[实用新型]壁挂式自循环流动演示仪

说明书

本实用新型属于流动显示装置。

流动演示设备是利用示踪介质把不可见的流动现象显示出来，以利于分析研究水头损失，绕流阻力等动态机理的一种教学实验仪器。现有的这类教学实验仪器以本申请人的专利“壁挂式气泡示踪法流动演示仪”（No：89200843.1）为最佳，该仪器以空气泡为示踪介质，以狭缝过流道为显示面，他循环供水，可挂在墙面，能清晰地演示多种流动图象，每次观察时能容纳的人数多。其缺点是：必须外接水源，需要引接给、排水管路，安装较困难，掺气结构为喉颈自吸形式，喉颈后必须接一扩散段，台用显示面，减少了显示面的流道有效面积；这种自吸掺气方式的掺气量由流量大小决定，不能任意调节。

本实用新型目的是在气泡示踪法流动演示仪内装有自循环供水装置，不需外接水源；改进掺气结构使掺气量可任意调节，并可增大显示面的有效面积。

本实用新型要点在于：仪器内设有由水箱7，电动水泵17，控制水泵转速的可控硅无级调速器18和调速旋钮8构成的自循环供水装置；掺气结构则由装在泄水道4出水口处的掺气量控制器15和旋钮6构成；泄水道4的出水口轴线应与水泵吸水管口轴线接近一致，掺气量控制器15内装有一块能转动的导向板。调节掺气量控制器15的导向板，可供经泄水道4下泄的水流带入水箱7中的气炮随水流经水泵吸水管19进入电动水泵17，然后再从水泵出水管16输入狭缝显示面3的各种形状的流道中，形成以空气泡为示踪介质演示的多种流动图谱。

打开旋钮8，启动电动水泵17，水箱7中的水被吸入水泵，并经水泵出水管16输送到显示面3的入口，然后经狭缝显示面和狭缝泄水道4回到水箱7，组成水流的自循环系统，当水中无气泡掺入时，该循环系统不能显示任何流动图象，故必须向水流中掺入适量气泡，本流动演示仪的掺气方法和掺气量控制原理如图3所示，现结合附图3作以下说明：

当水流经狭缝泄水道4流回水箱7时，具有一定流速的下泄水流会夹带大量气泡进入水箱7的水体中，由于狭缝泄水道4的出口轴线与水泵吸水管19的进口轴线接近一致，使得水泵吸水管19的管口附近水体含有大量气泡。气泡随水流经水泵吸水管19进入电动水泵17，在水泵高速转动的叶轮作用下，气泡被搅碎成无数微气泡并与水流充分混和。这样的掺气水流经水泵出水管16被输入狭缝显示面3的各种形状的流道中，从而形成以空气泡为示踪介质的多种流动图谱，由于流动图谱的真实性、清晰度等均与掺气量有关，掺气量控制合适，图象既清晰又真实；另外，当流速发生改变时，为了达到最佳的显示效果，掺气量也应作调节，因此，掺气量应当可以调节控制。本仪器的掺气量调节控制方法是利用掺气量控制器15中导向板，当转动导向板时，可以改变下泄水流的方向，如把下泄水流导向水泵吸水管19的管口方向时，可造成在吸水管口附近有大量气泡滞留，掺气量最大，若把下泄水流导向偏离吸水管口方向时，在吸水管附近就没有气泡滞留，掺气量为0。掺气量控制器15的导向板与旋钮6的转轴相连接，因此只要旋动掺气量控制器旋钮6，就可任意调节掺气量的大小。

为了观察分析流速大小不同时的流动形态，必须调节过流量，而过流量与水泵转速有关，故本仪器采用可控制水泵转速的可控硅无级调速器18通过调速旋钮8来调节流量，省去了调速阀门。

可控硅无级调速器可根据电动水泵的功率大小选配适合的市售成品。

为了满足壁挂要求，电动水泵应选用小功率轻便式的塑料防锈泵。

狭缝显示面3是由前面板10、后面板12、中层夹板11贴面粘结而成，前面板材料为透明有机玻璃，中夹板为彩色有机玻璃，并加工成一定的流道形状，如渐扩、渐缩、突扩、突缩、圆柱绕流等，形成狭缝式显示流道，狭缝间隙最佳为6mm，日光灯13装在显示板二侧，前面罩2应能遮住灯光，以免直射观察者眼睛，后罩14应在内底板上经涂黑处理。

附图说明：

图1是壁挂式自循环流动演示仪结构示意图及其Ⅲ型的流道边界图。

图2是壁挂式自循环流动演示仪侧剖视结构示意图。

图3是掺气原理结构示意图。

诸图中符号意义：

图中1是挂孔，2是面罩，3是狭缝显示面，4是狭缝泄水道，5是加水孔孔盖，6是掺气控制器旋钮，7是水箱，8是可控硅无级调速器旋钮，9是水泵、电气室，10是狭缝显示前面板，11是狭缝中层夹板，12是狭缝显示面后面板，13是日光灯，14是后罩底板，15是掺气量控制器，16是水泵出水管，17是电动水泵，18是可控硅无级调速器，19是水泵吸水管，附图中的箭头表示水流方向。