[发明专利]测量压强分布的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量技术，尤其涉及一种测量压强分布的方法及装置。

背景技术

液体在运动的时候，其内部的局部运动轨迹通常带有一定的随机性，运动轨迹的曲线成分会导致液体局部产生惯性离心力，从而形成不同的压强分布。由于压强分布会对周围环境产生相应影响，因此需要针对液体研究其运动时的内部压强分布情况。

近年来，在海洋开采和水利建设领域，对液体运动时产生的内部压强分布的研究不断扩展和加强，但是目前仅仅是通过一些物理实验室对液体运动做定性演示实验，不能定量及精确测量转动液体内部压强的具体分布，而且操作繁琐、演示效果不佳。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题与缺陷，本发明提供一种测量压强分布的方法及装置，通过本发明，能够定量测量转动液体内部的压强分布。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种测量压强分布的方法，其包括：

在充满待测液体的容器中设置运动杆，以所述容器中心线的垂直线为旋转轴，驱动所述容器按照设定角速度旋转；

采集所述运动杆距离旋转轴的距离和容器旋转角速度；

基于该距离、角速度、待测液体的初始密度、运动杆的宽度和质量，计算所述待测液体因所受惯性离心力所产生的压强。

更进一步地，所述容器为柱形容器，所述运动杆为柱形运动杆。

更进一步地，所述旋转轴至所述容器的左右两表面的距离相等。

更进一步地，所述的测量压强分布的方法还包括：根据计算得到的压强数据，分析待测液体因所受惯性离心力所产生的压强分布。

更进一步地，所述的测量压强分布的方法，还包括：将所述压强分布呈现给用户。

本发明还提供一种测量压强分布的装置，其包括：

容纳待测液体的容器；

设置在所述容器所容纳的待测液体中的运动杆；

与所述容器连接且用于驱动容器旋转的驱动单元的，且所述驱动单元的中心轴垂直于所述容器的中心线；

设置在所述容器周围且适于采集所述运动杆距离所述中心轴的距离和容器旋转角速度的采集单元；

单片机控制器，包括：分别连接于所述采集单元和驱动单元的数据接口；适于与所述驱动单元交互命令和参数的信息交互单元；基于采集单元提供的距离、旋转角速度以及待测液体的初始密度、运动杆的宽度和质量参数，计算所述待测液体因所受惯性离心力所产生压强的运算器；与所述运算器相连接，供设置待测液体的初始密度、运动杆的宽度和质量参数的参数设置单元。

更进一步地，所述容器为柱形容器，所述运动杆为柱形运动杆。

更进一步地，所述驱动单元的中心轴至所述容器的左右两表面的距离相等。

更进一步地，所述的测量压强分布的装置还包括：与所述单片机控制器连接的显示器。

由本发明上述方案可以看出，本发明通过在充满待测液体的容器中设置运动杆，并以容器中心线的垂直线为旋转轴，按照设定角速度驱动容器旋转；采集运动杆距离旋转轴的距离；并基于该距离、待测液体的初始密度、运动杆的宽度和质量，计算出转动液体内部的压强分布，因此本发明能够定量测量转动液体内部的压强分布。

另外本发明操作简单，通过其能够生动形象地做演示实验；本发明的测量压强分布的装置可以用作实验仪器，或相关研究领域的基础实验设备。

附图说明

图1是本发明中的一种测量压强分布的方法的流程图;

图2是本发明中的一种测量压强分布的方法中所构建的压强测量模型；

图3是本发明中的一种测量压强分布的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明专利的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明专利作进一步地详细描述。

液体在旋转的时候会受到惯性离心力的作用。在惯性离心力的作用下，液体内部会产生挤压，进而导致液体内部产生惯性离心力压强。因为惯性离心力压强主要体现在与旋转轴垂直的平面上，故取半径r处的少量液体作为受力分析对象，设所取液体的质量为m，液体的原始密度为ρ₀，液体旋转角速度为w，所需的向心力为F，则F满足：

F＝mw²r   公式1

在离心力的作用下，液体内部会产生惯性离心力压强，设半径r处的惯性离心力压强为p_r,则p_r满足以下关系式：

P_r＝ρ_r(w²r)r   公式2