[发明专利]一种摆动旋转柱体水动力实验装置

说明书

本发明属于实验设备技术领域，具体涉及的是一种适用于各类水池的摆动旋转柱体水动力实验装置。一种摆动旋转柱体水动力实验装置：柱体6与左侧联轴器连接，空心管4套在联轴器上，在空心管上方与可旋转电机7相连，可旋转电机分别与上方的第一伺服电机1、左侧的第二伺服电机2和右侧的中空转台3连接。本发明构造简单，易于加工制造且便于安装；可以应用于各类水池中，以开展摆动旋转柱体的水动力与精细流场测试实验；还可以根据实验需求更换不同形式的柱体，以进行一系列的实验对比研究；并且能够在没有外界来流情况下通过柱体摆动和旋转产生马格努斯效应。

技术领域

本发明属于实验设备技术领域，具体涉及的是一种适用于各类水池的摆动旋转柱体水动力实验装置。

背景技术

柱体绕流问题由来已久，一直是人们研究的重点。其中，柱体因为旋转而引起的轨迹偏转问题早在17世纪就被人们发现并正确推测了产生这种现象的原因，这些现象包括网球、足球、乒乓球旋转时的运动轨迹，步枪子弹轨迹的偏差等。在1852年德国科学家马格努斯对这一现象进行了详细描述，解释了旋转物体轨迹偏转的原因，所以以其名字命名。这一现象发生的原因就是随着物体的旋转，物体一侧的流体因为旋转方向与来流方向相同而加速，由伯努利方程可知其压强减小，另一侧流体因为方向不同而减速，进而压强增大，物体会因为两侧流体速度不同而产生一个和来流方向不同的压力差，这一压力差导致了物体轨迹发生了偏转。国内在80年代后开始了旋转圆柱以及马格努斯效应问题的研究，除了研究旋转圆柱的理论计算问题，也开始了对其应用的研究。而目前对其进行的实验室内实验研究都是在有来流情况下进行的，本专利发明了一种摆动旋转柱体水动力实验装置，能够在没有外界来流情况(如拖车牵引或循环水流等)下通过柱体摆动和旋转产生马格努斯效应。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种易于生产制造，使用和操作方便，能够获得摆动旋转柱体水动力性能的摆动旋转柱体水动力实验装置。

为实现本发明的目的，采用的技术方案是：

一种摆动旋转柱体水动力实验装置：柱体6与左侧联轴器连接，空心管4套在联轴器上，空心管上方与可旋转电机底座7相连，可旋转电机底座分别与上方的第一伺服电机1、左侧的第二伺服电机2和右侧的中空转台3连接。

所述联轴器包括万向节9，连接杆8和直角传动联轴器5。

所述第一伺服电机1固定在可旋转电机底座7上，第一伺服电机的输出轴10通过联轴器与柱体6连接。

所述第二伺服电机2固定在中空转台3上，第二伺服电机的输出轴上固定一个齿轮，该齿轮与可旋转电机底座7下固连的大齿轮啮合。

所述空圆管4固定在可旋转电机底座上；中空转台通过四根螺栓与正上方的三分力传感器固连，传感器上方与水池池壁或水池拖车固连。

本发明的有益效果是：

本发明构造简单，易于加工制造且便于安装；可以同时通过两个伺服电机及其转速控制系统按照各种周期函数等规律来自动调节柱体的摆速与转速，应用于各类水池中，以开展摆动旋转柱体的水动力与精细流场测试实验；还可以根据实验需求更换不同形式的柱体，包括改变直径、长度、横截面形状或表面粗糙度等，以进行一系列的实验对比研究；且能够在没有外界来流情况(如拖车牵引或循环水流等)下通过柱体摆动和旋转产生马格努斯效应。

附图说明

图1为一种摆动旋转柱体水动力实验装置的示意图。

图2为一种摆动旋转柱体水动力实验装置的正视图。

图3为一种摆动旋转柱体水动力实验装置的俯视图。

图4为一种摆动旋转柱体水动力实验装置的侧视图。

图5为一种摆动旋转柱体水动力实验装置的剖面示意图。

具体实施方式