技术领域
[0001] 本
发明涉及一种实验装置，具体是一种
流体力学综合实验装置。
背景技术
[0002] 流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。流体力学既包含自然科学的
基础理论，又涉及工程技术科学方面的应用。以上主要是从研究对象的
角度来说明流体力学的内容和分支。此外，如从流体作用力的角度，则可分为
流体静力学、流体运动学和流体动力学；从对不同“力学模型”的研究来分，则有理想流体动力学、粘性流体动力学、不可压缩流体动力学、可压缩流体动力学和
非牛顿流体力学等。
[0003] 为了观察流体现象，出现了流体力学实验装置，但是目前的流体力学实验装置功能较为单一，不能同时进行流体力学实验中雷诺实验、局部阻力系数测定实验、文丘里流量计测流量实验、孔板流量计实验、毕托管实验、伯努利方程实验和沿程阻力系数测定实验。因此本发明提供一种流体力学综合实验装置。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种流体力学综合实验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006] 一种流体力学综合实验装置，包括
机体和安装在机体上的稳压
水箱、水箱、计量水箱、测
压板和实验管路；指示剂瓶安装在稳压水箱上，指示剂瓶底部通过
橡胶管与雷诺实验管路连通；稳压水箱的内部设有竖向的溢流板和稳流板，稳压水箱的底部分别通过溢
流管、供水管与水箱连接，水箱内部设有水
泵，水泵的一端与供水管连接；所述溢流管顶部设于溢流板与溢流板一侧的稳压水箱
侧壁之间，溢流板另一侧设有稳流板，供水管顶部设于溢流板与稳流板之间；计量水箱通过回水管连接至水箱；
[0007] 所述实验管路包括伯努利方程实验管路、沿程阻力系数测定实验管路、毕托管实验管路、孔板流量计实验管路、文丘里流量计测流量实验管路、局部阻力系数测定实验管路和雷诺实验管路，各实验管路的一端均连接至稳压水箱，实验管路的另一端均设于计量水箱上方。
[0008] 作为本发明进一步的方案：所述溢流板与稳流板之间设有具有稳流作用的颗粒。
[0009] 作为本发明进一步的方案：所述溢流板的高度大于稳流板的高度。
[0010] 作为本发明进一步的方案：所述流体力学综合实验装置还包括客户端；所述指示剂瓶、溢流管、供水管、回水管、伯努利方程实验管路、沿程阻力系数测定实验管路、毕托管实验管路、孔板流量计实验管路、文丘里流量计测流量实验管路、局部阻力系数测定实验管路和雷诺实验管路上的
阀门均连接至客户端，水泵也连接至客户端。
[0011] 作为本发明进一步的方案：所述客户端为PC。
[0012] 与
现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0013] 本发明的流体力学综合实验装置可以进行以下实验：1)雷诺实验；2)局部阻力系数测定实验；3)文丘里流量计测流量实验；4)孔板流量计实验；5)毕托管实验；6)伯努利方程实验；7)沿程阻力系数测定实验；可实现远程操作，自动化水平高，使用方法简单，测量结果准确，市场推广价值高。
附图说明
[0014] 图1为流体力学综合实验装置的主视图。
[0015] 图2为流体力学综合实验装置的俯视图。
[0016] 其中：1-指示剂瓶；2-稳压水箱；3-溢流管；4-供水管；5-水箱；6-水泵；7-回水管；8-计量水箱；9-测压板；10-溢流板；11-稳流板；12-伯努利方程实验管路；13-沿程阻力系数测定实验管路；14-毕托管实验管路；15-孔板流量计实验管路；16-文丘里流量计测流量实验管路；17-局部阻力系数测定实验管路；18-雷诺实验管路。
具体实施方式
[0017] 下面结合具体实施方式对本
专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0019] 请参阅图1-2，一种流体力学综合实验装置，包括机体和安装在机体上的稳压水箱2、水箱5、计量水箱8、测压板9、伯努利方程实验管路12、沿程阻力系数测定实验管路13、毕托管实验管路14、孔板流量计实验管路15、文丘里流量计测流量实验管路16、局部阻力系数测定实验管路17和雷诺实验管路18；测压板包括若干测压管；
[0020] 稳压水箱2安装在
机架左上端，指示剂瓶1安装在稳压水箱2上，指示剂瓶1底部通过橡胶管与雷诺实验管路18连通；稳压水箱2的内部设有竖向的溢流板10和稳流板11，溢流板10设于稳流板11的左侧，稳压水箱2的底部分别通过溢流管3、供水管4与水箱5连接，水箱5内部设有水泵6，水泵6的一端与供水管4连接；所述溢流管3顶部设于溢流板10与稳压水箱
2左壁之间，供水管4顶部设于溢流板10与稳流板11之间；计量水箱8安装在机架右端；计量水箱8通过回水管7连接至水箱5；
[0021] 所述伯努利方程实验管路12、沿程阻力系数测定实验管路13、毕托管实验管路14、孔板流量计实验管路15、文丘里流量计测流量实验管路16、局部阻力系数测定实验管路17和雷诺实验管路18的一端均连接至稳压水箱2，伯努利方程实验管路12、沿程阻力系数测定实验管路13、毕托管实验管路14、孔板流量计实验管路15、文丘里流量计测流量实验管路16、局部阻力系数测定实验管路17和雷诺实验管路18的另一端均设于计量水箱8上方。
[0022] 实施例2
[0023] 在实施例1的基础上，所述溢流板10与稳流板11之间设有具有稳流作用的颗粒。
[0024] 实施例3
[0025] 在实施例1的基础上，所述溢流板10的高度大于稳流板11的高度。
[0026] 实施例4
[0027] 在实施例1的基础上，所述流体力学综合实验装置还包括客户端，所述客户端内置app
软件；所述指示剂瓶1、溢流管3、供水管4、回水管7、伯努利方程实验管路12、沿程阻力系数测定实验管路13、毕托管实验管路14、孔板流量计实验管路15、文丘里流量计测流量实验管路16、局部阻力系数测定实验管路17和雷诺实验管路18上的阀门均连接至客户端，水泵6也连接至客户端。使用时，打开总电源，开启客户端；通过客户端选择实验类型，并开启水泵将水箱5注满水；然后进行实验，实验完成后，通过客户端保存实验数据或控制
打印机工作；通过客户端结束实验，关闭所有阀门，切断电源。所述客户端为PC。
[0028] 实验例1雷诺实验
[0029] 采用本发明装置以及结合现有实验方法：接通电源，开启水泵6给水箱5供水；到水箱5里的水开始溢流后，轻轻打开雷诺实验管路18的尾阀，使管道通过小流量，再打开指示剂
开关，使
颜色水流入管道；反复缓慢增大(或减小)流量，仔细观察
层流和紊流现象。从大到小(或从小到大)缓慢调整流量，在临界流速时(即流态开始转换时)，测定其
雷诺数。实验完毕后，先关闭指示剂开关，然后关闭水泵，拔掉电源。
[0030] 表1雷诺实验结果
[0031]测次 流量Q(cm3/s) 流速v(cm/s) 雷诺数Re 状态
1 22.11 14.36 2242 直线摆动
2 19.36 12.58 1964 稳定直线
3 22.32 14.50 2264 直线摆动
4 22.62 14.69 2294 直线摆动
[0032] 实验例2局部阻力系数测定实验
[0033] 采用本发明装置以及结合现有实验方法：接通电源，开启水泵6给水箱5供水；到水箱5里的水开始溢流后，排除管道、测压管中的气体，并观察测压管中的水位是否在同一水平面上。打开局部阻力系数测定实验管路17的尾阀，使管道通过水流，并调节流量大小，使测压管水位在适当的高度。测量各断面的测压管
水头，用测量水箱测定流量。检查数据无误后，改变流量，再次测量。关闭水泵，拔掉电源，结束实验。
[0034] 表2局部阻力系数测定实验结果
[0035]
[0036] 表3管流突然扩大局部水头损失计算表
[0037]
[0038] 细管直径d1＝1.4cm，粗管直径d2＝2.0cm；表4管流突然缩小局部水头损失计算表[0039]
[0040] 粗管直径d1＝2.0cm，细管直径d2＝1.4cm；
[0041] 实验例3文丘里流量计测流量实验
[0042] 采用本发明装置以及结合现有实验方法：接通电源，开启水泵6给水箱5供水；到水箱5里的水开始溢流后，排除管道、测压管中的气体，关闭尾阀，排除管道和测压管中的气体，直到测压管的水位读数相等。打开文丘里流量计测流量实验管路16的尾阀，使管道通过较大流量，且测压管的水位均能读数。等到水流稳定后，开始测定测压管水位和流量，并记录。控制文丘里流量计测流量实验管路16的尾阀，减小流量，使测压管水位差减小4cm左右，等到水流稳定后，继续测定。测次大于6次后，且压差分布均匀，实验可以结束。关闭电源。
[0043] 表5文丘里流量计测流量实验结果
[0044]序号 h1(cm) h2(cm) h3(cm) h4(cm) 实际流量(cm3/s)
1 41.42 0.7 48.08 30.85 153.08
2 39 3.9 38 7.85 132.7
3 32.7 9.4 33.1 14.78 109.9
4 30.8 12.6 29.8 19.0 88.6
5 27.5 16 26.1 14.4 62.6
[0045] 文丘里管断面直径、面积：d1＝1.4cm，d2＝0.8cm；
[0046] 表6文丘里流量计测流量实验结果
[0047]
[0048]
[0049] 实验例4孔板流量计实验
[0050] 采用本发明装置以及结合现有实验方法：接通电源，开启水泵6给水箱5供水；把孔板流量计前后稳压室中的空气排尽。开启两测压点小阀，进行实验。调节进水阀门和出水阀门，使测压计出现最大压差，作为第一次实验，以后逐渐调小流量，减小压差(每次减小10cm左右)进行实验。
[0051] 表7孔板流量计实验结果
[0052]N0 h1(cm) h2(cm) △h(cm) Q0(cm3/s) μ
1 52.12 51.87 0.25 20.87 0.1115
2 52.10 51.72 0.38 30.61 0.2360
3 52.10 51.53 0.57 38.96 0.2374
4 52.04 51.16 0.88 51.48 0.2510
5 52.04 50.92 1.12 58.43 0.2538
6 52.01 50.53 1.48 66.78 0.2527
7 51.99 50.30 1.69 72.35 0.2559
[0053] 其中，△h为孔板前后压差。
[0054] 实验例5毕托管实验
[0055] 采用本发明装置以及结合现有实验方法：开启水泵，将流量调节至最大。及时排除毕托管及连通管中的气体，方可进行实验。改变流速，可获得三种不同的恒定水位与相应流速，作不同工况的实验操作。分别沿纵向和垂向改变测点
位置，观察管嘴淹没射流的流速分布。将实验记录和计算添入表格，写出实验报告。
[0056] 表8托管实验结果
[0057]
[0058] 实验例6伯努利方程实验
[0059] 采用本发明装置以及结合现有实验方法：打开开关供水，使水箱充水至水箱溢流。检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。如不平则需查明故障原因(例连通管受阻、漏气或夹气泡等)并加以排除，直至调平。打开伯努利方程实验管路12的尾部调节阀，调节其开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量(毕托管供演示，不必测记读数)。改变流量2次，重复上述测量。其中一次阀门开度大到使13号测管液面接近标尺零点。实验结束，关闭水泵，
整理桌面。
[0060] 表9伯努利方程实验结果
[0061]
[0062] 表10伯努利方程实验结果
[0063]
[0064] 实验例7沿程阻力系数测定实验
[0065] 采用本发明装置以及结合现有实验方法：接通电源，开启水泵给水箱供水。等到水开始溢流后，排除测压管中的气体。把沿程阻力系数测定实验管路13的尾阀开到最大，这时实验管道通过的流量最大，测压管的液位差最大(即压差最大)。水流稳定后，开始测量流量和压差，并记录。减小沿程阻力系数测定实验管路13的尾阀开度，减小实验流量，压差的减小量控制在4cm左右(即压差比上次减小2cm)，水流稳定后，再开始测量水温、流量和压差，并记录。重复实验，每次压差下降要均匀，直到流量为0。检查数据无误后，关闭电源，结束实验。管径d＝1.4cm，实验段长度L＝120cm。
[0066] 表11沿程阻力系数测定实验结果
[0067]
[0068] 注：初高h1、终高h2是指测量水箱里的水位。
[0069] 需要特别说明的是，本
申请中努利方程实验管路12、沿程阻力系数测定实验管路13、毕托管实验管路14、孔板流量计实验管路15、文丘里流量计测流量实验管路16和局部阻力系数测定实验管路17为现有技术的应用，将各种实验管路复合得到一种综合实验装置为本申请的创新点，其有效解决了功能单一的问题。
[0070] 上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
