專利名稱：一種流體流動曲線觀察實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體流動曲線觀察實(shí)驗(yàn)裝置，尤其適用于流體力學(xué)流體流動現(xiàn)象 的教學(xué)。
背景技術(shù)：
英國科學(xué)家雷諾(Reynolds)通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)液體在流動中存在兩種內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全 不同的流態(tài)層流和紊流。當(dāng)流體流速較小時，流體質(zhì)點(diǎn)只沿流動方向作一維的運(yùn)動，與其 周圍的流體間無宏觀的混合即分層流動這種流動形態(tài)稱為層流或滯流。流體流速增大到 某個值后，流體質(zhì)點(diǎn)除流動方向上的流動外，還向其它方向作隨機(jī)的運(yùn)動，即存在流體質(zhì)點(diǎn) 的不規(guī)則脈動，這種流體形態(tài)稱為湍流。液體流態(tài)的判別是用無量綱數(shù)雷諾數(shù)Re作為判據(jù) 的。在這部分知識的教學(xué)中，常采用雷諾實(shí)驗(yàn)裝置，即通過對顏色水在管中的不同狀態(tài)的分 析，觀察液體流動時的層流和紊流現(xiàn)象。通過該實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生加深對管流不同流態(tài)的了 解，區(qū)分兩種不同流態(tài)的特征，搞清兩種流態(tài)產(chǎn)生的條件，分析圓管流態(tài)轉(zhuǎn)化的規(guī)律，驗(yàn)證 不同流態(tài)下沿程水頭損失的規(guī)律是不同的，并進(jìn)一步掌握層流、紊流兩種流態(tài)的運(yùn)動學(xué)特 性與動力學(xué)特性。
目前，教學(xué)中所采用的雷諾實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置由能保持恒定水位的水箱，試驗(yàn)管道及 能注入有色液體的部分等組成。實(shí)驗(yàn)時，開啟出水閥，并打開有色液體盒連接管上的小閥， 色液即可流入圓管中，顯示出層流或紊流狀態(tài)。該裝置能觀察液體流動時的層流和紊流現(xiàn) 象，但是該裝置一是只能反映出管道中心處的流體流動現(xiàn)象，而且只能從一維角度反映出 流體的流動，管道其他處的流體的流動只能依次類推，二是不能反映在同一時間，管道徑向 和軸向上的流體各是什么流動狀態(tài)的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種流體流動曲線觀察實(shí)驗(yàn)裝 置及其方法，通過控制連接在透明視管口的多個有色液體進(jìn)液支管的流量，不僅能觀察到 流體流動的形態(tài)，還能觀察到流體流動時的流動曲線。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的流體流動曲線觀察實(shí)驗(yàn)裝置，包括與主流管相連的有 色液體儲瓶、主流管閥門、水箱、水平設(shè)置的可視透明管，設(shè)在可視透明管尾部的流量計和 球閥，所述的水平設(shè)置的可視透明管入口處設(shè)有多孔盤，水箱內(nèi)設(shè)有與主流管相連的多根 支管，多根支管的下部彎曲經(jīng)多孔盤插裝連接在水平設(shè)置的可視透明管口處，多根支管的 上端部分別設(shè)有支管控制閥，有色液體儲瓶設(shè)在與多根支管相連接的主流管上；水箱內(nèi)一 側(cè)設(shè)有由隔板、溢流水槽和底部排水口構(gòu)成的溢流裝置。
所述的多孔盤上的孔呈成十字型排列；所述的多根支管的根數(shù)與多孔盤的孔數(shù)相 匹配。
有益效果本發(fā)明通過多個層流能觀察到邊界層的變化情況，不僅能夠完成觀察 以往的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而且通過一次實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瑫r看到層流流動現(xiàn)象和層流流速比較的現(xiàn)象。與現(xiàn)在的雷諾實(shí)驗(yàn)裝置相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、能擁有現(xiàn)在裝置的所有功能，比如層流、湍流等的觀察；2、可以直觀地觀察到不同流動形態(tài)流動曲線和流動曲面；3、可以直觀地觀察到邊界層的產(chǎn)生與發(fā)展。


圖1是本發(fā)明的流體流動曲線觀察實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的多孔盤結(jié)構(gòu)一示意圖；圖3是本發(fā)明的多孔盤結(jié)構(gòu)二示意圖。
圖中1 一有色液體儲瓶，2 —主流管閥門，3 —支管閥門，4 一溢流裝置，5 —支管， 6 一水箱，7 —可視透明管，8 —球閥，9-多孔盤。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的描述本發(fā)明的流體流動曲線觀察實(shí)驗(yàn)裝置，主要由有色液體儲瓶1、主流管閥門2、溢流裝 置8、多根支管5、水箱6、水平設(shè)置的可視透明管7和設(shè)在可視透明管7尾部的流量計和球 閥8構(gòu)成。有色液體儲瓶1連接在主流管一端，主流管上裝有控制總流量的主流管閥門2， 主流管下端連接有多個支管5，每個支管5上均設(shè)有一個支管閥門3，水箱6內(nèi)設(shè)有插入其 中水平設(shè)置的可視透明管7，水平設(shè)置的可視透明管7入口處設(shè)有一多孔盤9，多根支管5 插入水箱6中，多根支管5的下部彎曲分別經(jīng)與其根數(shù)相同的多孔盤9插裝連接在水平設(shè) 置的可視透明管7 口處，每根支管5的上端均設(shè)有支管控制閥3，水箱6內(nèi)一側(cè)設(shè)有由隔板、 溢流水槽和底部排水口構(gòu)成的溢流裝置4，以保持箱體內(nèi)水的液位維持穩(wěn)定，從而使得在相 同閥門開度下，水平玻璃管內(nèi)的流速能穩(wěn)定。多孔盤9上的孔呈成十字型排列；多根支管5 的根數(shù)與多孔盤1的孔數(shù)相匹配，圖2所示的多孔盤為5孔；圖3所示的多孔盤為9孔。多 根支管5的管徑相同，且小于IOmm ；有色液體儲瓶1的容積在50ml以上。中間的細(xì)管要位 于水平玻璃管7的中心，其它幾根管分布在水平玻璃管7中心的某個同一圓周上。水平玻 璃管7的末端連有一個球閥8和一個流量計。球閥8用于調(diào)節(jié)水的流速，實(shí)現(xiàn)層流、湍流的 改變，流量計用于計量，流量數(shù)據(jù)可以用于雷諾數(shù)的定量計算。
權(quán)利要求
1.一種流體流動曲線觀察實(shí)驗(yàn)裝置，它包括與主流管相連的有色液體儲瓶(1)、主流 管閥門(2)、水箱(6)、水平設(shè)置的可視透明管(7)，設(shè)在可視透明管(7)尾部的流量計和球 閥(8)，其特征在于所述水平設(shè)置的可視透明管(7)入口處設(shè)有多孔盤(9)，水箱(6)內(nèi)設(shè) 有與主流管相連的多根支管(5)，多根支管(5)的下部彎曲經(jīng)多孔盤(9)插裝連接在水平設(shè) 置的可視透明管(7) 口處，多根支管(5)的上端部分別設(shè)有支管控制閥，有色液體儲瓶(1) 設(shè)在與多根支管(5)相連接的主流管上；水箱(6)內(nèi)一側(cè)設(shè)有由隔板、溢流水槽和底部排水 口構(gòu)成的溢流裝置(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體流動曲線觀察實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的多孔盤(9) 上的孔呈成十字型排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體流動曲線觀察實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的多根支管 (5)的根數(shù)與多孔盤(9)的孔數(shù)相匹配。
全文摘要
一種流體流動曲線觀察實(shí)驗(yàn)裝置，包括與主流管相連的有色液體儲瓶、主流管閥門、水箱、水平設(shè)置的可視透明管，設(shè)在可視透明管尾部的流量計和球閥，所述的水平設(shè)置的可視透明管入口處設(shè)有多孔盤，水箱內(nèi)設(shè)有與主流管相連的多根支管，多根支管的下部彎曲經(jīng)多孔盤插裝連接在水平設(shè)置的可視透明管口處，多根支管的上端部分別設(shè)有支管控制閥，有色液體儲瓶設(shè)在與多根支管相連接的主流管上；水箱內(nèi)一側(cè)設(shè)有由隔板、溢流水槽和底部排水口構(gòu)成的溢流裝置。通過多個層流能觀察到邊界層的變化情況，不僅能夠完成觀察以往的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而且通過一次實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瑫r看到層流流動現(xiàn)象和層流流速比較的現(xiàn)象。
文檔編號G09B23/12GK102044184SQ20101061078
公開日2011年5月4日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者丁曙光, 胡光洲, 郭賢鵬 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)