آزمایشگاه مکانیک سیالات و هیدرولیک

معرفی:

تجهیزات این آزمایشگاه توسط دانشجویان مقطع کارشناسی در راستای آموزش آن‌ها مورد استفاده واقع می‌گردد.

آزمایشهای استاندارد:

تجهیزات این آزمایشگاه توسط دانشجویان مقطع کارشناسی در راستای آموزش آن‌ها مورد استفاده واقع می‌گردد.

تجهیزات:

دستگاه نمایش تئوری رابطه برنولی

برای سیال غيرلزج و تراکم ناپذیر با چگالي ثابت و با صرف‌نظر از افت جریان، براي جريان پايدار (steady)، معادله برنولی در امتداد يك خط جريان را می‌توان به ‌صورت زیر نوشت:

در رابطه فوق g شتاب ثقل، γ وزن حجمي سیال، V1 و V2 سرعت جریان در دو نقطه اختیاری 1 و 2، P1 و P2 فشار در نقاط 1 و 2،  و Z1 و Z2 ارتفاع نقاط 1 و 2 از تراز مبنا می‌باشند. کاربرد این دستگاه تحقیق در صحت رابطه برنولی در جریان آب از لوله با مقطع دایروی غیرمنشوری می‌باشد. این دستگاه شامل یک لوله بوده که سطح مقطع آن به تدریج کاهش یافته و سپس دوباره افزایش می‌یابد تا به قطر اولیه برسد.

برای اندازه‌‌گیری ارتفاع معادل فشار در طول قسمت همگرای لوله چند پیزومتر در فواصل مختلف از گلوگاه نصب شده است. همچنین یک لوله پیتو جهت اندازه‌‌گیری مجموع ارتفاع معادل فشار و سرعت نیز در این دستگاه تعبیه گردیده است.

دستگاه نمایش تئوری رابطه برنولی
دستگاه نمایش تئوری رابطه برنولی

دستگاه بررسی منحنی مشخصه پمپ گریز از مرکز (با دور متغیر)

در ساخت و مطالعه آزمایشگاهی باید شروط تشابه هندسی و دینامیکی رعایت شود. در این دستگاه با اتصال دستگاه به مخزن میز هیدرولیکی و با بهره‌گیری از سیستم کنترل الکترونیکی دستگاه، امکان تغییر دور الکتروپمپ و قرائت مستقیم هد و دبی در قسمت‌های مورد لزوم آزمایش امکان‌پذیر می‌گردد.

مشخصات الکتروپمپ:

دبی: 15 الی 70 لیتر بر دقیقه

هد ماکزیمم: 20 متر

سرعت دورانی: 2800 دور بر دقیقه

دستگاه بررسی منحنی مشخصه پمپ گریز از مرکز (با دور متغیر)
دستگاه بررسی منحنی مشخصه پمپ گریز از مرکز (با دور متغیر)

میز هیدرواستاتیک و خواص سیال

این دستگاه به منظور مشاهده برخی از خواص سیال و آزمایشات هیدرواستاتیک می‌باشد که شامل برخی تجهیزات مانند بارومتر، هیدرومتر، ویسکومتر ساچمه‌ای، سطح‌سنج و… می‌باشد. برخی از آزمایشات قابل انجام توسط این دستگاه عبارتند از: تعیین چگالی و وزن مخصوص سیال، اصول استفاده از یک هیدرومتر، مویینیگی در لوله‌ها، روابط هد جریان، اندازه‌گیری ویسکوزیته سیال و … می‌باشد.

میز هیدرواستاتیک و خواص سیال
میز هیدرواستاتیک و خواص سیال

دستگاه گردابه‌های آزاد و اجباری

هدف از استفاده از این دستگاه آشنایی دانشجویان با  جریان گردابه‌ای و نحوه تشکیل آن می‌باشد. این دستگاه توانایی تولید گردابه‌های اجباری با سرعت‌های دورانی متفاوت را دارد.

دستگاه گردابه‌های آزاد و اجباری
دستگاه گردابه‌های آزاد و اجباری

دستگاه فشار هیدرواستاتیک

در آزمایشگاه هیدرولیک برای اندازه‌گیری مرکز فشار هیدرواستاتیک از این دستگاه که دارای صفحۀ ربع دایره می‌باشد و با استفاده از وزنه‌های مختلف مرکز فشار تعیین می‌گردد.

دستگاه فشار هیدرواستاتیک
دستگاه فشار هیدرواستاتیک

دستگاه ضربه جت

به منظور اندازه‌گیری نیروی جت آب و بررسی اثر نوع صفحه و زاویه آن، از این دستگاه استفاده می‌شود تا دانشجویان با کاربرد رابطه مومنتوم که در سیالات با آن آشنا شده‌اند، آشنا گردند.

دستگاه ضربه جت
دستگاه ضربه جت

افت در زانویی‌ها و خم‌ها

انرژی سیال هنگام عبور از اتصالات مختلف افت می‌کند، که این افت انرژی با توجه به نوع اتصال موجود در مسیر جریان متفاوت است. تحقیقات نشان داده که میزان افت انرژی سیال هنگام عبور از اتصالات مختلف، با هد سرعت سیال (V2/2g) متناسب است؛ که این رابطه به ‌صورت زیر تعریف می‌شود:

 

که در آن hL افت هد سیال، V سرعت سیال در داخل لوله و K ضریب افت اتصالات است.

این دستگاه شامل یک سیستم جریان بوده که مجموعه‌ای از اتصالات مختلف در آن موجود است. جهت اندازه‌گیری افت هد آب در هر یک از اتصالات، قبل و بعد از اتصالات مذکور مانومتر‌هایی نصب گردیده است. این اتصالات شامل چهار نوع زانویی مختلف، بازشدگی و تنگ‌شدگی می‌باشند. همچنین دو فشارسنج برای اندازه‌گیری افت هد آب ناشی از حضور  شیر دریچه‌ای در مسیر جریان (به ازاي مقادير مختلف بازشدگي شیر دریچه‌ای) در سیستم تعبیه شده است.

افت در زانویی‌ها و خم‌ها
افت در زانویی‌ها و خم‌ها

دستگاه ارتفاع متاسنتر

هر جسم شناوری که مرکز ثقل آن پایین‌تر از مرکز شناوری (مرکز حجم سیال جابه‌جا شده) باشد، دارای تعادل پایدار است. برخی اجسام شناور حتی وقتی مرکز ثقل آن‌ها بالاتر از مرکز شناوری باشد نیز در تعادل پایدار هستند. این دستگاه از یک محفظه مکعب مستطیلی روباز تشکیل شـده که به عـنوان جسم شناور از آن استفاده می‌شود. برروی این دستگاه وزنه متحرکی نصب شده که می‌تواند به‌صورت افقی، در طرفین محور عمودی دستگاه حرکت نماید. با حرکت این وزنه به طرفین کل دستگاه منحرف می‌شود. مقدار زاویه انحراف با استفاده از شاخص مدرج شده برروی محور افقی قابل اندازه‌گیری است. بر روی محور عمودی دستگاه نیز یک وزنه متحرک قرار دارد که با تغییر موقعیت این وزنه می‌توان مرکز ثقل جسم را جا­به‌جا کرد.

دستگاه ارتفاع متاسنتر
دستگاه ارتفاع متاسنتر

فلوم آموزشی 5/5 متری شیب‌پذیر و تجهیزات جانبی

از این دستگاه به منظور انجام آزمایشات هیدرولیک مانند جریان پشت دریچه‌ها، پرش هیدرولیکی، جریان عبوری از روی برآمدگی و دیگر آزمایشات هیدرولیک استفاده می‌شود. این دستگاه که متصل به یک میز هیدرولیکی می‌باشد تجهیزات جانبی مانند روتامتر، لوله پیتو، برآمدگی‌های مختلف، دریچه نواری و دریچه قطاعی می‌باشد.

فلوم آموزشی 5/5 متری شیب‌پذیر و تجهیزات جانبی
فلوم آموزشی 5/5 متری شیب‌پذیر و تجهیزات جانبی

دستگاه روزنه و فوران آزاد

روزنه‌ها یکی از سازه‌های مهم و پرکاربرد در پروژه‌های آبی می‌باشند. یکی از مهم‌ترین موارد استفاده از این سازه در بدنه سد‌های بتنی جهت آبگیری از ترازهای مختلف سد می‌باشد.

با استفاده از معادله برنولی سرعت جت خروجی از روزنه را می‌توان از رابطه زیر به‌دست آورد:

با قراردادن V در رابطه پرتابه آزاد (فیزیک مکانیک)، که برای ذرات آب صحیح می‌باشد. می‌شود این دستگاه شامل یک محفظه استوانه‌ای بوده که روزنه در دیواره‌ی این محفظه قرار گرفته است. هد آب مورد نیاز در آزمایش با استفاده از لوله سرریز نصب شده در محل ورودی آب به مخزن (محفظه استوانه‌ای) تنظیم می‌شود. در واقع با حرکت دادن این لوله به سمت بالا و پایین هد آب مورد نیاز تنظيم می‌شود. برای جلوگیری از متلاطم شدن جریان در مخزن از یک تیغه عمودی که در کف مخزن قرار گرفته استفاده شده است. جهت اندازه‌‌گیری موقعیت جت آب خروجی از روزنه، در محل خروجی جت آب دستگاهی متشکل از یک صفحه و 8 میله قرار گرفته است. با مماس کردن نوک میله ها بر جت آب خروجی و ثبت موقعیت میله‌ها روی کاغذی که برروی صفحه مذکور قرار می‌گیرد، پروفیل جت آب خروجی از روزنه به‌دست می‌آید.

دستگاه روزنه و فوران آزاد
دستگاه روزنه و فوران آزاد

دستگاه تخلیه روزنه

هدف از آزمایش با این دستگاه اندازه‌گیری دبی خروجی از یک روزنه، به‌دست آوردن ضرایب سرعت، فشردگی و تخلیه و مقایسه زمان لازم برای تخلیه طبیعی یک مخزن از طریق یک روزنه با زمان تئوری آن برای ارتفاعات مختلف می‌باشد.

این دستگاه شامل یک محفظه استوانه‌ای شفاف بوده که روزنه‌های مورد استفاده در آزمایش در کف این محفظه نصب می‌شود. یک لوله سرریز جهت تخلیه آب اضافی در مخزن قرار دارد. دو مانومتر نیز برای اندازه‌‌گیری هد آب در مخزن و همچنین هد سرعت (با استفاده از لوله پیتو) بر روی این دستگاه نصب گردیده است. جهت جلوگیری از متلاطم شدن جریان، در محل ورودی جریان به محفظه از اسفنج استفاده شده است. در محل خروجی جت آب از روزنه دستگاهی جهت اندازه‌‌گیری قطر جت خروجی نصب گردیده است.

دستگاه تخلیه روزنه
دستگاه تخلیه روزنه

مجموعه آزمایش سرریزهای لبه تیز

هدف از این آزمایش آشنایی با سرریزهای لبه تیز مستطیلی و مثلثی، به‌دست آوردن رابطه تجربی بین دبی جریان و هد آب روی سرریز و بررسی ضریب تخلیه می باشد. یکی از وسایل اندازه‌گیری دبی جریان در کانال، سرریز‌ها هستند. سرریز‌ها به دو نوع کلی سرریزهای لبه تیز و لبه پهن تقسیم‌بندی می‌شوند. سرریزهاي لبه تیز عموماً از یک صفحه قائم کار گذاشته شده در مسیر جریان تشکـیل شـده‌اند که دارای لبه و تاجی نسبتـاً تیز در بالا (محـلی که آب از روی آن عبـور می‌کند) هستند. این سرریزها بر مبنای شکل به سرریز‌های مستطیلی، مثلثی، ذوزنقه‌ای، دایره‌ای، سهموی و … تقسیم می‌شوند. در این آزمایش سرریز‌های مستطیلی و مثلثی مورد آزمایش قرار می‌گیرند.

مجموعه آزمایش سرریزهای لبه تیز
مجموعه آزمایش سرریزهای لبه تیز

دستگاه عدد رینولدز

برای تعیین رژیم جریان یک سیال تراکم ناپذیر از شاخصی به نام عدد بدون بعد رینولدز استفاده می‌شود. این عدد به‌صورت نسبت نیروهای اینرسی به نیروهای ناشی از لزجت در نظر گرفته می‌شود. این دستگاه شامل یک محفظه استوانه‌ای بوده که آب پس از ورود به آن از طریق دهانه شیپوری به لوله عمودی آزمایش وارد می‌شود. جهت آرام کردن جریان ورودی به محفظه استوانه‌ای و جـلوگیری از ایجاد تلاطم از گوی‌های شیشه‌ای استفاده شده است. همچنین مخزن رنگ برای تزریق ماده رنگی جهت مشاهده نوع جریان، در بالای محفظه استوانه‌ای قرار گرفته است. قطر لوله مشاهده جریان 1سانتی‌متر است.

دستگاه عدد رینولدز
دستگاه عدد رینولدز

دستگاه نیروی شناوری

همان‌طور که در شکل مشاهده مي‌شود اين دستگاه در واقع يک ترازوي وزني است، که داراي دو مقياس اندازه‌گيري (250 گرم و 1000 گرم) مي‌باشد. اندازه‌گيري بر اساس هر يک از مقياس‌هاي مذکور با تغيير محل قرار‌گيري اهرم مقياس امکان‌پذير خواهد بود. براي انجام اين آزمايش از دو وزنه استوانه‌اي شکل توپر و تو خالي (سطلي شکل) استفاده مي‌شود. اين دو وزنه به گونه‌اي طراحي شده‌اند که حجم استوانه توپر برابر با حجم فضاي خالي استوانه توخالي است.

دستگاه نیروی شناوری
دستگاه نیروی شناوری

مستندات:

اطلاعات تماس:

مدیر آزمایشگاه: آقای دکتر محمد راعی
کارشناس مسئول: خانم مهندس مریم پژوهی
شماره تماس:‌
ساعات کار آزمایشگاه: 16:00-8:00
مکان: دانشکده مهندسی عمران

فعالیتهای آزمایشگاه: