專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)風(fēng)洞馬格努斯效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是針對(duì)馬格努斯效應(yīng)而設(shè)計(jì)的一種演示實(shí)驗(yàn)裝置，在無(wú)風(fēng)洞試驗(yàn)臺(tái)條件 下，利用本發(fā)明裝置可實(shí)施馬格努斯效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)。它屬于水力學(xué)、工程流體力學(xué)技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有馬格努斯效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)是在風(fēng)洞試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，依靠風(fēng)洞提供均勻等速流， 在試驗(yàn)中，電機(jī)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的圓柱體，處于風(fēng)洞出口處均勻等速風(fēng)區(qū)域時(shí)，發(fā)生馬格努斯 效應(yīng)，圓柱體連同滾軸在軌道上運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置風(fēng)洞耗電多、噪音大，風(fēng)洞提供的均勻 等速風(fēng)只能感覺(jué)到、不能看到，且附屬部件多、占用空間多。這種成本高、耗電多、可視性差、 噪音大、體積大的實(shí)驗(yàn)裝置難以在高校水力、流體類(lèi)實(shí)驗(yàn)室、水力、流體類(lèi)科研院所和用于 科普教育的科學(xué)宮推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而發(fā)明的一種低成本、 耗電少、無(wú)噪音、體積小、可視性較好的無(wú)風(fēng)洞馬格努斯效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)裝置。為解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案無(wú)風(fēng)洞馬格努斯效應(yīng) 演示實(shí)驗(yàn)裝置，包括圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)、轉(zhuǎn)盤(pán)滑動(dòng)軌道、轉(zhuǎn)盤(pán)支座定向移動(dòng)輪、施力轉(zhuǎn)軸，還包括蓄 水箱、單向進(jìn)水喉管、進(jìn)氣控制閥、一級(jí)分流板、二級(jí)分流板、三級(jí)導(dǎo)流板、反壓消能板，在所 述的單向進(jìn)水喉管與一級(jí)分流板之間設(shè)置進(jìn)氣控制閥，在一級(jí)分流板與圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)之間設(shè) 置二級(jí)分流板，所述的三級(jí)導(dǎo)流板位于圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)與水流出口之間，所述的反壓消能板位 于狹縫槽回水管路尾部與蓄水箱之間。所述的圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)位于轉(zhuǎn)盤(pán)滑動(dòng)軌道內(nèi)側(cè)及狹縫槽 主流動(dòng)區(qū)管路中部，且通過(guò)連接在圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)支座上的轉(zhuǎn)盤(pán)支座定向移動(dòng)輪與轉(zhuǎn)盤(pán)滑動(dòng)軌 道滑動(dòng)接觸，所述的施力轉(zhuǎn)軸位于圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)軸心上，施力轉(zhuǎn)軸一端位于圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)支座 內(nèi)的圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)軸槽里面，施力轉(zhuǎn)軸另一端球體滾珠與狹縫槽壁面點(diǎn)式滾動(dòng)接觸。本發(fā)明無(wú)風(fēng)洞馬格努斯效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)裝置，其結(jié)構(gòu)由三部分組成供水部分、狹縫 槽管路部分和圓柱體機(jī)構(gòu)部分。在供水部分分為進(jìn)水和出水，蓄水箱的水，經(jīng)過(guò)水泵進(jìn)入單 向進(jìn)水喉管，控制進(jìn)水喉管的內(nèi)徑，使水流在此段負(fù)壓流動(dòng)，當(dāng)水流流經(jīng)進(jìn)氣控制閥時(shí)，打 開(kāi)控制閥，使單相的水流動(dòng)變成水、氣兩相流動(dòng)，水氣兩相流能夠清晰顯現(xiàn)流動(dòng)狀況。在狹 縫槽管路中，水、氣的流動(dòng)在主流動(dòng)區(qū)內(nèi)經(jīng)過(guò)一、二級(jí)分流板及三級(jí)導(dǎo)流形成可視的均勻等 速流。在圓柱體機(jī)構(gòu)部分，當(dāng)均勻等速流通過(guò)圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí)，用手動(dòng)旋轉(zhuǎn)套管旋轉(zhuǎn)施力轉(zhuǎn) 軸，使圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)發(fā)生側(cè)向移動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)此裝置動(dòng)態(tài)效果明顯、可視化程度較高、無(wú)噪音 污染、流態(tài)穩(wěn)定、成本較低、耗電較少、體積小，適宜在高校水力、流體類(lèi)實(shí)驗(yàn)室、水力、流體 類(lèi)科研院所和用于科普教育的科學(xué)宮推廣。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)布置示意圖。圖3是本發(fā)明中施力轉(zhuǎn)軸布置示意圖其中1、是蓄水箱，2、水泵，3、單向進(jìn)水喉管，4、進(jìn)氣控制閥，5、一級(jí)分流板，6、二 級(jí)分流板，7、狹縫槽主流動(dòng)區(qū)管路，8、三級(jí)導(dǎo)流板，9、水流出口，10、狹縫槽回水管路，11、圓 柱體轉(zhuǎn)盤(pán)，12、圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)滑動(dòng)軌道，13、反壓消能出流板，14、圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)支座，15、圓柱體 轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)軸槽，16、轉(zhuǎn)盤(pán)支座定向移動(dòng)輪，17、施力轉(zhuǎn)軸，18、滑動(dòng)拉桿，19、手動(dòng)旋轉(zhuǎn)套管作用 卡口，20、球體滾珠。
具體實(shí)施例方式
對(duì)照附圖1，水泵2位于蓄水箱1內(nèi)，水泵2的出水口與單向進(jìn)水喉管3相連，單向 進(jìn)水喉管3上設(shè)有進(jìn)氣控制閥4，一級(jí)分流板5的前端設(shè)置在單向進(jìn)水喉管3內(nèi)，一級(jí)分流 板5與圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)11之間設(shè)置二級(jí)分流板6，三級(jí)導(dǎo)流板8設(shè)置在圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)11與水流出 口 9區(qū)間中部，出口水流沿狹縫槽回水管路10流向反壓消能出流板13，并最后流回蓄水箱 1內(nèi)，附圖1的圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)滑動(dòng)軌道12與附圖2的轉(zhuǎn)盤(pán)支座定向移動(dòng)輪16滑動(dòng)接觸，對(duì)照 附圖2，轉(zhuǎn)盤(pán)支座定向移動(dòng)輪16設(shè)置在圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)支座14上，圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)軸槽15亦設(shè)置 在圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)支座14上，且位于兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)支座定向移動(dòng)輪中間，施力轉(zhuǎn)軸17的一端與圓柱 體轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)軸槽15接觸，在施力轉(zhuǎn)軸17的另一端狹縫槽壁面中心區(qū)域開(kāi)一圓小孔，用于手動(dòng) 旋轉(zhuǎn)套管施力于手動(dòng)旋轉(zhuǎn)套管作用卡口 19，附圖3中施力轉(zhuǎn)軸17另一端球體滾珠20與狹 縫槽壁面點(diǎn)式接觸。 工作過(guò)程啟動(dòng)水泵2，關(guān)閉進(jìn)氣控制閥4，使水流由蓄水箱1經(jīng)過(guò)單向進(jìn)水喉管 3進(jìn)入狹縫槽主流動(dòng)區(qū)，此時(shí)水流在管路中流動(dòng)的狀態(tài)，因水流是無(wú)色、單相流動(dòng)，無(wú)法用肉 眼判斷。打開(kāi)進(jìn)氣控制閥4，由于進(jìn)水喉管是設(shè)計(jì)的負(fù)壓管路，空氣能通過(guò)進(jìn)氣控制閥4進(jìn) 入管路里而管路內(nèi)的水不能流到外面，此刻在狹縫槽主流動(dòng)區(qū)形成可視的水氣混合二相流 動(dòng)，可視的二相流動(dòng)經(jīng)過(guò)一級(jí)分流板5、二級(jí)分流板6和三級(jí)導(dǎo)流板8的作用形成可視的均 勻等速流。在均勻等速流的作用下，無(wú)旋轉(zhuǎn)的圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)11不能發(fā)生測(cè)向位移，此時(shí)用手 動(dòng)套管旋轉(zhuǎn)施力轉(zhuǎn)軸17，使圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)11旋轉(zhuǎn)。圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)11的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得柱體轉(zhuǎn)盤(pán)兩側(cè) 的流體流速產(chǎn)生速度差，圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)11兩側(cè)流體速度差產(chǎn)生柱體轉(zhuǎn)盤(pán)兩側(cè)壓強(qiáng)差，壓強(qiáng)差 促使圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)11從壓強(qiáng)高處帶動(dòng)圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)支座14的轉(zhuǎn)盤(pán)支座定向移動(dòng)輪16沿圓柱 體轉(zhuǎn)盤(pán)滑動(dòng)軌道12向壓強(qiáng)低處移動(dòng)，發(fā)生馬格努斯效應(yīng)。當(dāng)圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)11停止移動(dòng)時(shí)，馬 格努斯效應(yīng)消失，此刻，拉滑動(dòng)拉桿18，使圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)11處于狹縫槽主流動(dòng)區(qū)中心區(qū)域，且 施力轉(zhuǎn)軸17的另一端球體滾珠20正對(duì)狹縫槽壁面中心區(qū)域的小圓孔，通過(guò)該小圓孔和套 管卡口 19，用手動(dòng)套管旋轉(zhuǎn)施力轉(zhuǎn)軸17，使圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)11旋轉(zhuǎn)，可再次發(fā)生馬格努斯效應(yīng)。
權(quán)利要求
無(wú)風(fēng)洞馬格努斯效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)裝置，包括圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)(11)、轉(zhuǎn)盤(pán)滑動(dòng)軌道(12)、轉(zhuǎn)盤(pán)支座定向移動(dòng)輪(16)、施力轉(zhuǎn)軸(17)，其特征在于還包括蓄水箱(1)、單向進(jìn)水喉管(3)、進(jìn)氣控制閥(4)、一級(jí)分流板(5)、二級(jí)分流板(6)以及三級(jí)導(dǎo)流板(8)，在所述的二級(jí)分流板(6)與三級(jí)導(dǎo)流板(8)之間為狹縫槽主流動(dòng)區(qū)管路(7)，在所述的單向進(jìn)水喉管(3)與一級(jí)分流板(5)之間設(shè)置所述的進(jìn)氣控制閥(4)，在一級(jí)分流板(5)與圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)(11)之間設(shè)置所述的二級(jí)分流板(6)，所述的轉(zhuǎn)盤(pán)支座定向移動(dòng)輪(16)固定在所述的圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)(11)上并位于轉(zhuǎn)盤(pán)滑動(dòng)軌道(12)上，所述的圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)(11)位于狹縫槽主流動(dòng)區(qū)管路(7)中部，所述的施力轉(zhuǎn)軸(17)位于圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)(11)軸心上，所述的三級(jí)導(dǎo)流板(8)位于圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)(11)與水流出口(9)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)風(fēng)洞馬格努斯效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的圓 柱體轉(zhuǎn)盤(pán)(11)位于轉(zhuǎn)盤(pán)滑動(dòng)軌道(12)內(nèi)側(cè)，且通過(guò)連接在圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)支座(14)上的轉(zhuǎn)盤(pán) 支座定向移動(dòng)輪(16)與轉(zhuǎn)盤(pán)滑動(dòng)軌道(12)滑動(dòng)接觸，所述的施力轉(zhuǎn)軸(17) —端位于圓柱 體轉(zhuǎn)盤(pán)支座(14)內(nèi)的圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)軸槽(15)里面，施力轉(zhuǎn)軸(17)另一端球體滾珠(20) 與狹縫槽壁面點(diǎn)式滾動(dòng)接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無(wú)風(fēng)洞馬格努斯效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于在所 述的狹縫槽回水管路(10)尾部與蓄水箱(1)之間還設(shè)置有反壓消能板(13)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了無(wú)風(fēng)洞馬格努斯效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)裝置，包括圓柱體轉(zhuǎn)盤(pán)、轉(zhuǎn)盤(pán)滑動(dòng)軌道、轉(zhuǎn)盤(pán)支座定向移動(dòng)輪、施力轉(zhuǎn)軸，還包括蓄水箱、單向進(jìn)水喉管、進(jìn)氣控制閥、一級(jí)分流板、二級(jí)分流板、三級(jí)導(dǎo)流板、反壓消能板。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)此裝置動(dòng)態(tài)效果明顯、可視化程度較高、無(wú)噪音污染、流態(tài)穩(wěn)定、成本較低、耗電較少、體積小，適宜在高校水力、流體類(lèi)實(shí)驗(yàn)室、水力、流體類(lèi)科研院所和用于科普教育的科學(xué)宮推廣。
文檔編號(hào)G09B23/12GK101930683SQ20101027948
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者于志恒, 劉孝洋, 王澤 申請(qǐng)人:河海大學(xué)