一種伯努利方程演示儀的製作方法
2023-09-11 09:18:05 1
一種伯努利方程演示儀的製作方法
【專利摘要】本發明屬於教學演示實驗設備【技術領域】，具體涉及一種伯努利方程的演示儀。本發明提供的伯努利方程演示儀由理想流體演示區、粘滯流體演示區組成，並構成演示儀的正面和反面；理想流體演示區包括A刻度板、A導流管、A演示管、液體槽四個部分；所述粘滯流體演示區包括B刻度板、漏鬥、B演示管、B導流管四個部分；在理想流體演示區中，通過在導流管中通過高速氣流，觀察演示管中液體液面的高度來演示理想流體的伯努利方程；粘滯流體演示區中，通過演示管中粘滯流體流出速度的不同來演示粘滯流體的伯努利方程。本發明體積小、攜帶方便、操作簡單，穩定性好，適合攜帶到課堂作隨堂演示。
【專利說明】一種伯努利方程演示儀
【技術領域】
[0001]本發明屬於教學演示實驗設備【技術領域】，具體涉及一種可以同時演示理想流體伯努利方程和粘滯流體伯努利方程的演示儀。
【背景技術】
[0002]伯努利方程是流體力學中最基本的方程之一，在工程設計中有大量的應用。同時伯努利方程在理想流體和粘滯流體中有不同的表現形式，其本質是反映了流體內部的能量守恆關係，透徹的理解這一方程對學生學好流體力學關係重大。
[0003]由於流體是連續介質，其中的能量關係很難顯現出來，所以學生在理解、掌握這一基本理論的過程中存在很大的困難，急需有一個好的演示儀器對理論加以詮釋，本儀器正是填補了這項空白，收到了很好的課堂教學效果。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種體積小、攜帶方便、操作簡單，穩定性好，可以在課堂上分別演示理想流體、粘滯流體情況下的伯努利方程的裝置。
[0005]本發明提供的伯努利方程演示儀，結構如圖1、2、3所示，由理想流體演示區1、粘滯流體演示區2組成，並構成演示儀的正面和反面；其中:
理想流體演示區I (如圖2所示，為正面)，包括:A刻度板3、A導流管4、A演示管5、液體槽6四個部分。其中，液體槽6位於整個演示區I的下方；A刻度板3位於演示區後方；A亥IJ度板3材料不限，剛性即可；A導流管4由幾段直徑不同的管子組成，各段管間密封連接，相互連通，水平放置，且固定於A刻度板上；A演示管5由一組管徑相同的豎直放置的透明管子組成，每根管的上端分別與一段直徑不同的A導流管密封連通，下端開口，置於液體槽6內。演示時先將液體槽中注入染色的液體，在導流管的一端用氣泵吹氣，觀察各演示管中液體上升的高度。
[0006]粘滯流體演示區2 (如圖3所示，為反面)，包括:B刻度板7、漏鬥8、B演示管9、B導流管10四個部分。其中，B刻度板7在A刻度板3的另一面，即B刻度板7與A刻度板3共用一塊板的兩面；B導流管10粗細均勻，水平放置，位於演示區2下部，末端裝有一個開關；B演示管9亦由一組相同管徑的等間距豎直放置的透明管子組成，各B演示管上端開放，下端與B導流管10相通，連通處與外界密封，整組B演示管9的各管分別固定在B刻度板7上；漏鬥8與B演示管9最邊上的一根相連。演示時，先將導流管的開關閉合，將染色的粘滯流體從漏鬥中緩慢注入，至各演示管近乎充滿，然後打開開關，觀察粘滯流體流出時的特點。
[0007]本發明中，所有部件均採用剛性透明材料。
[0008]本發明中，A導流管(4)的各段管子內徑的倒數(Ι/d)成等差關係。
[0009]A刻度板3和B刻度板7上有刻度線，或者粘貼刻度紙，幫助觀察者更清晰地觀察演示效果。
[0010]本發明中，用染色液面上升高度的方法演示理想流體伯努利方程；用染色粘滯流體下降速度的方法演示粘滯流體伯努利方程。
[0011]本發明演示儀體積小、攜帶方便、操作簡單，穩定性好，可以在課堂上分別演示理想流體、粘滯流體情況下的伯努利方程。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本演示儀的側視圖。
[0013]圖2為本演示儀的正面,是理想流體演示區裝置示意圖。
[0014]圖3為本演示儀的反面，是粘滯流體演示區裝置示意圖。
[0015]圖中標號:1為理想流體演示區，2為粘滯流體演示區，3為A刻度板，4為A導流管，5為A演示管,6為液體槽，7為B刻度板,8為漏鬥,9為B演示管，10為B導流管。
【具體實施方式】
[0016]本發明提供的伯努利方程演示儀由:理想流體演示區1、粘滯流體演示區2組成，結構如圖1、2、3所示。其中:
理想流體演示區I (如圖2所示)，包括A刻度板3、A導流管4、A演示管5、液體槽6四個部分。刻度板的作用一方面用來固定導流管，另一方面用來幫助觀察現象，尺寸以既方便觀察又方便搬運為原則，厚度不限，剛性即可，故本裝置中採用有機玻璃板作為刻度板的基底，尺寸60cm*50cm，並將打好的刻度紙貼於表面；A導流管各段必須剛性，且長度相同，取1cm左右，本裝置中採用有機玻璃管，各段導流管的內徑倒數(Ι/d)成等差關係，各段管間密封連接，相互連通，水平放置汸演示管由一組相同的豎直放置的透明、剛性管子組成，直徑不限，本裝置亦採用有機玻璃管，每根管的上端分別與一段直徑不同的導流管密封連通，下端開口，置於液體槽內；液體槽可採用透明的有機玻璃製成，尺寸60Cm*6Cm*8Cm。
[0017]演示時先將液體槽中注入染色的液體(例如紅墨水)，在導流管的一端用氣泵吹氣，觀察各演示管中液體上升的高度。
[0018]粘滯流體演示區2 (如圖3所示)，包括B刻度板7、漏鬥8、B演示管9、B導流管10四個部分。B刻度板7與A刻度板3共用一塊板的兩面；漏鬥尺寸、材質不限，下端與B演示管最邊上的一根相連；B演示管亦由一組相同的等間距豎直放置的剛性透明管子組成，直徑不限，本裝置也採用有機玻璃管，各B演示管上端開放，下端與一粗細均勻的B導流管相通，連通處與外界密封，整組演示管的各管分別固定在B刻度板上；B導流管水平放置，應為剛性、透明材料，本裝置採用有機玻璃管，導流管的末端裝有一個開關。
[0019]演示時，先將導流管的開關閉合，將染色的粘滯流體(例如摻了紅墨水的甘油)從漏鬥中緩慢注入，至各演示管近乎充滿，然後打開開關，觀察粘滯流體流出時的特點。
【權利要求】
1.一種伯努利方程演示儀，用於分別演示理想流體和粘滯流體情況下伯努利方程，其特徵在於由理想流體演示區、粘滯流體演示區組成，並構成演示儀的正面和反面；其中: 所述理想流體演示區，包括:A刻度板、A導流管、A演示管、液體槽四個部分；其中，液體槽位於整個演示區的下方；A刻度板上有刻度線；A導流管由幾段直徑不同的管子組成，各段管間密封連接，相互連通，水平放置，且固定於A刻度板上；A演示管由一組管徑相同的豎直放置的透明管子組成，每根管的上端分別與一段直徑不同的A導流管密封連通，下端開口，置於液體槽內； 所述粘滯流體演示區，包括:B刻度板、漏鬥、B演示管、B導流管四個部分；其中，B刻度板在A刻度板的另一面，即B刻度板與A刻度板共用一塊板；B導流管粗細均勻，水平放置，位於演示區下部，末端裝有一個開關；B演示管由一組相同管徑的等間距豎直放置的透明管子組成，各B演示管上端開放，下端與B導流管相通，連通處與外界密封，B演示管的各管分別固定在B刻度板上；漏鬥與B演示管最邊上的一根相連。
2.如權利要求1所述的伯努利方程演示儀，其特徵在於所有部件均採用剛性透明材料。
3.如權利要求1所述的伯努利方程演示儀，其特徵在於組成A導流管的各段管子內徑倒數成等差關係。
4.如權利要求1所述的伯努利方程演示儀，其特徵在於用染色液面上升高度的方法演示理想流體伯努利方程。
5.如權利要求1所述的伯努利方程演示儀，其特徵在於用染色粘滯流體下降速度的方法演示粘滯流體伯努利方程。
6.如權利要求1所述的伯努利方程演示儀，其特徵在於A刻度板和B刻度板上有刻度線，或者粘貼刻度紙，幫助觀察者更清晰地觀察演示效果。
【文檔編號】G09B23/12GK104282203SQ201410501877
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月27日 優先權日:2014年9月27日
【發明者】呂景林 申請人:復旦大學