[实用新型]一种用于产生流体贝纳德对流现象的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种教学实验装置，特别涉及一种用于产生流体贝纳德对流现象的实验装置。

背景技术

贝纳德（Benard）对流旨在上板保持恒温，下板均匀加热水平容器中薄层液体，若上下温差超过某一临界值，液体中突现类似蜂房的六边形网格，液体的传热方式由热传导过渡到了对流，每个六角形中心的液体向上流动，边界处液体向下流动。这是对流与抑止因素（黏性和热扩散）竞争的结果。它是液体结构中的一种特殊流体现象。

贝纳德对流现象不仅在日常生活中很常见，而且在自然界中也普遍存在，比如引起天气和气候变化的大气环流，海洋环流等。同时该对流现象也是研究非平衡对流的稳定性及其非线性动力学特性的典型模型之一。

因此从理论上来看，它对耗散系统中非线性现象的精细研究提供理想的模型，并且可以对湍流的发生机理产生进一步认识。从实用的观点来看，大到可以提高人们对星际、海洋、大气中热对流的认识，小到可以利用Benard对流机理发明一些新的技术和成果。比如，清华大学微机电系统工程研究所结合Benard对流机理和分子生物学技术，发明出一种微型Benard聚合酶链锁反应晶片。中国科学院冻土工程国家重点实验室基于Benard对流机理，用模型试验、数值模拟和现场的实体试验研究了碎石层具有降低其下地温的作用，并成功应用于冻土工程中。

有鉴于此，如何有效控制产生贝纳德对流现象成了亟待解决的问题。学者们也提出了许多关于产生贝纳德对流的实验方案，但是实验结果都不是很理想。究其原因，首先在于对贝纳德对流产生的机理没有形成系统的理论，其次，也是最重要的一点，直到目前为止，没有一套用来做贝纳德对流实验的精密仪器，影响了对贝纳德对流现象的研究。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于产生流体贝纳德对流现象的实验装置，该装置能够保证均匀加热，实验过程准确可靠，实验结果可清晰观察。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于产生流体贝纳德对流现象的实验装置，包括一个底座，在底座上固定有支架，在支架上设有一个高度调节装置，高度调节装置下端连接有高度可调的透明活塞，在底座上对应透明活塞下方设有一个上端敞口的腔体，所述腔体内腔与透明活塞间隙配合，腔体底面为导热板，在导热板底面设有加热装置。

优选的是，所述支架包括立板，在立板的上下两端分别固定有上横板和下横板；所述支架通过下横板与底座固定，所述高度调节装置设在上横板上。

优选的是，所述高度调节装置为一去掉尺架的千分尺，千分尺的固定套管与支架固接，千分尺的测量螺杆下端螺纹连接所述透明活塞。

优选的是，在所述透明活塞上贯穿设有导液管。

优选的是，所述透明活塞和腔体的横截面为正方形。

优选的是，所述导热板为紫铜板。

优选的是，所述加热装置为一层电热膜。

优选的是，所述透明活塞和腔体四壁为有机玻璃制成。

优选的是，在底座上固定有下底板，所述腔体设在下底板上。

优选的是，在下底板上设有一卡槽，所述腔体底面和加热装置卡入卡槽内。

本实用新型的有益效果是：

1、能够确保均匀加热，不会造成由于加热不均而引起实验误差，实验产生的流体贝纳德对流现象通过透明活塞清晰可见。

2、腔体内加入的液体层厚度可以按照计算结果通过透明活塞和高度调节装置精确可调，实验过程准确可靠。

3、实验现象可以从上面清晰观察，能够提高人们对贝纳德对流现象的研究兴趣和理解程度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：底座1，支架2，下横板201，立板202，上横板203，螺孔204，千分尺3，导液管4，透明活塞5，腔体6，导热板7，加热装置8，下底板9，卡槽901。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所涉及的一种用于产生流体贝纳德对流现象的实验装置，包括一个底座1，所述底座1为不锈钢板制成，在底座1上固定有一个支架2。所述支架2包括一个立板202，在立板202的上、下两端分别通过螺栓固定有上横板203和下横板201。所述支架2通过下横板201与底座1使用螺栓固定。