[发明专利]伯努利原理教学演示仪

说明书

本发明公开的伯努利原理教学演示仪，属于流体动力学教学技术领域。本发明包括储水模块、高度调节射流模块、挡板模块。三个模块采用模块化拆卸结构。储水模块包括、储水槽、射流孔、水位调节孔、第一配合插槽、高度调节射流模块适配插槽；第一配合插槽与第二配合插槽适配；射流孔中部为条形，两侧为半圆形，条形宽度与对比孔直径相同，两侧为半径与对比孔半径相同的半圆形；水位调节孔位于储水槽底部。高度调节射流模块上设置有对比孔，外形适配高度调节射流模块适配插槽。挡板模块包括前挡板、侧挡板、底座、射流区、水位调节配合孔、横向刻度标尺、纵向刻度标尺、第二配合插槽；水位调节配合孔纵向孔径大于水位调节孔孔径。

技术领域

本发明涉及一种伯努利方程教学演示仪，属于流体动力学教学技术领域。

背景技术

伯努利原理的实质是理想流体的机械能守恒，它在一系列相关的工程问题上有着相当重要的应用价值，也是本科生学习《流体力学》课程过程中必不可少的一部分。学生在课堂学习过程中需要一种更加直观的教具表现伯努利方程的具体原理，更加清楚的掌握该教学内容。目前，现有技术中尚无直观表现伯努利方程具体原理的教具。

发明内容

本发明公开的伯努利原理教学演示仪的目的在于：提供一种更直观的伯努利原理演示教具，所述教具通过可调节、可观测的水位差H-h_i，利用伯努利原理寻得理论射流距离S，并通过所述教具实验得到的实际射流距离S′验证伯努利原理。本发明能够在课堂上进行伯努利原理理论与实验应用的同步教学，使学生对该项学习内容有更深刻的理解。

本发明目的通过下述技术方案实现。

本发明公开的伯努利原理教学演示仪，包括储水模块、高度调节射流模块、挡板模块。所述三个模块采用模块化拆卸结构。所述储水模块包括、储水槽、射流孔、水位调节孔、第一配合插槽、高度调节射流模块适配插槽；第一配合插槽与第二配合插槽适配；为了调节h_i，射流孔中部为条形，两侧为半圆形，条形宽度与对比孔直径相同，两侧为半径与对比孔半径相同的半圆形；水位调节孔位于储水槽底部。高度调节射流模块上设置有对比孔，该模块外形适配高度调节射流模块适配插槽。挡板模块包括前挡板、侧挡板、底座、射流区、水位调节配合孔、横向刻度标尺、纵向刻度标尺、第二配合插槽；为了便于水位调节孔拆卸，所述水位调节配合孔纵向孔径大于水位调节孔孔径。所述的对比孔和射流孔数量为i个。

作为优选，为了便于拆卸，节省空间，第一配合插槽与第二配合插槽适配部分为圆形。

作为优选，高度调节射流模块外形为阶梯型，与高度调节射流模块适配插槽适配部分为阶梯凸起的矩形，储水模块中高度调节射流模块适配插槽与所述阶梯凸起的矩形适配固定。

作为优选，所述的对比孔和射流孔数量i优选三个。

作为优选，储水模块、高度调节射流模块、挡板模块的制作材料为有机透明玻璃，造价便宜且便于观测。

作为优选，液体优选水。

本发明公开的伯努利原理教学演示仪的工作方法为：储水模块的储水槽中注满初始高度为H的液体，通过储水模块上的水位调节孔调整储水槽中的初始水位以调整水位差H-h_i，初始时刻高度调节射流模块位于高度调节射流模块适配插槽底部，对比孔与高度调节射流模块适配插槽壁面接触，对比孔与射流孔未联通，因此对比孔并未与储水模块内部流体联通，避免初始状态下产生液体射流。进行伯努利原理教学演示时，将高度调节射流模块向上推动，对比孔与射流孔联通，进而对比孔与储水槽内部流体联通，产生射流。通过对比孔与射流孔的接触位置调节高度h_i，其中i为对比孔的数量，进而调节水位差H-h_i，不同的水位差H-h_i会射出具有不同初始动能的液体，导致液体喷射距离S的不同。根据伯努利方程以及牛顿第二定律，对比孔h_i处与自由液面H处列伯努利方程，得到以下方程组：