[发明专利]一种物体匀速运动气动试验台

说明书

本发明涉及一种物体匀速运动气动试验台，气浮板上斜向设置，其上放置匀速运动物体，并设置多个喷嘴，匀速运动物体上设置传感器；电脑连接单片机，单片机连接气动高速开关阀，气动高速开关阀连接喷嘴，喷嘴对应匀速运动物体的底部平面，传感器连接单片机。本发明结构简单紧凑、速度可调、运动空间大、减小摩擦力、保证了各种角度匀速运动。

技术领域

本发明涉及实验设备技术领域，特别是一种结构简单紧凑、速度可调、运动空间大、减小摩擦力、保证了各种角度匀速运动的物体匀速运动气动试验台。

背景技术

常见的物体沿着斜坡做匀速下降运动、加速运动、减速运动等试验，但是在现实中由于斜坡与物体之间存在摩擦力，并且在物体运动过程中摩擦力多变，比较难以模拟和实现。

中国专利CN201237847Y提出一种匀速运动演示器，仅仅通过在液体内气泡的气泡进行基本演示，并不能根据玻璃管与水平面的夹角对气泡匀速运动速度的快慢进行调节，实用范围小，没有广泛的应用价值。

需要一种结构简单紧凑、速度可调、运动空间大、减小摩擦力、保证了各种角度匀速运动的物体匀速运动气动试验台。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单紧凑、速度可调、运动空间大、减小摩擦力、保证了各种角度匀速运动的物体匀速运动气动试验台。

一种物体匀速运动气动试验台，包括：

气浮板，所述气浮板上斜向设置，其上放置匀速运动物体，并设置多个喷嘴，所述匀速运动物体上设置传感器；

电脑，所述电脑连接单片机，所述单片机连接气动高速开关阀，所述气动高速开关阀连接喷嘴，所述喷嘴对应匀速运动物体的底部平面，所述传感器连接单片机；

由微分形式的质量守恒动量方程，可知多个喷嘴3喷出的压缩气体在X、Y、Z方向的动量方程如下：

X方向

Y方向

Z方向

其中：S_x、S_y、S_z为各方向动量方程的源项；

由上述压缩气体在X、Y、Z方向的动量方程可知，当匀速运动物体2在多个喷嘴3的作用下，X、Z方向的动量较小可以相互抵消或者忽略不计，仅仅与Y方向的动量和力有关；

喷嘴出口处压缩气体的流速V与气压压力的关系如下：

其中：ΔP为喷嘴入口和出口的压差，ρ为气体的密度；

喷嘴的理论吹力为

f_i＝ρ·Q·V

其中：Q为气体的流量，V为喷嘴出口处的流速；

通过实验测量喷嘴的实际流量对测量的数据与喷嘴的理论流量的相除，即喷嘴的流量系数：

其中：r₀为喷嘴出口半径；

因此喷嘴的实际吹力为：

f_i＝ξ·ρ·Q·V