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1、伯努利定律實驗(Bernoulli^LawExperiment)胡裕民編寫一・實驗目的：1.驗證在風洞(windtunnel)中的總壓力P©為定值。2.驗證伯努利定律(Bernoulli'sLaw)。3.固定氣流速率下量測Fw、比與a的函數關係。原理介紹：1738年瑞士物理學家DanielBernoulli(1700-1782)在所發表的“Hydrodynamic"—書中首次提出伯努利方程式一說明流體(fluid)的速度、壓力以及高度之間的關係。此伯努利方程式的提出被視為往後氣體動力學研究的開堤一理想的流體在流
2、線型的流動(laminarflow)中，會滿足下列的伯努利方程式:(1)P(+—pv24-pgy=constant2其中Pmp、v、y分別為流體的靜態(static)壓力、密度、速度以及高度。在大約相同高度下,eq」可簡化表示為:P(+-pv2=Ptst2厂uconstant氣體流動時由於不可壓縮性此說明在一樣高度下，總壓力P®無論在何處均相同。在本實驗中，風洞沿著氣體流動方向的截面積(cross-sectionarea)逐漸地減少。(incompressibility),因此不同截面積處的流動速率將不同，此可
3、由連續方程式(equationofcontinuity)來表示:將eq・3代入eq.2可得:VaP-A=^
4、-v0-A()其中AP=Plol-Ps(,AP稱之為動態壓力QP二Ptot-Pst)o本實驗第一部分是利用風洞裝置來量測不同位置(亦即有不同的截面積)處的壓力,驗證在一樣高度下，總壓力P®無論在何處均相同；並驗證在eq.(4)中a/APA為一常數,亦即驗證伯努利定律(Bernoulli^Law)o另外,流體力學可應用在飛機機翼的設計。氣流作用在機翼的力量可分為兩部分(如圖一所示)：平行於流動方向的部分稱之
5、為阻力(drag)Fw,垂直於流動方向的部分稱之為升力(lift)Fao此兩部分的力量均與theangleofattacka有關。實驗的第二部分,是在固定氣流速率下量測Fw、比與a的函數關係。當我們將Fa與Fw的函數關係作圖(曲線參數a),可以得到機翼的polarcurve,它在飛行品質上是相當重要的數據。LETEleadingedgetrailingedgechordlinemeancamberlinecgangleofattackstraightlineconnectingtheleadingandtrai
6、lingedgescurverepresentingtheaveragedistancebetweentheupperandlowersurfacesanglebetweentheincidentflowandthechordline圖—三.實驗裝置：1.實驗儀器：a.排吸風扇組(Suctionandpressurefan,噴嘴頭100mm,球體直徑7.5cm)x1b.風洞(Windtunnel,15x15x50(cm))x1c.風洞量測滑車(Measurementtrolleyforwindtunnel)x1
7、d.升力平衡器(liftbalance,-1.0N-+2.0N.・16°〜+16°)x1機翼(Airfoil,225mmx145mm*33mm,0.032m2)扇形動力計（Sectordynamometer,測量範0.65N、刻度0.01N)g.壓力頭(Pressurehead,直徑8mm)x1h.精密壓力計(Precisionmanometer,量測範圍0〜310Pa、刻度5Pa)x1i.多向夾(multiclamp)x12.基本裝置參考圖：（第一部分：圖二，第二部分：圖三）廠+1弟后I€信I圖二圖三圖四1.
8、實驗第一部分基本架設步驟：a.先檢查實驗儀器有無數量短缺或損壞情事，有則報告實驗助教。b.將風洞以及風扇等儀器架設如圖二所示。將風扇放入排風噴嘴，使得在實驗進行當中空氣流動通過風洞o注意在前端吸入口以及後端風扇排風口各一公尺距離內淨空，以確保空氣流入風洞內不會產生紊流(turbulence)oc.將精密壓力計以及壓力頭與量測滑車連接如圖二所示。d.將量測壓力的壓力頭調整高度，使其高於斜坡最高處約2公分。e.利用軟管將壓力頭與精密壓力計右端的軟管相連接(用以量測總壓力)，並確定精密壓力計為水平狀態。2.實驗第二部
9、分基本架設步驟：a.將風洞以及風扇等儀器架設如圖三所示。將風扇放入排風噴嘴，使得在實驗進行當中空氣流動通過風洞o注意在前端吸入口以及後端風扇排風口各一公尺距離內淨空，以確保空氣流入風洞內不會產生紊流(turbulence)ob.將升力平衡器置於量測滑車上，如圖三所示。C.將扇形動力計固定於前端吸入口處，並將扇形動力計與量測滑車的掛鉤連接。L實驗步驟：（第一部分）a.將風扇打開，並調至最
