CN2146754Y

CN2146754Y - 多功能演示水槽

Info

Publication number: CN2146754Y
Application number: CN 92221707
Authority: CN
Inventors: 郭香崧
Original assignee: CHONGQING PETROLEUM SCHOOL
Current assignee: CHONGQING PETROLEUM SCHOOL
Priority date: 1992-11-09
Filing date: 1992-11-09
Publication date: 1993-11-17
Anticipated expiration: 2002-11-09

Abstract

多功能演示水槽是一种小型水力学直观教学用具。全套教具由演示水槽、示教板、水泵、贮水箱和三个水堰模型组成。其特征在于水槽的槽底为三段组成且相互间为固定连接，水槽通过螺栓连接在示教板上，并以此调节成不同的底坡。可以开出“缓流”、“急流”两种水流状态，十二种水面曲线，三种堰流，三种变坡处上下流水面衔接和“水跌”、“水跃”等二十二种演示实验。教具尺寸小，结构简单，价低，能直接进入课堂，教学效果好。

Description

本实用新型涉及一种直接在课堂上进行多种有关明渠和堰流水力现象演示的小型水力学直观教学用具。

在水力学课程中，有关明渠水流的“缓流”，“急流”两种水流状态，十二种水面曲线和“水跌”、“水跃”等水力现象的特征，既是重点又是难点，比较抽象。现有技术中存在的有关教具，虽能演示前述有关的水力学现象，但仍存在着许多不足，如哈尔滨建筑工程学院教学仪器研究室所研制成功并公开出售的大型“双变坡水槽”长9.5米，售价1.35万元，因而存在尺寸太大，难以进入教室，价格太贵的不足，此外，该水槽的不同坡度三段槽身之间采用胶皮连接，不透明，使在水槽变坡处上下流两个水面的衔接形状显示不够清楚，另还有一种叫“活动小水槽”的演示水槽，也有2.2米长，功能又太少，难以满足教学需要。

本实用新型的目的在于提供一种体积小，造价低，功能多并能直接进入教室进行直观演示的小型水力学多功能演示槽，以满足广大水利、水电、给排水工程等专业的大中专和技工校的水力学课程加强实践性教学环节，提高教学质量的需要。

本实用新型是严格遵循水力学科学原理，密切结合水力学课程直观教学的需要而设计出来的。全套教具包括水泵、演示水槽，示教板、贮水箱及有关附件，其中演示水槽为透明有机玻璃矩形截面槽，其特征是槽底分三段，即前、后两段的底坡坡度相等，中间段坡度大于前后两段的坡度；在三段底坡上方安装有三个可调节高度的水闸，水槽的出水端安装宽顶堰模型和三角堰模型或矩形堰模型，水槽通过其一侧壁上的两个吊耳分别固定在示教板的固定螺栓及上下调节弧形槽孔内。

本实用新型的上述结构可以开出“缓流”、“急流”两种水流状态，十二种水面曲线，三种堰流、三种变坡处上、下流水面衔接和“水跌”、“水跃”等二十二种课堂演示实验。

本实用新型的上述结构及所述各种演示可通过附图给出的实例进一步说明。

本实用新型有如下附图：

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2～4分别为演示水槽（6）的左、主视和俯视图；

附图5～7分别为附件三角堰模型（17），矩形堰模型（20）及胶皮垫（16）的示意图；

附图8、9分别为示教板（10）的主、侧视图；

附图10～20均为各种演示的示意图。

参见图1：全套教具包括水槽（6）、示教板（10）、水泵（1）、贮水箱（19）和三种水堰模型（14、17、20）。水槽（6）长680mm，宽30mm、高60mm，示教板高400mm，宽350mm。水槽（6）通过侧壁上的两个吊耳（11）以螺栓（12）固定在示教板上，其中一个吊耳固定于示教板的弧形槽孔（13）上，整个水槽通过此弧形槽孔和螺栓来实现不同坡度的调节。

参见图2～4：水槽（6）为透明玻璃板制成的矩形截面开口水槽，两个侧壁为整块，槽底为三段，前后两段坡度相同（i₁＝i₂），中段坡度较大（i₂＞i₁），三段之间相互位置粘接固定。水槽上流端有进水井（5），其上端开口，高于水槽侧壁，水井横截面为矩形，下端插入槽底，水井（5）下流一个侧壁的下部有若干筛孔。水槽下流出口端有凸缘（15），其上有八个圆孔。用以安装水堰（17或20）。水槽（6）的一个侧壁上有两个矩形吊耳（11）每个吊耳上有一个圆孔。水槽两侧壁的上边缘之间有三个矩形水闸（8），分别位于三段槽底所对应的中间位置。水闸（8）插于导向槽（7）中，依赖定位螺钉（9）定位于导槽的不同高度。整个水槽（6）通过示教板（10）上的弧形槽孔（13）和螺栓（12）来改变坡度，通过水闸（8）控制槽中水深，即可演示出“缓流”、“急流”两种水流状态，五种不同坡度（缓坡、陡坡、临界坡、平坡、逆坡）中十二种水面曲线（a₁，b₁，c₁，a₂，b₂，c₂，a₃，c₃，b₀，c₀，b′，c′），三种变坡处上下流水面衔接和“水跌”、“水跃”两种水力现象。在水槽后段中置入宽顶堰模型（14）或水槽未端凸缘（15）上用螺栓和胶皮垫（16）安装上薄壁堰（17、20）模型，可以演示出三种典型堰流的水力特征。

参见附图8、9：示教板（10）的上部有在同一水平位置上的左边一个圆孔（21）和右边一个弧形槽孔（13）示教板边缘上有显示水槽前、后两段底坡（i₁，i₃）的读数刻线（22）。

在以下附图10～19中i₁、i₂、i₃分别为水槽前、中、后段坡度，i_K为水临界线坡度。

附图10、11分别为水槽的前段和中段所演示的“缓流”、“急流”两种水流状态。当前段处于缓坡（i₁＜i_K）时，将水闸（8）下降到水面以下少许，水闸上流的水面产生壅高，并逐渐向上流延伸，显示出“缓流”的水力特性。在中段处于陡坡（i₂＞i_K）的情况下，将水闸（8）下降到水面以下时，其上流的水面只在水闸上流附近产生壅高，显示出“急流”的水力特性。

附图12～19为水槽调节成不同坡度情况下，所演示出的十二种水面曲线和三种变坡处上、下流水面衔接等水力现象的示意图。在演示过程中，应用示教板上弧形槽孔（13）和水槽上的吊耳（11）之间不同的相对位置来调节各段水槽的坡度，应用各段的水闸位置的升降调节水槽内水面的高低（即水深），使每个水闸下流都刚好产生“临界水跃”，就能演示出五种不同坡度情况下所出现的各种水面曲线的不同形状和变坡处上下流不同水面之间的真实衔接形状。

附图15为水槽前段处于缓坡（i＜i_K）情况下所演示出的a₁、c₁两种水面曲线；图16为水槽中段处于陡坡情况下所演示的出的a₂、c₂两种水面曲线；图17为水槽中段处于临界坡度情况下所演示出的a₃、c₃两种水面曲线；图18为水槽后段处于平坡（i＝0）情况下所演示出的b_O、c_O两种水面曲线，图19为水槽后段处于逆坡（i＜0）情况下所演示出的b′、c′两种水面曲线。在附图12～13中示出了变坡处的b₁和b₂及C₁三种水面曲线。图中N－N为实际水面、K－K为临界水面。

附图20是水槽调节成前、后两段为缓坡（i₁＜i_K，i₃＜i_K），中段为陡坡（i₂＞i_K）情况下的一种演示实验的示意图。图中示出，水槽前后两段的水闸升高，悬空，只有中段水闸的下段插入水中，在后段槽底置入宽顶堰模型（14）。此实验演出了由“缓坡”变陡坡的变坡处上下流水面衔接的形状，还演示出陡坡中的“急流”，水闸下流的“水跃”和宽顶堰附近的“水跃”等水力现象。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1.教具尺寸小，轻便，能进入教室配合讲课，教学效果好。

2.演示功能多，能开出有关明渠和堰流的二十二演示实验，能满足水力学课程教学的需要。

3.水槽侧壁为整体，槽底坡度变化处上下流水面衔接特征显示清楚。

4.教具结构简单，造价低，易于推广应用。

Claims

1、一种用于水力学教学的多功能演示水槽，全套教具包括水泵(1)，透明有机玻璃矩形截面演示水槽(6)，示教板(10)、贮水箱(19)及附件，其特征在于槽底分成三段，即前、后两段的底坡相等，中间段坡度大于前、后段坡度；水槽上对应槽底三段的上方分别安装有可调高度的水闸(8)；水槽的出水端放置有宽顶堰模型(14)并安装有三角堰模型(17)或矩形堰模型(20)；水槽通过其一侧壁上的两个吊耳(11)分别固定在示教板上的固定螺栓(12)上及弧形槽孔(13)内，弧形槽孔边有坡度读数刻线(22)。