主（zhǔ）頁 > 技術文章 > 自循環流譜流（liú）線演示儀說明書 2025-07-17

自循環流譜流（liú）線演示儀說明書（shū）

一、自循環（huán）流譜流線演示儀說明書-儀（yí）器簡介
本儀器采用電化學法（fǎ）顯示流線，用狹縫式流道組成過（guò）流麵（圖一）。流動（dòng）過程采用封閉自（zì）循環形式。水泵（bèng）開（kāi）啟，工作（zuò）液（yè）體流動（dòng）並自動染色。隻要有市電220V電源就可使用（yòng）。它具有體積小、重量輕、演示（shì）內容（róng）豐富、圖像清晰直觀、有效（xiào）顯示麵積（jī）比大、操作方便、無汙染、節能等優點。

圖一流譜流線顯（xiǎn）示

該儀器配有三種不同工件（jiàn）（圓柱體、機翼（yì）、突擴突縮）。有機玻璃顯示（shì）盤、小（xiǎo）水泵、直流供（gòng）電裝（zhuāng）置等部件組成。實驗台整體安裝，帶有移動腳輪。總（zǒng）耗電功率≤55W，儀器裝水重（chóng）約為28㎏，體積為1070×460×1150[mm3]。
二、使用方法
1.配液
初始使用時，先要配製顯示液和對儀（yí）器充液。配液時，取試劑酚酞約0.6g，倒入150mml燒杯內，加入約40～80ml酒精，使藥粉充分（fèn）溶（róng）解，然（rán）後將（jiāng）此溶液倒入25—28升蒸餾（liú）水中攪勻，加入100g氯化鈉，接著在該水溶液中加入數滴氫氧化鈉（nà）水溶液，使之由淡黃色變為粉紅色。若顏色偏紅（會導致流線不清晰），可加入稀鹽酸使之微紅，處於臨界狀態。氫氧化鈉溶液濃（nóng）度應（yīng）小於2g/l；稀鹽酸的濃度以0.01～0.001mol/l之間（即每100mol蒸餾水中滴入3～5滴濃鹽酸）為宜。
2.充液
打開水（shuǐ）箱蓋板，往進（jìn）水孔中注入（rù）工作液，注完液後蓋上水箱蓋板，防止工作液體蒸發。工作液體在保證純淨、無塊狀沉澱前（qián）提下，可以延繼（jì）工作2～3年不必更換。
3.啟動
完成充液後，即可將儀器投入正常使用。插（chā）上220V市電電源。打開水泵（bèng）開關、電（diàn）源開（kāi）關（guān）及流速調節閥（fá），隨著（zhe）流道內工作液體流動，調節（jiē）電壓旋鈕（niǔ），就逐漸會顯示出紅（hóng）色與黃（huáng）色相間的流線，並沿流延伸。
4.調試
流速快慢對流線的清晰度有一定影響。為達（dá）到最（zuì）佳顯示（shì）效果，流速不宜太快亦不宜太慢，太快流線不清晰，太慢則會造成流線歪扭傾倒，調節流速調節閥（fá），一般將流道內流速調節至0.5～1.0m/s，再調節麵板上（shàng）電壓旋鈕。（電極電壓可由萬用表在（zài）兩石墨電極測得），調節極間電壓至合適位置。（電壓偏（piān）低，流線顏（yán）色（sè）淡，電壓偏高，產生氫氣（qì）泡幹擾流場）
5.故障及其排除方法

故障現象	故障原（yuán）因	排除（chú）方法
泵不動	1.初用或日久未用； 2.電機電路不（bú）通。	1.反複開/關幾次； 2.接通電路（lù）並稍稍轉動泵蓋。
流線顏色淺	1.流（liú）道流速大. 2.極間（jiān）電壓低； 3.溶液堿性不足（zú）。	1.調節流速調節閥； 2.調節麵板對比度旋鈕； 3.加入適量（liàng）的NaOH溶液。
無流線出現	1.電解電極斷路； 2.流速調（diào）節閥未開。	1.給（gěi）電極通電； 2.打開（kāi）流速調節閥。
流線顏色上下濃淡不一（yī）	1.新（xīn）配溶液堿性不足，顏（yán）色太淺； 2.日久未用，溶液顏色變黃（huáng）。	1.向水箱滴入適量的NaOH溶液至（zhì）顏（yán）色適當； 2.同上。
日光（guāng）燈不亮	1.插座鬆動或（huò）燈管或啟輝（huī）器有損（sǔn）。	1.修複或更換。

6.係統電路（lù）布置圖
係統電路布置（zhì）圖（tú）如下圖二所示，若儀（yí）器存在電路上的問題，可依據該電路圖逐級檢查。

圖二係統（tǒng）電路布置圖

三、實驗指導
該設備分別（bié）用以（yǐ）演示機翼繞流，園柱繞流和突擴突縮（suō），實驗指導（dǎo）提要如下：
1.演示
外包線曲率較大）流線較密，由連續方程和能（néng）量方程知，流線密，表明流速大，壓強低；而在機翼向地側，流線較疏（shū），壓強較（jiào）高。這表明整個機翼受到一個向上的合（hé）力，該力被稱為升（shēng）力。
2.演示圓柱繞流
因（yīn）為流速較低（dī）（約為0.5～1.0cm/s），能量損失極小，可略。故其（qí）流動可視為勢流。因此所顯示的流譜上（shàng）下流幾乎完全對稱。這與圓柱繞流勢流理論流譜基本（běn）一致；園柱兩側轉點趨於重合，零流線（沿園柱表（biǎo）麵的流線）在前駐點（diǎn）分為左右2支，經90°點（μ＝μ_max），而後在背（bèi）滯點處二者又合二為一了。這是由於繞流液體是理想液體（勢（shì）流（liú）必備條件之一），由伯諾裏方程（chéng）知，圓柱繞流在前駐點（μ＝μ₀）勢能最大，90°點（μ＝μ_max），勢能最小，而到達後滯點（μ＝μ₀），動能又全轉化為勢能，勢能又最大。故其（qí）流線又複原到駐點前的形狀。駐滯點的流線為何可分又可（kě）合，這與（yǔ）流線的性質是否矛盾呢？不矛盾。因為在駐滯點上流（liú）速為零，而靜（jìng）止液（yè）體中同一（yī）點的任意方向都可能是流體的流動方向。
然而，當適當（dāng）增大流速，Re數增大，流（liú）動由勢流變成渦流後，流線的對稱性就不複存在。此時（shí）雖園（yuán）柱上遊流流譜不變，但下遊原合二為一的染色線被分開，尾流出現。由此可知（zhī），勢流與渦流（liú）是性質完全不同的兩種流動（dòng）（渦流流譜參見流動演示儀）。
3.漸縮和突然擴大、突然（rán）縮小（xiǎo）
演示是在小Re數下進行（háng），液體在流經這些（xiē）管段時（shí），有擴（kuò）有縮。若適當提高流動的雷諾數，經過一（yī）定的流動起始時段後（hòu），就會在突然擴大拐角處流線脫離邊界，形（xíng）成旋渦，從而顯示實際液體的（de）總體流動圖譜。
利（lì）用該流線儀，還可說明均勻流、漸變流、急變流的流線特征（zhēng）。如直管段流線平行，為均勻流。文丘裏的喉管段，流線的（de）切線大致平行，為漸變線。突縮、突擴處，流線夾角大或曲率大（dà），為急變流。
應強調指出，上述各類儀器，其流道中的流動均為恒定流。因此，所顯示的染色（sè）線既是流線，又（yòu）是跡線和色線（脈線）。因此據定義：流線是一瞬（shùn）時的曲線（xiàn），線上任一點的切線方（fāng）向與該點的流速方向相同；跡線是某一質點在某一時段（duàn）內的運動軌跡線；色線是源於同一點的所有質點在同一瞬間的連線。固定在流場的起始段上的電極，所釋放的顏色流過顯示麵後，會自動消色。放色—消色對流譜（pǔ）的（de）顯示均無任何（hé）幹擾（rǎo）。另外應注意的是，由於所顯示的流線太穩定，以致有可能被誤認為是人工繪（huì）製的。為消除此誤（wù）會，演示時可將泵關閉一下在重（chóng）新（xīn）開（kāi）啟，由流線上各質點流動方向變化即可識別。

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