[发明专利]一种用于机翼升力和表面流动的实验及模拟演示装置

说明书

本发明公开了一种用于机翼升力和表面流动的实验及模拟演示装置，包括：机翼模型、支撑机构、软管、多管压力计、有色烟雾、动力装置、快速接头和螺帽。通过该实验及模拟演示装置中的多管压力计可直观地展示所测机翼模型上下表面压力与大气压的压差，从而进行机翼升力原理实验和课堂模拟演示，而通过支撑机构不断增大机翼模型迎角，再结合有色烟雾流动显示技术，又可进行飞机失速实验和课堂模拟演示，将理论与实践相结合，大力提升实验及教学效果。该装置还具有测量、观察方便，易加工、成本低，便于组装，实验操作简单，携行性好等优点。

技术领域

本发明属于流体力学实验和教学领域，涉及到流体力学研究及教学的重要手段——实验、模拟演示，具体涉及一种流体力学实验及模拟演示装置。

背景技术

流体实验总体上包括流动显示和流动测量。流动显示主要任务是使流动过程可视化，而流动测量主要是获取流动过程定量化信息，它们相辅相成，是实验流体力学的组成部分，通过各种流动显示与测量实验，可使人们了解复杂流动现象，探索物理机制和运动规律，为建立新概念和数学模型提供科学依据。而模拟演示是一种增强学员直观感性认识的重要教学手段。模拟演示就是对一些实物进行逼真化，由于客观原因，飞行学员课堂教学无法将飞机的某些部件搬入教室，而单独的实验教学或参观，无论是时间上还是效果上都很难保证，而模拟演示可以对一些重要的装置、概念、定义结合课堂授课即时教学。同时在流体力学发展过程中每一次理论上的突破及其工程中的应用，几乎都是从对流动现象的实验、观察开始。如1880年的雷诺转捩实验，1888年的马赫激波现象实验，1904年普朗特提出边界层的概念，1912年冯卡门对圆柱体绕流涡街分析等，无一不是以实验、演示为基础。飞机升力对飞机的性能至关重要，在航空界有一句话“为减少一克飞机重量而努力”，更从侧面证实了飞机升力的重要性。飞机升力主要由机翼产生，升力产生的原理可用伯努利定理解释，然而纯粹的理论讲解过于抽象，不易理解。飞机失速会造成飞机升力急剧下降，对于飞行员而言是极其危险的，飞机失速是因为迎角过大造成气流分离。有必要设计一套好的装置将这些复杂的物理概念、现象予以再现，不仅可以增强飞行学员的动手实践能力，更可以加深学员对这些重要概念的理解。同时传统的课堂授课，学员看到的是公式推导、流动照片，可能会有部分视频帮助理解，这些概念对于飞行学员依然比较抽象，难以有直观的认识。而现场教学，一是时间有限，二是结合理论效果也较差。

鉴于此，设计一种现实可行，方便易用，实验、演示效果及方法良好的实验及模拟演示装置具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于机翼升力和表面流动的实验及模拟演示装置，本发明的创新点在于：翼型上下面可分离，极大方便了软管的安装连接，使成本大为降低；其次该装置结合定量测量，利用流动显示将失速原理及现象很好的展示给飞行学员。该装置不仅适用于实验研究、课堂演示教学等领域，而且对于科普教学也具有参考、借鉴实用价值。

为设计一套好的装置，将一些对飞行学员非常重要的物理概念、现象予以再现，解决飞行学员传统课堂授课以及现场教学中存在的问题，本发明提出了一种用于机翼升力和表面流动的实验及模拟演示装置，该装置包括：机翼模型，支撑机构，软管，多管压力计，有色烟雾，动力装置，快速接头，螺帽。机翼模型为中空可拆式，机翼模型固定于支撑机构上，机翼模型上下表面中心线位置分别开有压力测孔，压力测孔内壁攻丝，与快速接头连接，软管与快速接头连接，用螺帽拧紧密封，并引出与多管压力计相连，动力装置放置于机翼模型前缘一定距离处，有色烟雾于动力装置出口位置布放。

优选的，为使实验及模拟演示装置容易获取、加工，同时解决以往软管不易安装、更换的问题，机翼模型采取上下翼面中空分离式，采用这种形式可以极大方便快速接头、软管等部件的安装、更换、检查等多项工作，整套装置成本低，安装、调试方便。

优选的，机翼模型上下翼面的连接方式为固定或活动等形式，对于一次性使用的，可采取胶粘方式，方便、快捷，反复使用的可采用活动式的螺栓连接，加工复杂度虽略有增加，但可反复使用以降低成本。