CN210039311U - 一种用于流体力学实验的阻力管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及流体力学实验设备领域，具体涉及一种用于流体力学实验的阻力管；目的是提供一种截面面积可变用于流体力学实验的阻力管；技术方案是：一种用于流体力学实验的阻力管，包括具有通腔的管体，所述管体由矩形的第一棱板、第二棱板、第三棱板组成，所述第一棱板与第二棱板通过橡胶条连接，所述第三棱板为弹性橡胶板且两边分别与第一棱板、第二棱板的另一棱边固定连接；所述第三棱板外壁两棱边处分别平行固定有第一拉杆、第二拉杆，所述第一拉杆、第二拉杆之间设置有直线驱动器，所述直线驱动器一端与第一拉杆中部铰接、另一端与第二拉杆中部铰接。因此本实用新型结构简单，能够改变实验管道的横截面积，能够充分的利用实验设备。

Description

一种用于流体力学实验的阻力管

技术领域

本实用新型涉及流体力学实验设备领域，具体涉及一种用于流体力学实验的阻力管。

背景技术

在流体力学的教学中，通常是让学生做雷诺数、伯努利方程、沿程阻力和局部阻力等实验，以加深学生对流体力学知识的理解。周知的雷诺数、伯努利方程、沿程阻力和局部阻力均与液体在管道内的流速有关（当流量一定时，液体流速的大小与管道的横截面积成反比），或者是与水力直径有关系。因各个学校的实验设备数量有限，且流体力学的实验设备体积较小，每组实验的学生数量不多。故学生在利用有限的设备做实验时，不同组别的学生所获得实验数据就可能雷同，难以区分学生是否是端正的在做实验或没有完全理解到流体力学的相关知识。同时，现有的流体力学实验设备所配备的实验管（通常为透明圆管）的截面大小或直径都是固定的，实验时不能调整实验管的截面积或水力直径大小，直接影响到相应实验的效能。为了充分的利用有限的实验设备，提成实践教学质量，需要研制一种能够改变实验管道横截面大小的用于流体力学实验的阻力管。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种截面面积可变用于流体力学实验的阻力管。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于流体力学实验的阻力管，包括具有通腔的管体，所述管体由矩形的第一棱板、第二棱板、第三棱板组成，所述第一棱板与第二棱板通过橡胶条连接，所述第三棱板为弹性橡胶板且两边分别与第一棱板、第二棱板的另一棱边固定连接；所述第三棱板外壁两棱边处分别平行固定有第一拉杆、第二拉杆，所述第一拉杆、第二拉杆之间设置有直线驱动器，所述直线驱动器一端与第一拉杆中部铰接、另一端与第二拉杆中部铰接。

优选的，所述直线驱动器包括具有一端封闭的筒体，所述筒体内适配有活塞、封闭端与第一拉杆中部铰接、另一端插设有推杆，所述推杆一端与第二拉杆中部铰接、另一端与活塞固定连接，所述推杆的直径小于活塞的直径，所述筒体封闭端内设置有凸台，所述凸台位于活塞与筒体封闭端端部之间，所述凸台与筒体封闭端端部之间设置有贯穿筒体筒壁的气源接口。

优选的，所述筒体插设推杆的一端固定有导向环，所述导向环内孔与推杆适配。

优选的，所述推杆侧壁设置有刻度。

优选的，所述第一棱板和/或第二棱板为透明板。

优选的，所述第一棱板内壁沿管体长度方向间隔设置有至少两个压力传感器。

优选的，所述管体中部连接有外夹式超声波流量计，所述外夹式超声波流量计的两传感器沿管体长度方向间隔固定在第二棱板外壁。

本实用新型的有益技术效果是：第一棱板与第二棱板通过橡胶条固定连接，即保证连接处的密封性又可使得第一棱板与第二棱板可绕连接处在一定范围内相对转动。第三棱板为弹性橡胶板且两边分别与第一棱板、第二棱板固定连接，同时连接处的外壁平行固定有拉杆，拉杆在直线驱动器的驱动下，可相对靠近与远离，从而使第三棱板的宽度变化，从而改变管道的横截面积。因此本实用新型结构简单，能够改变实验管道的横截面积，能够充分的利用实验设备。

附图说明

图1为本实用新型的主视示意图；

图2为本实用新型的俯视示意图；

图3为本实用新型的左视示意图；

图4为本实用新型的直线驱动器结构示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型的附图1～4，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种用于流体力学实验的阻力管，包括具有通腔的管体，在本实用新型中，所述管体是由矩形的第一棱板1、第二棱板2、第三棱板3组成的三棱体。所述第一棱板1的一条棱边（板长度方向的一条边）与第二棱板2的一条棱板通过橡胶条4连接，即保证连接处的密封性又可使得第一棱板1与第二棱板2可绕连接处在一定范围内相对转动。所述第三棱板3为弹性橡胶板且两边分别与第一棱板1、第二棱板2的另一棱边固定连接，一般在第三棱板3的两棱边处设置有凸台，以方便第一棱板1、第二棱板2与第三棱板3粘接固定，也能提高固定连接的稳固性。所述第三棱板3外壁两棱边处分别平行固定有第一拉杆5、第二拉杆6，即，第一拉杆5、第二拉杆6均与第三棱板3的棱边平行且固定在第三棱板3的外壁。

同时所述第一拉杆5、第二拉杆6之间设置有直线驱动器7，所述直线驱动器7一端与第一拉杆5中部铰接、另一端与第二拉杆6中部铰接。可以理解的是，通过直线驱动器7的驱动，可以驱动第一拉杆5、第二拉杆6相对靠近与远离，从而使第三棱板3的宽度缩小（最小时为第三棱板3的自然状态）或扩大，进而改变管道的横截面积，使得不同组别的学生所获得的实验数据差异较大，确保实验教学的效果。其中，直线驱动器7可以是电推杆、气压/液压缸、电机带动的齿轮齿条/涡轮蜗杆/丝杆等直线驱动机构，在本实用新型中，优选为，类气压缸。具体为：所述直线驱动器7包括具有一端封闭的筒体8，也就是说，筒体8的一端封闭、另一端为敞开的、中部为圆柱形的腔体；所述筒体8内适配有活塞9、封闭端与第一拉杆5中部铰接、另一端插设有推杆10，所述推杆10一端与第二拉杆6中部铰接、另一端与活塞9固定连接，或者是筒体8封闭端与第二拉杆6中部铰接，相应的推杆10则与第一拉杆5铰接。应当理解的是，所述推杆10的直径小于活塞9的直径，所述筒体8封闭端内设置有凸台11，所述凸台11位于活塞9与筒体8封闭端端部之间以对活塞9进行限位，确保活塞9与筒体8封闭端端部之间留有空间。所述凸台11与筒体8封闭端端部之间设置有贯穿筒体8筒壁的气源接口12，以供外部的高压气体输入活塞9与筒体8封闭端端部之间的空间内。

进一步的，所述筒体8插设推杆10的一端固定有导向环13，所述导向环13内孔与推杆10适配。导向环13优选通过螺接的方式固定在筒体8的开口端，以方便活塞9进行维护和更换。通过导向环13，能够提高推杆10在移动中的稳定性，以提高活塞9的使用寿命，也能对活塞9进行限位，防止筒体8内的气压过高时，损坏第三棱板3。所述推杆10侧壁还设置有刻度，以便快速的获取第三棱板3的宽度值，以计算出管道的横截面积，而不需每次都测量第三棱板3的宽度。在实际运用中，第一棱板1、第二棱板2通常为等宽的两块板，以使得管体的截面始终为等腰三角形，方便计算管道的截面积。

优选的，所述第一棱板1和/或第二棱板2可以是透明板，如亚克力板、PC板等，使得本实用新型可用于雷诺实验。在所述第一棱板1内壁沿管体长度方向间隔设置有至少两个压力传感器14，通过压力传感器14的数据可计算管道不同位置的压力，进而测算沿程阻力、局部阻力、伯努利方程等。并且所述管体中部连接有外夹式超声波流量计15，所述外夹式超声波流量计15的两传感器沿管体长度方向间隔固定在第二棱板2外壁，通过超声波流量计监测管道的流量，相对于传统的转子流量计、秒表等工具监测计算流量，更为智能、准确，以提高实验的准确性。

本实用新型在使用时，将管体安装至相应的实验设备中，给超声波流量计15通电，并实时获取压力传感器14的数据（可通过示波器、专用的数字电路等采集），再将气源接口12通过调压阀与高压气源相连。当需要调节管体的截面面积时，调节输入气筒8内的气体压力，从而控制第三棱板3的宽度，通过推杆10上的刻度计算管体的截面面积。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种用于流体力学实验的阻力管，包括具有通腔的管体，其特征在于：所述管体由矩形的第一棱板（1）、第二棱板（2）、第三棱板（3）组成，所述第一棱板（1）与第二棱板（2）通过橡胶条（4）连接，所述第三棱板（3）为弹性橡胶板且两边分别与第一棱板（1）、第二棱板（2）的另一棱边固定连接；所述第三棱板（3）外壁两棱边处分别平行固定有第一拉杆（5）、第二拉杆（6），所述第一拉杆（5）、第二拉杆（6）之间设置有直线驱动器（7），所述直线驱动器（7）一端与第一拉杆（5）中部铰接、另一端与第二拉杆（6）中部铰接。

2.根据权利要求1所述的用于流体力学实验的阻力管，其特征在于：所述直线驱动器（7）包括具有一端封闭的筒体（8），所述筒体（8）内适配有活塞（9）、封闭端与第一拉杆（5）中部铰接、另一端插设有推杆（10），所述推杆（10）一端与第二拉杆（6）中部铰接、另一端与活塞（9）固定连接，所述推杆（10）的直径小于活塞（9）的直径，所述筒体（8）封闭端内设置有凸台（11），所述凸台（11）位于活塞（9）与筒体（8）封闭端端部之间，所述凸台（11）与筒体（8）封闭端端部之间设置有贯穿筒体（8）筒壁的气源接口（12）。

3.根据权利要求2所述的用于流体力学实验的阻力管，其特征在于：所述筒体（8）插设推杆（10）的一端固定有导向环（13），所述导向环（13）内孔与推杆（10）适配。

4.根据权利要求3所述的用于流体力学实验的阻力管，其特征在于：所述推杆（10）侧壁设置有刻度。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的用于流体力学实验的阻力管，其特征在于：所述第一棱板（1）和/或第二棱板（2）为透明板。

6.根据权利要求5所述的用于流体力学实验的阻力管，其特征在于：所述第一棱板（1）内壁沿管体长度方向间隔设置有至少两个压力传感器（14）。

7.根据权利要求6所述的用于流体力学实验的阻力管，其特征在于：所述管体中部连接有外夹式超声波流量计（15），所述外夹式超声波流量计（15）的两传感器沿管体长度方向间隔固定在第二棱板（2）外壁。

Images