一种平板流流体实验装置

摘要

本发明涉及一种平板流流体实验装置，包括壳体和设置于壳体内部的流体通道，壳体的左右端面分别设置有与所述流体通道相通的流体入口和流体出口，所述壳体的上表面或下表面沿流体流动方向设置有若干个测压接头，所述壳体的上表面或侧面为透明的。本发明通过测压管读数可得到水力梯度，通过电子称示数变化可得到流速，通过注射颜料可观察到水流流态。本发明的侧面挡板可以更换，通过改变侧面挡板的厚度可以改变板间距。本发明装置可模拟平板流的流体流动，能完整地得出板间流体的各个指标和参数。本发明的各部分协调一致，可得出平板流的流态和流速同水力梯度和板间距之间的关系。因此本发明装置具有功能齐全、方便灵活、成本低廉的优点。

权利要求

1.一种平板流流体实验装置，其特征在于：包括壳体和设置于壳体内部的流体通道，壳体的左右端面分别设置有与所述流体通道相通的流体入口和流体出口，所述壳体的下表面沿流体流动方向设置有若干个测压接头，每两个相邻测压接头之间的距离相等，所述壳体的上表面或侧面为透明的；

所述壳体由上平行板、下平行板、两块侧面挡板、前挡板和后挡板组装而成；

所述侧面挡板具有不同规格，通过改变侧面挡板的厚度来改变上平行板和下平行板之间的距离。

2.根据权利要求1所述的平板流流体实验装置，其特征在于：所述上平行板靠近流体入口和流体出口处设置有用于使流体在管道流和平板流之间平稳过渡的坡度。

3.根据权利要求2所述的平板流流体实验装置，其特征在于：下平行板靠近流体入口和流体出口处也设置用于使流体在管道流和平板流之间平稳过渡的坡度。

4.根据权利要求3所述的平板流流体实验装置，其特征在于：所述上平行板、下平行板、两块侧面挡板、前挡板和后挡板的内侧均设置有密封层。

5.根据权利要求4所述的平板流流体实验装置，其特征在于：所述密封层为硅胶垫。

6.根据权利要求1所述的平板流流体实验装置，其特征在于：所述流体入口为入口宝塔接头和设置在入口宝塔接头内部的注射针头，注射针头与所述流体通道连通。

7.根据权利要求1所述的平板流流体实验装置，其特征在于：所述壳体的上表面为透明的。

8.根据权利要求1所述的平板流流体实验装置，其特征在于：所述流体出口设置有用于检测流体流速的装置，所述用于检测流体流速的装置为电子秤和放置于电子秤上的容器。

说明书

一种平板流流体实验装置

技术领域

[0001] 本发明涉及流体力学实验领域，具体涉及一种平板流流体实验装置。

背景技术

[0002] 研究流体流过某通道时的速度分布、压强分布以及流态是流体力学研究的重要课题，平板流作为其中最简单的情形是研究复杂流动状态的基础。流体流过平行板时的流态和流速同板间距和水力梯度的关系是平板流研究的主要内容，而目前尚缺乏一种能完整反映上述各个指标并且价格低廉的实验装置，这为深入研究平板流流体流动带来了困难。若要在获得完整流体流动的数据的前提下节约成本，就需要一种新型的平板流流体实验装置。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种平板流流体实验装置，该装置功能齐全、方便灵活、成本低廉，由于本装置可以获得平板流的水力梯度、板间距、流态和流速等指标，因此可用于研究平板流流体流动。

[0004] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：

[0005] 一种平板流流体实验装置，包括壳体和设置于壳体内部的流体通道，壳体的左右端面分别设置有与所述流体通道相通的流体入口和流体出口，所述壳体的下表面沿流体流动方向设置有若干个测压接头，每两个相邻测压接头之间的距离相等，所述壳体的上表面或侧面为透明的。

[0006] 优选的，所述壳体的材质为有机玻璃。有机玻璃透明，而且强度较好，重量轻，表面光滑度较好，一方面可以方便观察液体的流动形态，另一方面有机玻璃表面光滑，对水流基本没有影响。

[0007] 优选的，所述壳体为一体成型。一体成型的壳体易于加工，适用于批量生产。

[0008] 优选的，所述壳体由上平行板、下平行板、两块侧面挡板、前挡板和后挡板组装而成。由挡板组装而成，各个挡板可以拆卸，所以可以通过设置不同的规格，调节实验装置的大小。

[0009] 进一步优选的，所述上平行板靠近流体入口和流体出口处设置有用于使流体在管道流和平板流之间平稳过渡的坡度，下平行板靠近流体入口和流体出口处也设置用于使流体在管道流和平板流之间平稳过渡的坡度。

[0010] 进一步优选的，所述上平行板、下平行板、两块侧面挡板、前挡板和后挡板的内侧均设置有密封层。密封层可以防止流体的泄漏，避免因流体泄漏对平板流产生影响。

[0011] 更进一步优选的，所述密封层为硅胶垫。硅胶具有良好的耐水性能，而且寿命较长，可以保持较长时间的密封性能。

[0012] 优选的，所述流体入口为入口宝塔接头和设置在入口宝塔接头内部的注射针头，注射针头与所述流体通道连通。注射针头可以深入到壳体的内侧，可以与液体通道密切配合，更容易使流体变为平板流。

[0013] 优选的，所述壳体的上表面为透明的。上平行板透明，入口宝塔接头内带有注射针头，使用时针头注射颜料，可更方便观察板间流体的流态变化。

[0014] 下平行板带有若干等距的测压接头，使用时连接测压管可测得板间流体的水力梯度。

[0015] 优选的，所述侧面挡板具有不同规格，通过改变侧面挡板的厚度来改变上平行板和下平行板之间的距离。通过改变上平行板和下平行板之间的距离来得出液体通道的高度对平板流的影响。

[0016] 优选的，所述流体出口设置有用于检测流体流速的装置。

[0017] 进一步优选的，所述用于检测流体流速的装置为电子秤和放置于电子秤上的容器。将流体导入容器中，可以通过观察电子秤示数的变化得到流体的流速。

[0018] 本发明的有益效果为：

[0019] 1、本发明使用前入口宝塔接头通过硅胶管连接水箱，硅胶管内嵌一毛细管连接注射针头和装有颜料的注射器，测压宝塔接头通过硅胶管连接测压管，出口宝塔接头通过硅胶管将流体导入容器内，容器置于电子秤上。使用时让水箱内的流体流入装置，待流动稳定之后，通过测压管读数可得到水力梯度，通过电子称示数变化可得到流速，通过注射颜料可观察到水流流态。

[0020] 2、本发明的侧面挡板可以更换，通过改变侧面挡板的厚度可以改变板间距。本发明装置可模拟平板流的流体流动，能完整地得出板间流体的各个指标和参数。

[0021] 3、主体采用有机玻璃制造，原料丰富易于加工。

[0022] 4、本发明的各部分协调一致，可得出平板流的流态和流速同水力梯度和板间距之间的关系。因此本发明装置具有功能齐全、方便灵活、成本低廉的优点。

附图说明

[0023] 图1是本发明各个部件的结构示意图；

[0024] 图2为本发明的顶面结构示意图；

[0025] 图3为本发明的底面结构示意图；

[0026] 图4为本发明的纵向剖面结构示意图；

[0027] 图5为本发明的横向剖面结构示意图；

[0028] 图6为本发明的入口宝塔接头和注射针头结构示意图。

[0029] 其中，1、螺母，2、上平行板，3、密封层，4、前挡板，5、入口宝塔接头，6、注射针头，7、螺栓，8、测压接头，9、螺栓孔，10、测压孔，11、下平行板，12、侧面挡板，13、后档板，14、出口宝塔接头。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

[0031] 实施例1

[0032] 如图5所示，一种平行板流体实验装置，包括壳体和设置于壳体内部的流体通道，壳体的左右端面分别设置有与所述流体通道相通的流体入口和流体出口。

[0033] 如图1所示，壳体由上平行板2、下平行板11、两块侧面挡板12、前挡板4和后挡板13组装而成。

[0034] 如图4所示，上平行板2和下平行板靠近流体入口和流体出口处设置有坡度。

[0035] 如图6所示，流体入口为入口宝塔接头5和设置在入口宝塔接头5内部的注射针头6。

[0036] 如图2和图3所示，上平行板2为透明的，或者是侧面挡板12是透明的。下平行板11上设置多个测压接头8，每两个相邻测压接头8之间的距离相等，测压接头8连接测压管。

[0037] 上平行板2、下平行板11、两块侧面挡板12、前挡板4和后挡板13的内侧均设置有密封层。

[0038] 流体出口为出口宝塔接头14，其外侧设置电子秤，电子秤上放置容器。

[0039] 该装置使用时，流体依次流经入口宝塔接头5或注射针头6、上下平行板间的流体通道、出口宝塔接头14。入口宝塔接头5内的注射针头6用于释放颜料以便观察流体流态；设置于入口一侧的上平行板2和下平行板11的坡度用于使流体由管道流平稳过渡到平板流；上平行板2透明时，观测的面积较大，方便观察；下平行板11上设置的测压接头8所连的测压管用于测量通道内流体的水压变化以得到水力梯度；设置于出口一侧的上平行板2和下平行板11的坡度用于使流体由平板流平稳过渡到管道流；出口宝塔接头14用于连接水管将流体导入容器中，通过观察电子秤的示数变化得到流体的实时流速；密封层用于保证整个装置的水封性；侧面挡板12可以拆卸和更换以便调节板间距。

[0040] 本发明的安装方法为：

[0041] 将下平行板11水平放置，在两侧垫上长条状硅胶垫3，硅胶垫3上放置侧面挡板12，侧面挡板12上放置长条状硅胶垫，其上再放置上平行板2，上平行板2、下平行板11、硅胶垫3须对齐，在两侧螺栓孔9拧上螺栓7和螺母1，螺栓7在下，螺母1在上，由于长条状硅胶垫3具有弹性，所以可调节螺栓7松紧度以微调板间距，配合塞尺可调节出理想的板间距，在上平行板2和下平行板11出口一侧装上硅胶垫3和后挡板16，拧紧螺栓7，用同样的方法装上硅胶垫3和前挡板4，在下平行板11底面的测压孔10上安装测压接头8，在前挡板4和后挡板16上分别安装入口宝塔接头5和出口宝塔接头17，安装时用玻璃胶粘接以保证水封性，使用时注射针头6连接毛细管后伸入入口宝塔接头5中。

[0042] 实施例2

[0043] 所述壳体也可以为一体成型。

[0044] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。