[实用新型]测定空气阻力系数的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测定空气阻力系数的装置，它属于一种实验测定装置。

背景技术

空气阻力系数的测定，对于计算各种飞行器和汽车在空气中运动时所受到的空气阻力大小的计算具有重要意义，对于飞行器和汽车的外形设计也具有重要的参考价值。目前对于空气阻力系数的测定，大多采用风洞实验来测量，但此法成本太高，不便于推广。中国专利97104627.1 公开了一种测定空气阻力系数的方法，但是这种方法测定的结果仅局限于该实验中所采用的汽车类型所受空气阻力系数的大小，并不能反映空气阻力的本质属性。而且，这种测定方法并不能反映空气压强对空气阻力系数的影响。

发明内容

   本实用新型的目的在于提供一种简便，快捷同时能准确测定不同压强下空气阻力系数的装置。克服了现有技术的不足之处。

本实用新型发明的技术方案如下：测定空气阻力系数的装置，包括圆柱形容器，摄像装置，单摆，气压监控仪，计算机，电磁继电器控制装置，真空泵。其中，圆柱形容器为一个：有盖、密封性好、透明度高的容器；单摆由 铁架台，铁球，尼龙线组合而成；计算机安装有视频处理和数据分析软件，并通过数据传输线与容器内的摄像装置和电磁继电器控制装置相连；铁球为表面光滑的圆球；圆柱形容器的盖子上配有与大气相通的阀门和与真空泵相通的阀门；真空泵通过导管与阀门相连；气压监测仪通过数据传输线与压强传感器相连；圆柱形容器的盖子可以通过固定开关实现打开或关闭状态。

    通过真空泵可以调节和设定密闭容器内的气压，气压监测仪和压强传感器装置可以对密闭容器内的气压实时监测，保证实验数据和结果的可靠准确。摄像装置和计算机组合，可以将铁球阻尼衰减过程完整精确地记录下来，结合相关视频处理软件，可以得到实验测量所需得准确数据便于分析。继电器控制装置和计算机组合，能够控制铁球运动的开始和结束，有利于提高该测量装置的自动化程度。实验数据的处理和分析采用的是数学函数拟合的方法，保证了测量结果的可靠性和精确性。

    测量装置的容器要求密闭性好，以保证容器内气压的稳定，容器壁的透明度高是为保证摄像装置记录铁球的振幅衰减图像时有较高的清晰度，以便得到更加准确的实验数据，保证测量结果的精确度。选择铁球在空气中做阻尼振动的运动模型作为测量装置的理论基础，以便于利用阻尼振动与空气阻力之间的相关物理规律，同时阻尼振动的现象直观，相关物理数据便于测量，便于得到准确的实验结果。摄像装置和计算机的组合能够通过其图像放大功能对铁球做阻尼振动时其振幅的微小变化实时记录和观察。通过容器盖上的两个阀门和真空泵组合，能够对容器内气压的升降方便快速调节。通过容器外壁上的固定开关，能够实现容器盖打开和闭合状态的转换，便于对容器内相关实验装置的调整和更换，提高了装置的适应性。

本实用新型的优点如下：能准确设定和控制空气的压强，并对不同气压下的空气阻力系数进行测定，结构简单，操作简便。

附图说明

 图1 是本实用新型发明的结构示意图

1--真空泵    2--导管   3—数据线接头  4-- 阀门   5--压强传感器  6--容器盖子  7—圆柱形容器  8--摄像装置  9--铁架台  10--数据传输线   11--电磁继电器  12--铁球  13--尼龙线  14--气压监测仪  15--计算机  16--固定开关 。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型发明进行进一步说明：

本装置的结构图参见图1：测定空气阻力系数的装置，包括一个圆柱形容器（7），摄像装置（8），单摆，气压监测仪(14)，计算机(15)，电磁继电器控制装置(11)，真空泵(1)。其中，圆柱形容器（7）为有盖、密封性好、透明度高的容器；单摆由铁架台（9），铁球（12），尼龙线（13)组合而成；计算机(15)安装有视频处理和数据分析软件，并通过数据传输线(10)与容器内的摄像装置(8)和电磁继电器控制装置(11)相连； 铁球（12）为表面光滑的圆球 ；圆柱形容器的盖子(6)上配有与大气相通的阀门(4)和与真空泵相通的阀门(4)；真空泵(1)通过导管与阀门(4)相连；气压监测仪(14)通过数据传输线(10)与压强传感器(5)相连；圆柱形容器的盖子(6)可以通过固定开关(16)实现打开或关闭状态。

 本实验装置的工作原理和过程是：先通过气压测量仪（14）设定所要测定空气的压强值，然后启动真空泵（1），开启与真空泵相连的阀门（4），控制密闭容器（7）内的压强，当压强达到设定值后，关闭真空泵（1）和阀门（4）的开关。通过计算机（15）控制电磁继电器装置（11），使与铁球（12）相连的尼龙线（13）偏离竖直方向一定角度，且铁球（12）处于稳定状态，然后开启摄像装置（8），同时通过计算机（15）关闭电磁继电器（11）的电源，使铁球（12）开始做低阻力下的阻尼振动，通过摄像装置（8）记录下振幅的衰减情况。将拍摄的视频资料用计算机（15）中的视频处理软件处理，得到振幅随时间衰减的数据。将这些数据记录下来，结合阻尼振动的相关物理规律和数学函数拟合的方法，可以计算出此种气压下的空气阻力系数大小。 若要测量其他压强下的阻力系数，只需分别调节与大气相通的阀门（4）和与真空泵相通的阀门（4），调整到设定的压强后，然后重复上述操作即可。