CN208507043U - 流体力学综合实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种流体力学综合实验装置。包括集成安装于实验台台面上部或下方的上水管、进水槽、供水槽、计量水箱、回水管、储水箱、测压管，供水槽与计量水箱之间排列安装有第一沿程阻力系数测定实验管和第二沿程阻力系数测定实验管、雷诺实验管、流量校核实验管、局部阻力系数测定实验管，流量校核实验管上装有文丘里短管；能完成沿程阻力系数测定实验、雷诺实验、文丘里管流量校核实验、局部阻力系数测定实验。本实用新型使四个独立实验资源共享，并充分利用回水管上的三通开关将雷诺实验用水直接排放，而其他三个实验用水回流至储水箱循环使用，达到了节约用水、保证实验连续性的目的。

Description

流体力学综合实验装置

技术领域

本实用新型涉及教学器具，具体是一种流体力学综合实验装置。

背景技术

目前，流体力学实验教学中有雷诺实验台、沿程阻力系数测定实验台、局部阻力系数测定实验台、文丘里流量计校核实验台，这些实验台各自独立存在，实验内容单一，有效利用率较低；不仅导致设备占用空间大，而且设备初投资较高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种多功能的流体力学综合实验装置，该综合实验装置能够完成沿程阻力系数测定实验、雷诺实验、文丘里管流量校核实验、局部阻力系数测定实验。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：

一种流体力学综合实验装置，包括集成安装于实验台台面上部或下方的上水管、进水槽、供水槽、计量水箱、回水管、储水箱、测压管，供水槽与计量水箱之间排列安装有第一沿程阻力系数测定实验管和第二沿程阻力系数测定实验管、雷诺实验管、流量校核实验管、局部阻力系数测定实验管，流量校核实验管上装有文丘里短管；

上水管、进水槽、供水槽、计量水箱、回水管、储水箱、测压管，与局部阻力系数测定实验管构成局部阻力系数测定实验系统，与第一沿程阻力系数测定实验管和第二沿程阻力系数测定实验管构成沿程阻力系数测定实验系统，与流量校核实验管构成文丘里管流量校核实验系统；

上水管、进水槽、供水槽、计量水箱、回水管、三通阀、排水管、供水槽顶端设置的墨水盒、回水管上设置的三通阀及排水管，与雷诺实验管构成雷诺实验系统。

采用上述技术方案的本实用新型，与现有技术相比，有益效果是：

将各自分离的实验台融合为一个综合实验装置，使得四个独立实验资源共享，有助于使用者对离散知识点的关联以及对流体力学实验知识有更深层次的理解；实验装置利用回水管的三通开关将雷诺实验中带有墨水的水直接排放，而其他三个实验用水回流至储水箱循环使用，节省水资源。

进一步的，本实用新型的优选方案是：

实验台台面上部一侧设有供水水箱，供水水箱内通过穿孔隔板分隔成进水槽和供水槽，进水槽底部一侧设有注水管并安装注水阀；实验台台面下方设置储水箱，储水箱内设有潜水泵；上水管下端连接潜水泵，上端连接进水槽，上水管上装有上水阀。

实验台另一侧设置计量水箱，计量水箱内通过隔板分隔成中间的计量槽、两侧的第一排水槽和第二排水槽；计量水箱外壁附有标尺，内部设置缓流板，使实验管出水能平缓流入计量水箱方便读数计量。

局部阻力系数测定实验管的出水口部设有可调开度阀门。

雷诺实验管入口设有喇叭口，喇叭口内插入铜管，铜管外端口通过胶皮软管与墨水盒连通，铜管末端设有针孔，针孔深入雷诺实验管。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是图1俯视图；

图3是计量水箱俯视图；

图中：1-潜水泵；2-上水管；3-上水阀；4-水泵开关；5-注水管；6-注水阀；7-铜管；8-供水水箱；9-胶皮软管；10-墨水盒；11-喇叭口；12-针孔；13-测压管；14-测压管固定板；15-泄水阀；16-泄水管；17-缓流板；18-计量水箱；19-回水阀；20-三通阀；21-排水管；22-回水管；23-储水箱；24-实验台台面；25-穿孔隔板；26-进水口；27-进水槽；28-第一出水阀门；29-第二出水阀门；30-第三出水阀门；31-第四出水阀门；32-第五出水阀门；33-第一沿程阻力系数测定实验管；34-第二沿程阻力系数测定实验管；35-雷诺实验管；36-流量校核实验管；37-局部阻力系数测定实验管；39-计量槽；38-第一排水槽；40-第二排水槽；41-第一排水管；42-计量水箱排水管；43-第二排水管；44-供水槽；45-文丘里短管；46-可调开度阀门。

具体实施方式

以下结合附图及实例对本实用新型做进一步说明。

参见图1、图2、图3，一种流体力学综合实验装置，集成安装于实验台台面24上，具体的，实验台台面24上部一侧设有供水水箱8，供水水箱8内通过穿孔隔板25分隔成进水槽27和供水槽44，进水槽27设置有注水管5并设有注水阀；供水槽44顶端设置的墨水盒10，进水槽27底部一侧设有注水管5并安装注水阀6；实验台台面24下方设置储水箱23，储水箱23内设有潜水泵1；上水管2下端连接潜水泵1，上端连接进水槽27，上水管2上装有上水阀3；实验台另一侧设置计量水箱18，计量水箱18内通过隔板分隔成中间的计量槽39、两侧的第一排水槽38和第二排水槽40；计量水箱18外壁附有标尺。

计量水箱18设置缓流板17，底部连接带阀门的回水管22，计量水槽39两侧第一排水槽38、第二排水槽40底部设置不带阀门的第一回水管41、计量水箱排水管42、第二排水管43，3根回水管用四通连接，合并成一根回水管22，回水管22连接配有三通阀20的排水管21。

供水槽44与计量水箱18之间排列安装有第一沿程阻力系数测定实验管33、第二沿程阻力系数测定实验管34、雷诺实验管35、流量校核实验管36、局部阻力系数测定实验管37；局部阻力系数测定实验管37的出水口部设有可调开度阀门46；流量校核实验管36上装有文丘里短管45；雷诺实验管35入口设有喇叭口11，喇叭口11内插入铜管7，铜管7外端口通过胶皮软管与墨水盒10连通，铜管7末端设有针孔12，针孔12深入雷诺实验管35。

测压管13共12根，固定在与实验台台面24垂直的测压管固定板14上；12根测压管13分别与第一沿程阻力系数测定实验管33、第二沿程阻力系数测定实验管34、流量校核实验管36、局部阻力系数测定实验管37连接，其中，6根测压管13连接局部阻力系数测定实验管37，4根测压管13连接第一沿程阻力系数测定实验管33和第二沿程阻力系数测定实验管34，2根测压管13连接流量校核实验管36。

上水管2、进水槽27、供水槽44、计量水箱18、回水管22、储水箱23、测压管13，与局部阻力系数测定实验管37构成局部阻力系数测定实验系统，与第一沿程阻力系数测定实验管33和第二沿程阻力系数测定实验管34构成沿程阻力系数测定实验系统，与流量校核实验管36构成文丘里管流量校核实验系统；上水管2、进水槽27、供水槽44、计量水箱18、回水管22、三通阀20、排水管21、供水槽44顶端设置的墨水盒10、胶皮软管9、铜管7、喇叭口11、针孔12，与雷诺实验管35构成雷诺实验系统。

进行局部阻力系数测定实验时，开启潜水泵1和第五出水阀门32，关闭其他无关测点阀门。局部阻力系数测定实验管37中间比两边细，管段变径处形成突扩、突缩局部障碍，用于测量管径突变的局部阻力系数；同时局部阻力系数测定实验管37设置可调开度阀门46用于测量不同开启度下阀门对应的局部阻力系数，可调开度阀门46的开启度分别为30°、45°、60°和90°。 每个局部障碍两侧一定距离断面上设置测压管13，可测出前后截面对应的测压管13内水柱高差，即为对应局部障碍处的局部水头损失，并从计量水槽39计量流量，从而得出突扩、突缩、不同开度阀门对应下的局部阻力系数。

进行雷诺实验时，通过调节第三出水阀门30的开度，墨水会呈现出不同形态，进而观察流体层流和紊流的流动特征以及两种流态的临界状态和转变情况。每调节一次阀门，用计量水槽39计量流量，通过测量水温查表得运动粘性系数ν，进而计算不同流态下的雷诺数Re。雷诺实验结束后，三通阀20开向排水管21，将雷诺实验用水单独排放。

进行沿程阻力系数测定实验时，开启第一出水阀门28，关闭其他无关测点阀门，同时开启潜水泵1并调节第一出水阀门28，使沿程阻力系数测定实验管33上的前后测压管13中出现高差，此高差即为对应测压孔之间的沿程水头损失，用计量水槽39计量流量，并测量对应测压孔之间的管段长度，从而得出对应实验管的沿程阻力系数。同时利用如上方法，通过调节第二出水阀门29，对沿程阻力系数测定实验管34进行相同操作，对比不同管径下沿程阻力系数的变化。

进行文丘里管流量校核实验时，开启潜水泵1，关闭无关测点阀门，通过调节第四出水阀门31使文丘里短管45前后两侧一定距离断面上的测压管13出现高差并记录此高差，文丘里流量系数取值为0.95～0.98，进而可以计算出通过流量校核实验管36的流量；另外用计量水槽39测量流量校核实验管36的实际流量，最后对计算流量与实际流量进行比较。

上述实施例仅仅是对本实用新型作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做一定的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种流体力学综合实验装置，包括集成安装于实验台台面（24）上部或下方的上水管（2）、进水槽（27）、供水槽（44）、计量水箱（18）、回水管（22）、储水箱（23）、测压管（13），其特征在于：

供水槽（44）与计量水箱（18）之间排列安装有第一沿程阻力系数测定实验管（33）和第二沿程阻力系数测定实验管（34）、雷诺实验管（35）、流量校核实验管（36）、局部阻力系数测定实验管（37），流量校核实验管（36）上装有文丘里短管（45）；

上水管（2）、进水槽（27）、供水槽（44）、计量水箱（18）、回水管（22）、储水箱（23）、测压管（13），与局部阻力系数测定实验管（37）构成局部阻力系数测定实验系统，与第一沿程阻力系数测定实验管（33）和第二沿程阻力系数测定实验管（34）构成沿程阻力系数测定实验系统，与流量校核实验管（36）构成文丘里管流量校核实验系统；

上水管（2）、进水槽（27）、供水槽（44）、计量水箱（18）、回水管（22）、储水箱（23）、供水槽（44）顶端设置的墨水盒（10）、回水管（22）上设置的三通阀（20）及排水管（21），与雷诺实验管（35）构成雷诺实验系统。

2.根据权利要求1所述的流体力学综合实验装置，其特征在于：实验台台面（24）上部一侧设有供水水箱（8），供水水箱（8）内通过穿孔隔板（25）分隔成进水槽（27）和供水槽（44），进水槽（27）底部一侧设有注水管（5）并安装注水阀（6）；实验台台面下方设置储水箱（23），储水箱（23）内设有潜水泵（1）；上水管（2）下端连接潜水泵（1），上端连接进水槽（27），上水管（2）上装有上水阀（3）。

3.根据权利要求1所述的流体力学综合实验装置，其特征在于：实验台另一侧设置计量水箱（18），计量水箱（18）内通过隔板分隔成中间的计量槽（39）、两侧的第一排水槽（38）和第二排水槽（40）；计量水箱（18）外壁附有标尺，内部设置缓流板（17），使实验管出水能平缓一种流入计量水箱（18）方便读数计量。

4.根据权利要求1所述的一种流体力学综合实验装置，其特征在于：局部阻力系数测定实验管（37）的出水口部设有一种可调开度阀门（46）。

5.根据权利要求1所述的流体力学综合实验装置，其特征在于：雷诺实验管（35）入口设有喇叭口（11），喇叭口（11）内插入铜管（7），铜管（7）外端口通过胶皮软管与墨水盒（10）连通，铜管（7）末端设有针孔（12），针孔（12）深入雷诺实验管（35）。