本實(shí)用新型屬于物理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

眾所周知，流體力學(xué)一直以來都是物理學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用研究的重要領(lǐng)域.但是在大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)中所占比重卻較小.基于這樣的背景，本實(shí)驗(yàn)根據(jù)流體力學(xué)原理設(shè)計(jì)制作了一個綜合實(shí)驗(yàn)平臺，能夠定量研究泊肅葉定律、伯努力定律和托里拆里定律，所得數(shù)據(jù)與理論符合較好。利用該平臺還可觀測雷諾現(xiàn)象，形象演示層流與湍流互相轉(zhuǎn)變的物理過程。該平臺具有適用性強(qiáng)、操作簡便、現(xiàn)象明顯等特點(diǎn)，可用于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

實(shí)驗(yàn)室已有的伯努利方程實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺體積過于龐大，系統(tǒng)復(fù)雜，功能單一，只能做伯努利方程的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種體積小巧，功能多樣的流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置。

其技術(shù)方案為：

一種流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置，包括主體、伯努力管道、泊肅葉管道、雷諾管道，所述主體是一個有機(jī)玻璃圓筒，內(nèi)徑30cm、高50cm、總共有5個出水口，其中四個等間距分布，間隔為10cm，另外一個出水口為雷諾管道，所述伯努力管道是一根內(nèi)徑變化的管道，長約45cm，內(nèi)徑依次為2、1.5、1.3、1.2、1.1、1.0cm，不同內(nèi)徑的管口間用錐形平滑過渡，每一種內(nèi)徑對應(yīng)的短管中間向外延伸出一根長40cm、內(nèi)徑約5mm的細(xì)管，用以測量壓強(qiáng)；所述泊肅葉管道由6根內(nèi)徑不同的直管道組成，每根長約40cm，內(nèi)徑分別為0.9、1、1.2、1.5、1.8cm，每根管道上均向外伸出長40cm、內(nèi)徑約4mm、間距為8cm的細(xì)管，用以間接測量壓強(qiáng)；所述雷諾管道長為20cm，內(nèi)徑0.5cm，起始端伸入主體內(nèi)部約5cm，并在其中間固定一根針管，所述針管的針頭處能夠流出染色液體.

進(jìn)一步，所述雷諾管道的末端接一閥門。

進(jìn)一步，整個雷諾管道距地面30cm。

本實(shí)用新型的有益效果為：

1、實(shí)驗(yàn)室已有的伯努利方程實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺體積過于龐大，系統(tǒng)復(fù)雜，功能單一，只能做伯努利方程的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)裝置比已有裝置體積小巧，功能較多。

2、該裝置可定量研究泊肅葉定律、伯努力定律和托里拆利定律。

3、該裝置可觀察雷諾現(xiàn)象。

4、該裝置具有適用性強(qiáng)、操作簡便、現(xiàn)象明顯等特點(diǎn)，可用于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置接入伯努利管道的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置接入泊肅葉管道的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置接入托里拆利定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)示意圖；

圖4為托里拆利定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果；

圖5為伯努利方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果；

圖6為泊肅葉定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案和具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。

一種流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置由主體1、伯努力管道2、泊肅葉管道3、雷諾管道4構(gòu)成，如圖1所示，主體1是一個有機(jī)玻璃圓筒，內(nèi)徑30cm、高50cm、總共有5個出水口7，其中四個等間距分布，間隔為10cm。另外一個出水口為雷諾管道，伯努力管道2是一根內(nèi)徑變化的管道，長約45cm，內(nèi)徑依次為2、1.5、1.3、1.2、1.1、1.0cm，不同內(nèi)徑的管口間用錐形平滑過渡。每一種內(nèi)徑對應(yīng)的短管中間向外延伸出一根長40cm、內(nèi)徑約5mm的細(xì)管，用以測量壓強(qiáng)。泊肅葉管道3(如圖2)由6根內(nèi)徑不同的直管道組成，每根長約40cm，內(nèi)徑分別為0.9、1、1.2、1.5、1.8cm。每根管道上均向外伸出長40cm、內(nèi)徑約4mm、間距為8cm的細(xì)管，用以間接測量壓強(qiáng)。雷諾管4長為20cm，內(nèi)徑0.5cm，起始端伸入主體內(nèi)部約5cm，并在其中間固定一根針頭6，針頭6處能夠流出染色液體。其末端接一閥門5，通過閥門5來控制水的流速，整個管道距地面40cm。

一：托里拆利定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)時，如圖3所示，先固定一個液面高度，用一個內(nèi)徑不變的短管托里拆利管8(內(nèi)徑約為4mm)分別接在不同高度的出水口上，托里拆利管8下方設(shè)有水槽9，記錄高度差，測量流量，如此步驟重復(fù)測量5次取平均值，最后計(jì)算出流速。再改變液面高度。重復(fù)之前的實(shí)驗(yàn)。根據(jù)托里拆利定律。結(jié)果如圖4所示，顯見流速與高度的平方根成正比。

二：伯努利方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)時，如圖1所示，將伯努利支管接到主體的出水管上，打開閥門讓水流出。由于管道內(nèi)經(jīng)不同導(dǎo)致流速不同，從而使得壓強(qiáng)不同。通過量筒和計(jì)時器可測出伯努利管道在一定時間t內(nèi)的流量Q。利用(S為管道橫截面積)，可以計(jì)算出流速。從伯努利管道的豎直細(xì)管中可讀出液面高度，計(jì)算出壓強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5。

三：泊肅葉定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

將泊肅葉管分別接到出水口上，打開閥門將液體放出，讀出泊肅葉管上細(xì)管液面高度差，記錄流量，然后做出結(jié)果分析，如圖6。

四：雷諾現(xiàn)象驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)中，我們將針頭固定于雷諾管道的內(nèi)端，通過控制雷諾管尾端的閥門來控制流速，從滴入的藍(lán)墨水的運(yùn)動軌跡來觀察水層的運(yùn)動狀態(tài)，當(dāng)流速逐漸變大時，觀察到了由流層狀態(tài)經(jīng)過過度階段最后變?yōu)槲闪鞯囊粋€過程。流體在管道中流動，有兩種不同的流動狀態(tài)，即流層和紊流。在實(shí)驗(yàn)過程中，觀察管路中顏色水的流動狀態(tài)，若顏色水呈一條直線向前流動，則說明顏色水流體質(zhì)點(diǎn)沒有在管道經(jīng)向發(fā)生運(yùn)動，而是層次分明地在管道的軸向運(yùn)動。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變化或等效替換均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。