CN217787927U - 一种流体力学实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种流体力学实验装置，包括底板，所述底板顶面固定安装有支撑板，所述底板顶面固定安装有电动推杆，所述电动推杆输出端铰接有滑块，所述支撑板顶面铰接有实验箱，通过电动推杆的升降使实验箱和烧杯发生微角度倾斜，在观察烧杯内的非牛顿流体流动情况，完成无管虹吸现象实验，通过改变电机输出端的转向和转速使冲击头移动方向和向下移动时的速度发生改变，配合通过压力传感器获取的数值确认物体冲击速度与非牛顿流体粘度之间的关系，完成“遇强则强，遇弱则弱”特性实验，将两个实验结合在一个装置中完成，避免在教学过程中切换实验设备，有效节约教学时间，更加高效、方便。

Description

一种流体力学实验装置

技术领域

本实用新型涉及实验装置技术领域，特指一种流体力学实验装置。

背景技术

非牛顿流体是一种高分子溶液，其熔体分子长度远大于其直径，因此非牛顿流体具有弹性，非牛顿流体的弹性使得部分流体被拉伸时，拉伸流动的自由表面保持稳定，因此当非牛顿流体一旦向外溢出一部分后剩余的部分会全部流出，这是非牛顿流体的无管虹吸现象；非牛顿流体不仅具有弹性还具有粘性，其粘度会因为受到的压力或速度增大而增大，在压力或速度较大时甚至成为暂时性的固体，在压力或速度较小时流动性则较强，这是非牛顿流体的“遇弱则弱，遇强则强”特性。非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中，绝大多数生物流体都属于所定义的非牛顿流体，对学生来说，学习并认识非牛顿流体的特性是必要的。

教师通过实验可以更直观地让学生感受和学习非牛顿流体的特性，然而关于非牛顿流体无管虹吸现象和“遇弱则弱，遇强则强”特性的相关实验需要使用不同的装置进行，对于教师来说，增加了教学过程的复杂性，导致花费较多时间在实验设备的切换上，降低了教学效率。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种流体力学实验装置，通过电动推杆的升降使实验箱和烧杯发生微角度倾斜，在烧杯倾斜角度不变的情况下观察到烧杯内的非牛顿流体全部流出，并经过进液口流入实验箱内部，完成无管虹吸现象实验，通过电机输出端带动螺纹杆旋转，进而使连接杆和冲击头升降，改变电机输出端的转速以改变冲击头向下移动时的速度，通过压力传感器获取的数值确认物体冲击速度与非牛顿流体粘度之间的关系，完成“遇强则强，遇弱则弱”特性实验，将两个实验结合在一个装置中完成，避免在教学过程中切换实验设备，有效节约教学时间，更加高效、方便。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种流体力学实验装置，包括底板，所述底板顶面固定安装有支撑板，所述底板顶面固定安装有电动推杆，所述电动推杆输出端铰接有滑块，所述支撑板顶面铰接有实验箱，所述实验箱内壁左侧面和右侧面均开设有第二滑槽，所述实验箱底面开设有第一滑槽，所述滑块与第一滑槽滑动连接，所述实验箱表面设有升降结构，所述升降结构表面固定安装有安装杆，所述安装杆底面固定安装有冲击头，所述实验箱正面铰接有防护结构，所述实验箱顶面固定安装有烧杯，所述实验箱顶面开设有进液口，所述进液口内壁右侧面所在平面与烧杯侧面相切，所述实验箱左侧面固定安装有出液管。

优选地，所述实验箱正面设有观察窗，所述观察窗为透明钢化玻璃材质。

优选地，所述升降结构包括电机，所述电机固定安装于实验箱顶面，所述电机输出端固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆与第二滑槽内壁转动连接，所述螺纹杆表面螺纹安装有连接杆，右侧所述第二滑槽内壁表面固定安装有滑杆，所述连接杆与滑杆滑动连接，所述连接杆与第二滑槽表面滑动连接。

优选地，所述防护结构包括有密封门和把手，所述密封门与实验箱正面铰接设置，所述把手固定安装于密封门表面。

优选地，所述冲击头表面固定安装有压力传感器。

优选地，所述密封门四周为不锈钢材质，所述密封门中部为透明塑料材质。

本实用新型有益效果：通过电动推杆的升降使实验箱和烧杯发生微角度倾斜，在烧杯倾斜角度不变的情况下观察到烧杯内的非牛顿流体全部流出，并经过进液口流入实验箱内部，完成无管虹吸现象实验，通过电机输出端带动螺纹杆旋转，进而使连接杆和冲击头升降，改变电机输出端的转速以改变冲击头向下移动时的速度，通过压力传感器获取的数值确认物体冲击速度与非牛顿流体粘度之间的关系，完成“遇强则强，遇弱则弱”特性实验，将两个实验结合在一个装置中完成，避免在教学过程中切换实验设备，有效节约教学时间，更加高效、方便。

附图说明

图1是本实用新型结构正视图；

图2是本实用新型结构正剖图；

图3是本实用新型结构俯视图。

图中：1底板、2支撑板、3电动推杆、4滑块、5实验箱、6第二滑槽、7第一滑槽、8观察窗、9升降结构、901电机、902螺纹杆、903连接杆、904滑杆、10安装杆、11冲击头、12防护结构、121密封门、122把手、13烧杯、14进液口、15出液管。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型的技术方案进行说明。

实施例：如图1至图3所示，一种流体力学实验装置，包括底板1，底板1顶面固定安装有支撑板2，底板1顶面固定安装有电动推杆3，电动推杆3输出端铰接有滑块4，支撑板2顶面铰接有实验箱5，实验箱5内壁左侧面和右侧面均开设有第二滑槽6，实验箱5底面开设有第一滑槽7，滑块4与第一滑槽7滑动连接，实验箱5表面设有升降结构9，升降结构9表面固定安装有安装杆10，安装杆10底面固定安装有冲击头11，实验箱5正面铰接有防护结构12，实验箱5顶面固定安装有烧杯13，实验箱5顶面开设有进液口14，进液口14内壁右侧面所在平面与烧杯13侧面相切，实验箱5左侧面固定安装有出液管15。

具体的，实验箱5正面设有观察窗8，观察窗8为透明钢化玻璃材质，便于学生观察冲击头11冲击非牛顿流体时产生的实验现象，同时方便在实验完成后清理残留的非牛顿流体，并且钢化玻璃具有强度大的优点，使实验过程更加安全可靠。

具体的，升降结构9包括电机901，电机901固定安装于实验箱5顶面，电机901输出端固定连接有螺纹杆902，螺纹杆902与第二滑槽6内壁转动连接，螺纹杆902表面螺纹安装有连接杆903，右侧第二滑槽6内壁表面固定安装有滑杆904，连接杆903与滑杆904滑动连接，连接杆903与第二滑槽6表面滑动连接，通过电机901输出端带动螺纹杆902旋转固定角度，进而使连接杆903在固定距离内升降，使冲击头11在每次实验中均下降至与非牛顿流体表面接触，控制电机901输出端的转向可以改变冲击头11的移动方向，改变电机901输出端的转速可以改变冲击头11向下移动时的速度，从而探索不同速度的冲击头11向非牛顿流体进行冲击时的受到的压力情况。

具体的，防护结构12包括有密封门121和把手122，密封门121与实验箱5正面铰接设置，把手122固定安装于密封门121表面，可以对实验箱5进行封闭，防止实验过程中流体溅出，提高了实验的安全性，打开密封门121可以让学生接触非牛顿液体，从而对非牛顿液体有更加全面形象的认知，提升教学效果。

具体的，冲击头11表面固定安装有压力传感器，通过压力传感器获取不同速度的冲击头11与非牛顿流体接触时受到的压力，从而通过读取的数值确认物体冲击速度与非牛顿流体粘度之间的关系。

具体的，密封门121四周为不锈钢材质，密封门121中部为透明塑料材质，便于教师执行实验操作，同时也便于学生对实验现象进行观察。

本实用新型的工作原理：将烧杯13内倒满非牛顿液体，开启电动推杆3，电动推杆3输出端上升固定距离后停止，滑块4在第一滑槽7内滑动，此时实验箱5右侧升高，烧杯13随之发生倾斜使其内部的非牛顿液体倒出，从烧杯13流出的非牛顿液体经过进液口14进入实验箱5内部，观察在烧杯13倾角不变的情况下，烧杯13内的非牛顿液体是否全部流出，完成无管虹吸实验后控制电动推杆3输出端下降使实验箱5恢复水平位置，通过进液口14向实验箱5内继续加入非牛顿液体至合适高度，开启电机901，电机901输出端带动螺纹杆902旋转，进而使连接杆903沿第二滑槽6表面上下滑动，从而带动安装杆10和冲击头11升降，电机901输出端旋转固定角度，进而使连接杆903在固定距离内升降，使冲击头11在每次实验中均下降至与非牛顿流体表面接触，改变电机901输出端的转向以改变冲击头11的上升或下降，改变电机901输出端的转速从而改变冲击头11向下移动时的速度，压力传感器感受不同速度的冲击头11与非牛顿流体接触时受到的压力，通过读取压力传感器传输的数值确认物体冲击速度与非牛顿流体粘度之间的关系，完成“遇强则强，遇弱则弱”特性实验，两个实验完成后开启电动推杆3使实验箱5倾斜，实验箱5内的非牛顿液体经过出液管15流出，并且在无管虹吸效应下非牛顿液体全部流出实验箱5后，电动推杆3输出端下降使实验箱5恢复水平状态。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示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和简化描述，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、以及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。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种流体力学实验装置，包括底板(1)，其特征在于，所述底板(1)顶面固定安装有支撑板(2)，所述底板(1)顶面固定安装有电动推杆(3)，所述电动推杆(3)输出端铰接有滑块(4)，所述支撑板(2)顶面铰接有实验箱(5)，所述实验箱(5)内壁左侧面和右侧面均开设有第二滑槽(6)，所述实验箱(5)底面开设有第一滑槽(7)，所述滑块(4)与第一滑槽(7)滑动连接，所述实验箱(5)表面设有升降结构(9)，所述升降结构(9)表面固定安装有安装杆(10)，所述安装杆(10)底面固定安装有冲击头(11)，所述实验箱(5)正面铰接有防护结构(12)，所述实验箱(5)顶面固定安装有烧杯(13)，所述实验箱(5)顶面开设有进液口(14)，所述进液口(14)内壁右侧面所在平面与烧杯(13)侧面相切，所述实验箱(5)左侧面固定安装有出液管(15)。

2.根据权利要求1所述的一种流体力学实验装置，其特征在于，所述实验箱(5)正面设有观察窗(8)，所述观察窗(8)为透明钢化玻璃材质。

3.根据权利要求1所述的一种流体力学实验装置，其特征在于，所述升降结构(9)包括电机(901)，所述电机(901)固定安装于实验箱(5)顶面，所述电机(901)输出端固定连接有螺纹杆(902)，所述螺纹杆(902)与第二滑槽(6)内壁转动连接，所述螺纹杆(902)表面螺纹安装有连接杆(903)，右侧所述第二滑槽(6)内壁表面固定安装有滑杆(904)，所述连接杆(903)与滑杆(904)滑动连接，所述连接杆(903)与第二滑槽(6)表面滑动连接。

4.根据权利要求1所述的一种流体力学实验装置，其特征在于，所述防护结构(12)包括有密封门(121)和把手(122)，所述密封门(121)与实验箱(5)正面铰接设置，所述把手(122)固定安装于密封门(121)表面。

5.根据权利要求1所述的一种流体力学实验装置，其特征在于，所述冲击头(11)表面固定安装有压力传感器。

6.根据权利要求4所述的一种流体力学实验装置，其特征在于，所述密封门(121)四周为不锈钢材质，所述密封门(121)中部为透明塑料材质。

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