftllmn晦 andoof attiuskleskdine wd"trailirm edjj 己line LuiiDtivliiin I Ik IcMilin 世n以CUIVtf4UIKKlrilf thg'wyga tjagtocft b® xwco I he 1Gpsr 1 I！ h'WH窜ttfigM fiiig

5、k hclMccn du iiKuleiH flow ;ind the dnird lineH-三.irn装置:a.排吸Hl扇5© (Suction and pressure fan ,喷嘴IM 100mm,球ft直 7.5cm) ? . 1b.凰洞(Wind tunnel, 15M5>50 (cm) ?.?.?.?.Xc. Hl洞量测滑率(Measurement trolley for wind tunnel) ? .?.? .? . Md.升力平衡器(lift balance , -1.0N +2.0N、-160 +160)?.? . Me.檄翼(Airfoil , 225

6、mm X145mm X33mm , 0.032m2)?.? Mf.扇形勤力 (Sector dynamometer ,测量圉 0.65N、刻度 0.01N). ? Xg.(Pressure head ,直 8mm)? .?Xh.精密JE力 （Precision manometer ,量双降E圉 0 310 Pa、刻度 5 Pa）?.Mi. 多向爽（multiclamp） ?.?. X2. 基本装置参考圈：（第一部分：圈二，第二部分：圈三 ）排吸闽扇凰洞圈三3. 第一部分基本架步后聚：a.先检查蒯羲器有瓢数量短缺或损壤情事，有期幸艮告1T瞬助教。b.符凰洞以及凰扇等倭器架如圈二所示。符凰扇放入排

7、凰噫嘴，使得在1W如！行 常中空氟流勤通遇闽洞。注意在前端吸入口以及彳爰端凰扇排闽口各一公尺距H 内浮空，以碓保空氟流入凰洞内不含屋生紊流（turbulence）。c.符精密JS力tF以及JS力H典量测滑隼速接如圈二所示。d.揩量测屋力的屋力整高度，使其高於斜坡最高虑4勺2公分。e.利用软管揩屋力典精密屋力三十右端的软管相速接（用以量测幺I®力），或碓定精密屋力水平状熊。4. 第二部分基本架步后聚：a.揩闽洞以及闽扇等倭器架如圈三所示。揩闽扇放入排闽喷嘴，使得在行 常中空氟流勤通遇闽洞。注意在前端吸入口以及彳爰端凰扇排闽口各一公尺距H 内浮空，以碓保空氟流入凰洞内不含屋生紊流（tur

8、bulence）。b.招升力平衡器置於量测滑隼上，如圈三所示。c.符扇形勤力晶十固定於前端吸入口虑，加符扇形勤力晶十典量测滑事的挂楼句速接。d.揩檄翼由前端吸入口虞放入闽洞中，加固定於支棒上，如圈四所示。四.U瞬步骤:（第一部分）a.揩闽扇打至最大闽速。移勤量测滑fl由A至F各黑占，I8出各黑占的力,以射温HI®力卷定值。b.揩屋力mrt典精密屋力三十右端的软管拆n,而直速接至精密屋力三十左端，以测 量静熊屋力。加利用第二修软管，速接剩下的软管至精密屋力三十右端。c.移勤量测滑ft由A至F各黑占，3118出勤熊屋力值。由於空氟流勤速度的攥勤，蔚 求精碓数值，每次量测H寺以三十秒内的平

9、均数值d. ¥解登在eq.（4）中、'AP A养y一常数，亦即¥解登伯努利定律（Bernoulli ? sLaw）。（附注：由於空氧摩擦力，常截面稹减少H寺所测量的勤熊屋力值曾更小於理值。但 如果小心操作崔差可控制在 10%以内）（第二部分）a. > attack刻度尺熟挂卜於凰洞中，加靠近檄翼彳爰端。檄翼彳爰端指向刻度0的位置。b. 4辱圈四中的front knurled screw 旋4辱橱MM斜使彳爰端指向刻度15的位置，H聚 front knurled screw , attack 亥U度尺移走。 （注意：rear knurled screw 切勿 旋山c.揩排闽扇打整闽速使得由扇形勤力三十量得的阻力卷0.5N。（先利用雨他氏片：晨30cm、H 3cm,揩闽洞上方榭酯玻璃的独健蓄住，以避免闽由 此狭健漏迤去，影警度。）由升力平衡器量得升力。d. > the angle of attack 由+15度I!始下降，每2度量测一次升力以及阻力，直到-15度。H已得1W整 the angle of attack H亲移必先揩排Hl扇UdUdU上（亦即Hl速美y 0H寺），而再次打11排闽扇彳爰先等30秒彳爰再量测数。注意：束彳爰靖4辱各配件拆下，各倭器分im蜀立，使下一在操作H寺需