[实用新型]流动图形演示仪

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种水力学及流体力学实验教学演示仪。

背景技术

在水力学及流体力学教学中，由于一些流体流动现象的不可见性，使学生对一些流体流动的规律和特性感到抽象，而难以理解。因此，常将一些流动现象及其规律可视化。流动图形演示仪就用于此目的。目前，用于教学的流动图形演示仪存在以下问题：不能演示低雷诺数的流动图形，制作繁琐、易串水、漏水影响演示效果，维修困难，使用寿命短。

发明内容

为了解决现有流动图形演示仪存在的问题，本实用新型提供一种组装式流动图形演示仪，该演示仪能清晰地演示高、低雷诺数的流动图形，不串水，制作简便，维修方便，使用寿命长。

本实用新型解决问题的技术方案：

1、实现了低雷诺数流动图形的演示

演示高雷诺数流动图形的示踪气体是用自吸掺气，即在流体入口处将断面缩小形成喉颈、使流体的动能增大、压能降低而产生负压，气体从喉颈的小孔被吸入。而低雷诺数流动时速度慢、动能低、压能高气体不能被吸入。本实用新型配有专用示踪气体产生设置，用于演示低雷诺数的流动图形，并加大演示流道的宽度以演示卡门涡街的形成及发展过程，通过流量的调节使流体的雷诺数Re达40。实验表明当雷诺数Re为50-300时，漩涡从物体上脱落是有周期性规律的，其中Re在50-150的范围内涡街较稳定，当Re>300时漩涡开始出现随机性脱落，随着Re继续加大，漩涡脱落的随机性也增大，最后形成紊流。在自然界中常看到卡门涡街现象，如水流过桥墩、风吹过烟囱等都可形成卡门涡街，卡门涡街在某种条件下会引起结构物的破坏。

2、改造演示仪的结构及加工工艺，增加量测装置

现有流动图形演示仪的演示板为整体式，其构件全部用有机玻璃制件粘结构成。演示图形流道与两侧的泄流通道为6mm狭缝通道，用四根1m多长的有机玻璃条与壁面粘结隔成3个并列通道，演示通道内的整流构件采用多根制作规则的有机玻璃细条粘结组成。构件制作繁琐、粘结操作不便、粘结点多，很难粘牢，粘结处常开裂、出现严重的串水、漏水、难以修复，影响演示效果，使用寿命短。

本实用新型流动图形演示仪为台式，由自循环供水系统、量测设置及四块6mm狭缝通道演示板构成。其特征是每块演示板由3个组件构成，用法兰盘(8)连接，见图1。

组件I，位于流道的进口端，设喉颈(2)、掺气孔(3)、示踪气体产生设置(14)用于流体的掺气，在扩大段安装多孔板(4)、(5)，二块孔板的孔径由中心向两侧逐渐增大，孔板(5)较孔板(4)的孔径小，在直段安装多根导流管(7)、细钢丝网(9)。流体通过(4)、(5)、(7)、(9)的整流，使流体的品质比现有仪器得到进一步提高。

组件I，全部用不锈钢材料采用焊接，易加工、坚固耐用、长期不需维修，使用寿命长。

组件II，位于组件I的出流端，用法兰盘(8)与组件I连接，设图形流道(11)演示构件(10)、导流构件(12)。演示构件(10)设圆柱体、机翼、突然缩小与突然放大、逐渐缩小与逐渐放大四种演示内容，其流量均可调控和量测。机翼演示板装有量测机翼迎角的角度盘。

组件II用透明有机玻璃粘结，因为是单流道，仅在流道二侧粘接，操作方便，粘结牢固不易开裂。

组件III，位于组件II的出流端，为泄流通道(13)，用法兰盘(8)与组件II连接，杜绝了与演示通道的串水。组件III用透明有机玻璃制件粘结。

组装式结构易拆装，维修方便，维修工作量很少，使用寿命长。

附图说明

下面结合附图和实施对本实用新型进一步说明。

图1是演示板的示意图

图中1.接水盒、2.流道收缩喉颈、3.吸气孔、4.导流孔板、5.导流孔板、6.导管固定板、7.导流管、8.法兰盘、9.细钢丝网、10.突然缩小与突然放大演示构件、11.图形流道、12.导流构件、13.泄流通道、14.示踪气体产生设置

I.掺气及整流组件，II.演示流道组件，III.泄流通道组件

具体实施方式

图1是除去面罩后的突然放大与突然缩小演示板的正视结构示意图。当演示高雷诺数流动时，流体通过喉颈(2)、吸气孔(3)将气体吸入。在演示低雷诺数流动时将示踪气体产生设置(14)的输气管与吸气孔(3)连接。