27

54 „Ć wiczenia laboratoryjne z mechaniki płynów”

Rzędną z_a (najniższy punkt paraboloidy, na osi naczynia) można przewidzieć z góry . W funkcji promienia naczy nia r = R oraz poziomu napełnienia naczy nia nieruchomego r - z. i w zależności od prędkości kątowej co.

(8)

3. Budowa stanowiska pomiarowego

Schemat stanowiska pomiarowego przedstawiono na ry sunku 2.

Rys. 2. Schemat stanowiska pomiarowego:

I- naczynie. 2 - układ łożysk tocznych. 3 - silnik elektry czny. 4 - przetwornica częstości (falownik). 5 - przekładnia pasowa, 6 - pokrętło układu pomiaru wysokości cieczy', 7 - staty w. 8 - obejma pomiarowa, 9 listwa pomiarowa. 10 -folia odblaskowa, 11 -obrotomierz fotoclektryczny.

Naczynie (I) w kształcie walca, wy konane z przeźroczystego tworzywa, zawiera wodę. której wysokość w naczyniu podczas bezruchu wynosi r,. Naczynie jest ułożyskowane w układzie łoży sk tocznych 2 i napędzane silnikiem elektrycznym 3 przez przekładnię pasową 5. Sterowanie częstością wirowania silnika, a w ięc i naczynia odbywa się poprzez zmianę parametrów napięcia zasilającego w przetwornicy częstości 4. Częstość wirowania na-czytiia mierzona jest przy pomocy obrotomierza (bioelektrycznego II. Do pomiaru współrzędnych .jr" charakterystycznych punktów powierzchni cieczy służy układ pomiarowy składający się z obejmy 8 poruszającej się wzdłuż listwy pomiarowej 9.

4. Przebieg ćwiczenia

W trakcie wykonywania ćwiczenia należy :

- wyznaczyć zależność kształtu powierzchni swobodnej cieczy od częstości wirowania naczynia oj ,

- wy znaczyć rozkład ciśnień na dnie i ściance naczy^rnia w funkcji promienia i wysokości cieczy w naczyniu (r, z).

Powyższe wielkości wyznacza się na podstawie pomiaru wy sokości charakterystycznych punktów powierzchni swobodnej cieczy:

- w stanie spoczynku naczynia i cieczy r,,

- podczas w irowania:

a) położenie w ierzchołka paraboloidy - z_a,

b) położenie punktu zetknięcia cieczy ze ścianką naczynia - z_R

oraz częstości wirowania naczy nia oj.

Na wstępie należy wykonać pomiar wysokości walca cieczy podczas bezruchu naczynia z,.

Pokrętłem 9 układu pomiarowego (rys. 2) doprowadzić do zrównania płaszczyzny pomiarowej obejmy 11 z płaszczyzną górnej powierzchni cieczy. Odczytać na podziałce 12 położenie wskaźnika 13 i zapisać jako współrzędną :_x.

Po włączeniu zasilania ustalić odpowiednie napięcie i częstotliwość prądu zasilającego silnik elektryczny i uruchomić napęd. Należy odczekać około 5 minut na ustalenie się swobodnej powierzchni wody. a następnie zmierzyć odpowiednie położenie punktów charakterystycznych powierzchni swobodnej wody:

- wysokość z_a,

- wy sokość z_R.

Czynności powtórzyć dla pięciu różnych częstości wirowania naczynia n₀. Wyniki pomiarów' zanotować w tabeli 1.