[实用新型]一种流体力学综合实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于物理技术领域，具体地说，涉及一种流体力学综合实验装置。

背景技术

众所周知，流体力学一直以来都是物理学基础与应用研究的重要领域.但是在大学的物理实验中所占比重却较小.基于这样的背景，本实验根据流体力学原理设计制作了一个综合实验平台，能够定量研究泊肃叶定律、伯努力定律和托里拆里定律，所得数据与理论符合较好。利用该平台还可观测雷诺现象，形象演示层流与湍流互相转变的物理过程。该平台具有适用性强、操作简便、现象明显等特点，可用于大学物理实验教学。

实验室已有的伯努利方程实验验证平台体积过于庞大，系统复杂，功能单一，只能做伯努利方程的验证实验。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种体积小巧，功能多样的流体力学综合实验装置。

其技术方案为：

一种流体力学综合实验装置，包括主体、伯努力管道、泊肃叶管道、雷诺管道，所述主体是一个有机玻璃圆筒，内径30cm、高50cm、总共有5个出水口，其中四个等间距分布，间隔为10cm，另外一个出水口为雷诺管道，所述伯努力管道是一根内径变化的管道，长约45cm，内径依次为2、1.5、1.3、1.2、1.1、1.0cm，不同内径的管口间用锥形平滑过渡，每一种内径对应的短管中间向外延伸出一根长40cm、内径约5mm的细管，用以测量压强；所述泊肃叶管道由6根内径不同的直管道组成，每根长约40cm，内径分别为0.9、1、1.2、1.5、1.8cm，每根管道上均向外伸出长40cm、内径约4mm、间距为8cm的细管，用以间接测量压强；所述雷诺管道长为20cm，内径0.5cm，起始端伸入主体内部约5cm，并在其中间固定一根针管，所述针管的针头处能够流出染色液体.

进一步，所述雷诺管道的末端接一阀门。

进一步，整个雷诺管道距地面30cm。

本实用新型的有益效果为：

1、实验室已有的伯努利方程实验验证平台体积过于庞大，系统复杂，功能单一，只能做伯努利方程的验证实验。该实验装置比已有装置体积小巧，功能较多。

2、该装置可定量研究泊肃叶定律、伯努力定律和托里拆利定律。

3、该装置可观察雷诺现象。

4、该装置具有适用性强、操作简便、现象明显等特点，可用于大学物理实验教学。

附图说明

图1为本实用新型的流体力学综合实验装置接入伯努利管道的结构示意图；

图2为本实用新型的流体力学综合实验装置接入泊肃叶管道的结构示意图；

图3为本实用新型的流体力学综合实验装置接入托里拆利定律验证实验示意图；

图4为托里拆利定律验证实验结果；

图5为伯努利方程验证实验结果；

图6为泊肃叶定律验证实验结果。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案和具体实施方式作进一步说明。

一种流体力学综合实验装置由主体1、伯努力管道2、泊肃叶管道3、雷诺管道4构成，如图1所示，主体1是一个有机玻璃圆筒，内径30cm、高50cm、总共有5个出水口7，其中四个等间距分布，间隔为10cm。另外一个出水口为雷诺管道，伯努力管道2是一根内径变化的管道，长约45cm，内径依次为2、1.5、1.3、1.2、1.1、1.0cm，不同内径的管口间用锥形平滑过渡。每一种内径对应的短管中间向外延伸出一根长40cm、内径约5mm的细管，用以测量压强。泊肃叶管道3(如图2)由6根内径不同的直管道组成，每根长约40cm，内径分别为0.9、1、1.2、1.5、1.8cm。每根管道上均向外伸出长40cm、内径约4mm、间距为8cm的细管，用以间接测量压强。雷诺管4长为20cm，内径0.5cm，起始端伸入主体内部约5cm，并在其中间固定一根针头6，针头6处能够流出染色液体。其末端接一阀门5，通过阀门5来控制水的流速，整个管道距地面40cm。

一：托里拆利定律验证实验

实验时，如图3所示，先固定一个液面高度，用一个内径不变的短管托里拆利管8(内径约为4mm)分别接在不同高度的出水口上，托里拆利管8下方设有水槽9，记录高度差，测量流量，如此步骤重复测量5次取平均值，最后计算出流速。再改变液面高度。重复之前的实验。根据托里拆利定律。结果如图4所示，显见流速与高度的平方根成正比。

二：伯努利方程验证实验