CN205645045U - 流体力学综合试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种流体力学综合试验装置，包括实验台面、供水箱、恒压水箱、计量水箱和倾斜式测压管组；供水箱与计量水箱分别设置在实验台面两端的下面，供水箱内的水泵通过供水管连接恒压水箱，恒压水箱通过贴近实验台面且水平设置的四条实验管路连接计量水箱，计量水箱通过回水管连接供水箱，倾斜式测压管组通过硅胶管与实验管路连接。本实用新型具有结构简单，操作便利，精确性高等优点，适于应用在流体力学精确测量上。

Description

流体力学综合试验装置

技术领域

本实用新型属于试验装置领域，主要涉及一种试验装置，具体涉及一种流体力学综合试验装置。

背景技术

流体力学综合实验台是流体力学课程的基本实验装置。该实验台上可以完成一些基本的流体力学实验，如雷诺实验、沿程阻力实验、局部阻力实验、能量方程（伯努利方程）实验、文丘里流量计和孔板流量计系数的测定实验以及毕托管测流速和流量的实验。其原理是用测压管测量管路中不同地点的测压管水头，通过各点间的压差来计算管路的沿程和局部阻力、验证能量方程以及结合连续性方程来计算管路中水流的流速和流量。毕托管同时测量管路的测压管水头和压强水头，通过压差计算出流速水头，从而计算流速和流量。

发明内容

发明目的

本实用新型提供一种流体力学综合试验装置，其目的是为了解决传统流体力学实验装置缺陷较大的问题，设计一结构简单，操作便利，精确性更高的新型流体力学综合实验装置。

技术方案

一种流体力学综合试验装置，其特征在于：包括实验台面、供水箱、恒压水箱、计量水箱和倾斜式测压管组；供水箱与计量水箱分别设置在实验台面两端的下面，供水箱内的水泵通过供水管连接恒压水箱，恒压水箱通过贴近实验台面且水平设置的四条实验管路连接计量水箱，计量水箱通过回水管连接供水箱，倾斜式测压管组通过硅胶管与实验管路连接。

恒压水箱设有两个出水口，第一出水口和第二出水口；第一出水口连通管路，第二出水口分别连通管路Ⅰ、管路Ⅱ和管路Ⅳ，管路Ⅰ、管路Ⅱ与管路Ⅳ并联。

管路Ⅰ包括第一变径和第二变径，第一变径为突缩，第二变径为突扩，第一变径前方设有第五测压点，第一变径后方设有第六测压点，第二变径前方设有第七测压点，第二变径后方设有第八测压点，第五测压点前设有第六闸阀，第八测压点后设有第九闸阀和第九测压点，第九测压点设在第九闸阀后；管路Ⅱ上依次设置有第七闸阀、文丘里流量计、孔板流量计、毕托管和第十闸阀，文丘里流量计上设有两个测压点第十测压点和第十一测压点，孔板流量计上设有两个测压点第十二测压点和第十三测压点，毕托管上设有两个测压点第十四测压点和第十无测压点；管路Ⅲ的两端分别设有第八闸阀和第四闸阀，管路Ⅲ依次设有四个测压点第一测压点、第二测压点、第三测压点和第四测压点；管路Ⅳ的末端设有第三闸阀，管路Ⅳ内靠近第二出水口的位置设有雷诺测针。

四条管路上的各测压点分别通过硅胶管与倾斜式测压管组的15根倾斜玻璃管连接；管路Ⅰ上的第五测压点与倾斜式测压管①连接，第六测压点与倾斜式测压管②连接，第七测压点与倾斜式测压管③连接，第八测压点与倾斜式测压管④连接，第九测压点与倾斜式测压管⑤连接；管路Ⅱ上的第十测压点与倾斜式测压管⑥连接，第十一测压点与倾斜式测压管⑦连接，第十二测压点与倾斜式测压管⑧连接，第十三测压点与倾斜式测压管⑨连接，第十四测压点与倾斜式测压管⑩连接，第十五测压点与倾斜式测压管⑪连接；管路Ⅲ上的第一测压点与倾斜式测压管⑫连接，第二测压点与倾斜式测压管⑬连接，第三测压点与倾斜式测压管⑭连接，第四测压点与倾斜式测压管⑮连接。

倾斜式测压管组固定在垂直于实验台面的支架上，安装在实验台面的后边缘侧。

恒压水箱底部的溢流管伸入供水箱中。

恒压水箱上设有墨水盒，墨水盒通过硅胶管连接管路Ⅳ上的雷诺测针，硅胶管上设有第二闸阀。

计量水箱上设有水位计。

回水管靠近计量水箱的一端设有第五闸阀。

优点及效果

本实用新型这种流体力学综合试验装置，具有如下优点和有益效果：

（1）局部阻力管加以改进并使其与沿程阻力管合并为一根管，两个实验可以在一根管上同时进行，既能节省空间又不会对各自实验造成影响，由于水流相同，实验误差相对减小，使装置的准确性得到提高。

（2）在压力测量方面本着使装置测量数据更加精确的目的，我们将传统的垂直测压管改为倾斜式测压管，通过放大两次实验读数点的距离从而提高实验数据的可读性和测量精度，便于归纳总结出实验规律。

（3）测量水箱底部要加一连通器，以连通器中液面高度代替水箱中液面高度，减小液面波动对数据读取的影响，使实验测量结果更为准确。

（4）将原来的垂直面上并联的几根管改为贴近实验台面的水平并联管路，由恒压箱统一提供压力，简化实验装置。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为实验台面以上各装置俯视图。

图3为倾斜式测压管原理演示图。

图4为U型管水位计示意图。

附图标记说明：

1-实验台，2-水泵，3-供水箱，4-溢流管，5-第一闸阀，6-供水管，7-恒压水箱，8-墨水盒，9-第二闸阀，10-雷诺测针，11-第一测压点，12-第二测压点，13-第三测压点，14-第四测压点，15-第三闸阀，16-第四闸阀，17-计量水箱，18-水位计，19-第五闸阀，20-回水管，21-第一出水口，22-第二出水口，23-第六闸阀，24-第七闸阀，25-第八闸阀，26-第五测压点，27-第六测压点，28-第七测压点，29-第八测压点，30-第九测压点，31-第一变径，32-第二变径，33-第九闸阀，34-文丘里流量计，35-孔板流量计，36-毕托管，37-第十测压点，38-第十一测压点，39-第十二测压点，40-第十三测压点，41-第十四测压点，42-第十五测压点，43-第十闸阀。

具体实施方式

本实用新型涉及一种流体力学综合试验装置，如图1-图4中所示，包括实验台面1、供水箱3、恒压水箱7、计量水箱17和倾斜式测压管组；供水箱3与计量水箱17分别设置在实验台面1两端的下面，供水箱3内的水泵2通过供水管6连接恒压水箱7，恒压水箱7通过贴近实验台面1且水平设置的四条实验管路连接计量水箱17，计量水箱17通过回水管20连接供水箱3，倾斜式测压管组通过硅胶管与实验管路连接。

如图2所示，恒压水箱7设有两个出水口，第一出水口21和第二出水口22；第一出水口21连通管路Ⅲ，第二出水口22分别连通管路Ⅰ、管路Ⅱ和管路Ⅳ，管路Ⅰ、管路Ⅱ与管路Ⅳ并联。

管路Ⅰ包括第一变径31和第二变径32，第一变径31为突缩，第二变径32为突扩，第一变径31前方设有第五测压点26，第一变径31后方设有第六测压点27，第二变径32前方设有第七测压点28，第二变径32后方设有第八测压点29，第五测压点26前设有第六闸阀23，第八测压点29后设有第九闸阀33和第九测压点30，第九测压点30设在第九闸阀33后；管路Ⅱ上依次设置有第七闸阀24、文丘里流量计34、孔板流量计35、毕托管36和第十闸阀43，文丘里流量计34上设有两个测压点第十测压点37和第十一测压点38，孔板流量计35上设有两个测压点第十二测压点39和第十三测压点40，毕托管36上设有两个测压点第十四测压点41和第十无测压点42；管路Ⅲ的两端分别设有第八闸阀25和第四闸阀16，管路Ⅲ依次设有四个测压点第一测压点11、第二测压点12、第三测压点13和第四测压点14；管路Ⅳ的末端设有第三闸阀15，管路Ⅳ内靠近第二出水口22的位置设有雷诺测针10。

如图3所示，四条管路上的各测压点分别通过硅胶管与倾斜式测压管组的15根倾斜玻璃管连接；管路Ⅰ上的第五测压点26与倾斜式测压管①连接，第六测压点27与倾斜式测压管②连接，第七测压点28与倾斜式测压管③连接，第八测压点29与倾斜式测压管④连接，第九测压点30与倾斜式测压管⑤连接；管路Ⅱ上的第十测压点37与倾斜式测压管⑥连接，第十一测压点38与倾斜式测压管⑦连接，第十二测压点39与倾斜式测压管⑧连接，第十三测压点40与倾斜式测压管⑨连接，第十四测压点41与倾斜式测压管⑩连接，第十五测压点42与倾斜式测压管⑪连接；管路Ⅲ上的第一测压点11与倾斜式测压管⑫连接，第二测压点12与倾斜式测压管⑬连接，第三测压点13与倾斜式测压管⑭连接，第四测压点14与倾斜式测压管⑮连接。

倾斜式测压管组固定在垂直于实验台面的支架上，安装在实验台面的后边缘侧。

恒压水箱7底部的溢流管4伸入供水箱3中。

恒压水箱7上设有墨水盒8，墨水盒8通过硅胶管连接管路Ⅳ上的雷诺测针10，硅胶管上设有第二闸阀9。

计量水箱17上设有水位计18。

回水管20靠近计量水箱17的一端设有第五闸阀19。

本实验主要采用了一管多用，斜管精测的设计理念以及改变管路连接从而达到简化实验装置，大大增强装置精确性。

装置压力的测量采用倾斜式测压管，通过放大测量距离从而提高读数和测量精度。如图3所示为倾斜式测压管，倾斜式测压管的每根管道均通过硅胶管与实验管路上的测压点连接，完成测压。

本实用新型的工作原理如下：

水泵从供水箱中吸水供给恒压水箱，待恒压水箱水位稳定后开始实验。从图2中可以看出管Ⅰ（沿程、局部、阀门阻力）与管Ⅱ（文丘里、孔板、毕托管）和管Ⅳ（雷诺）并联，形成一个水力***；由于管Ⅳ所做的实验为伯努利方程实验，需要管段中有位差，无法与其他管连在一起，所以管Ⅳ单独从恒压水箱取水，完成实验。供水箱和计量水箱在实验台面的下面，其它各实验装置在实验台面上。

本实用新型的工作过程如下：

首先通水排气，启动水泵。将恒压水箱里的水充满到稳定高度后开始实验。测量沿程阻力和局部阻力的实验可以在一根管上同时进行。实验过程中的数据读取：从倾斜式测压管上读取压力水头，在连通器上观察集水箱液位的变化并记录相应用时。由于各管路的压力源都来自恒压水箱，水路调节方便换做其它组实验只需要同阀门的转换就可以完成。

Claims (9)

1.一种流体力学综合试验装置，其特征在于：包括实验台面（1）、供水箱（3）、恒压水箱（7）、计量水箱（17）和倾斜式测压管组；供水箱（3）与计量水箱（17）分别设置在实验台面（1）两端的下面，供水箱（3）内的水泵（2）通过供水管（6）连接恒压水箱（7），恒压水箱（7）通过贴近实验台面（1）且水平设置的四条实验管路连接计量水箱（17），计量水箱（17）通过回水管（20）连接供水箱（3），倾斜式测压管组通过硅胶管与实验管路连接。

2. 根据权利要求1所述的流体力学综合试验装置，其特征在于：恒压水箱（7）设有两个出水口，第一出水口（21）和第二出水口（22）；第一出水口（21）连通管路Ⅲ，第二出水口（22）分别连通管路Ⅰ、管路Ⅱ和管路Ⅳ，管路Ⅰ、管路Ⅱ与管路Ⅳ并联。

3. 根据权利要求2所述的流体力学综合试验装置，其特征在于：管路Ⅰ包括第一变径（31）和第二变径（32），第一变径（31）为突缩，第二变径（32）为突扩，第一变径（31）前方设有第五测压点（26），第一变径（31）后方设有第六测压点（27），第二变径（32）前方设有第七测压点（28），第二变径（32）后方设有第八测压点（29），第五测压点（26）前设有第六闸阀（23），第八测压点（29）后设有第九闸阀（33）和第九测压点（30），第九测压点（30）设在第九闸阀（33）后；管路Ⅱ上依次设置有第七闸阀（24）、文丘里流量计（34）、孔板流量计（35）、毕托管（36）和第十闸阀（43），文丘里流量计（34）上设有两个测压点第十测压点（37）和第十一测压点（38），孔板流量计（35）上设有两个测压点第十二测压点（39）和第十三测压点（40），毕托管（36）上设有两个测压点第十四测压点（41）和第十无测压点（42）；管路Ⅲ的两端分别设有第八闸阀（25）和第四闸阀（16），管路Ⅲ依次设有四个测压点第一测压点（11）、第二测压点（12）、第三测压点（13）和第四测压点（14）；管路Ⅳ的末端设有第三闸阀（15），管路Ⅳ内靠近第二出水口（22）的位置设有雷诺测针（10）。

4. 根据权利要求1所述的流体力学综合试验装置，其特征在于：四条管路上的各测压点分别通过硅胶管与倾斜式测压管组的15根倾斜玻璃管连接；管路Ⅰ上的第五测压点（26）与倾斜式测压管①连接，第六测压点（27）与倾斜式测压管②连接，第七测压点（28）与倾斜式测压管③连接，第八测压点（29）与倾斜式测压管④连接，第九测压点（30）与倾斜式测压管⑤连接；管路Ⅱ上的第十测压点（37）与倾斜式测压管⑥连接，第十一测压点（38）与倾斜式测压管⑦连接，第十二测压点（39）与倾斜式测压管⑧连接，第十三测压点（40）与倾斜式测压管⑨连接，第十四测压点（41）与倾斜式测压管⑩连接，第十五测压点（42）与倾斜式测压管⑪连接；管路Ⅲ上的第一测压点（11）与倾斜式测压管⑫连接，第二测压点（12）与倾斜式测压管⑬连接，第三测压点（13）与倾斜式测压管⑭连接，第四测压点（14）与倾斜式测压管⑮连接。

5. 根据权利要求1所述的流体力学综合试验装置，其特征在于：倾斜式测压管组固定在垂直于实验台面的支架上，安装在实验台面的后边缘侧。

6. 根据权利要求1所述的流体力学综合试验装置，其特征在于：恒压水箱（7）底部的溢流管（4）伸入供水箱（3）中。

7. 根据权利要求1或3所述的流体力学综合试验装置，其特征在于：恒压水箱（7）上设有墨水盒（8），墨水盒（8）通过硅胶管连接管路（Ⅳ）上的雷诺测针（10），硅胶管上设有第二闸阀（9）。

8. 根据权利要求1所述的流体力学综合试验装置，其特征在于：计量水箱（17）上设有水位计（18）。

9. 根据权利要求1所述的流体力学综合试验装置，其特征在于：回水管（20）靠近计量水箱（17）的一端设有第五闸阀（19）。