[发明专利]无风洞马格努斯效应演示实验装置

说明书

技术领域

本发明是针对马格努斯效应而设计的一种演示实验装置，在无风洞试验台条件下，利用本发明装置可实施马格努斯效应演示实验。它属于水力学、工程流体力学技术领域。

背景技术

现有马格努斯效应演示实验是在风洞试验台上进行，依靠风洞提供均匀等速流，在试验中，电机提供旋转动力的圆柱体，处于风洞出口处均匀等速风区域时，发生马格努斯效应，圆柱体连同滚轴在轨道上运动。现有实验装置风洞耗电多、噪音大，风洞提供的均匀等速风只能感觉到、不能看到，且附属部件多、占用空间多。这种成本高、耗电多、可视性差、噪音大、体积大的实验装置难以在高校水力、流体类实验室、水力、流体类科研院所和用于科普教育的科学宫推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而发明的一种低成本、耗电少、无噪音、体积小、可视性较好的无风洞马格努斯效应演示实验装置。

为解决本发明所提出的技术问题，本发明的技术解决方案：无风洞马格努斯效应演示实验装置，包括圆柱体转盘、转盘滑动轨道、转盘支座定向移动轮、施力转轴，还包括蓄水箱、单向进水喉管、进气控制阀、一级分流板、二级分流板、三级导流板、反压消能板，在所述的单向进水喉管与一级分流板之间设置进气控制阀，在一级分流板与圆柱体转盘之间设置二级分流板，所述的三级导流板位于圆柱体转盘与水流出口之间，所述的反压消能板位于狭缝槽回水管路尾部与蓄水箱之间。所述的圆柱体转盘位于转盘滑动轨道内侧及狭缝槽主流动区管路中部，且通过连接在圆柱体转盘支座上的转盘支座定向移动轮与转盘滑动轨道滑动接触，所述的施力转轴位于圆柱体转盘轴心上，施力转轴一端位于圆柱体转盘支座内的圆柱体转盘转轴槽里面，施力转轴另一端球体滚珠与狭缝槽壁面点式滚动接触。

本发明无风洞马格努斯效应演示实验装置，其结构由三部分组成：供水部分、狭缝槽管路部分和圆柱体机构部分。在供水部分分为进水和出水，蓄水箱的水，经过水泵进入单向进水喉管，控制进水喉管的内径，使水流在此段负压流动，当水流流经进气控制阀时，打开控制阀，使单相的水流动变成水、气两相流动，水气两相流能够清晰显现流动状况。在狭缝槽管路中，水、气的流动在主流动区内经过一、二级分流板及三级导流形成可视的均匀等速流。在圆柱体机构部分，当均匀等速流通过圆柱体转盘时，用手动旋转套管旋转施力转轴，使圆柱体转盘旋转，此时圆柱体转盘发生侧向移动。

与现有技术相比，本发明的优点：此装置动态效果明显、可视化程度较高、无噪音污染、流态稳定、成本较低、耗电较少、体积小，适宜在高校水力、流体类实验室、水力、流体类科研院所和用于科普教育的科学宫推广。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明中圆柱体转盘布置示意图。

图3是本发明中施力转轴布置示意图

其中：1、是蓄水箱，2、水泵，3、单向进水喉管，4、进气控制阀，5、一级分流板，6、二级分流板，7、狭缝槽主流动区管路，8、三级导流板，9、水流出口，10、狭缝槽回水管路，11、圆柱体转盘，12、圆柱体转盘滑动轨道，13、反压消能出流板，14、圆柱体转盘支座，15、圆柱体转盘转轴槽，16、转盘支座定向移动轮，17、施力转轴，18、滑动拉杆，19、手动旋转套管作用卡口，20、球体滚珠。

具体实施方式

对照附图1，水泵2位于蓄水箱1内，水泵2的出水口与单向进水喉管3相连，单向进水喉管3上设有进气控制阀4，一级分流板5的前端设置在单向进水喉管3内，一级分流板5与圆柱体转盘11之间设置二级分流板6，三级导流板8设置在圆柱体转盘11与水流出口9区间中部，出口水流沿狭缝槽回水管路10流向反压消能出流板13，并最后流回蓄水箱1内，附图1的圆柱体转盘滑动轨道12与附图2的转盘支座定向移动轮16滑动接触，对照附图2，转盘支座定向移动轮16设置在圆柱体转盘支座14上，圆柱体转盘转轴槽15亦设置在圆柱体转盘支座14上，且位于两个转盘支座定向移动轮中间，施力转轴17的一端与圆柱体转盘转轴槽15接触，在施力转轴17的另一端狭缝槽壁面中心区域开一圆小孔，用于手动旋转套管施力于手动旋转套管作用卡口19，附图3中施力转轴17另一端球体滚珠20与狭缝槽壁面点式接触。

工作过程：启动水泵2，关闭进气控制阀4，使水流由蓄水箱1经过单向进水喉管3进入狭缝槽主流动区，此时水流在管路中流动的状态，因水流是无色、单相流动，无法用肉眼判断。打开进气控制阀4，由于进水喉管是设计的负压管路，空气能通过进气控制阀4进入管路里而管路内的水不能流到外面，此刻在狭缝槽主流动区形成可视的水气混合二相流动，可视的二相流动经过一级分流板5、二级分流板6和三级导流板8的作用形成可视的均匀等速流。在均匀等速流的作用下，无旋转的圆柱体转盘11不能发生测向位移，此时用手动套管旋转施力转轴17，使圆柱体转盘11旋转。圆柱体转盘11的转动，使得柱体转盘两侧的流体流速产生速度差，圆柱体转盘11两侧流体速度差产生柱体转盘两侧压强差，压强差促使圆柱体转盘11从压强高处带动圆柱体转盘支座14的转盘支座定向移动轮16沿圆柱体转盘滑动轨道12向压强低处移动，发生马格努斯效应。当圆柱体转盘11停止移动时，马格努斯效应消失，此刻，拉滑动拉杆18，使圆柱体转盘11处于狭缝槽主流动区中心区域，且施力转轴17的另一端球体滚珠20正对狭缝槽壁面中心区域的小圆孔，通过该小圆孔和套管卡口19，用手动套管旋转施力转轴17，使圆柱体转盘11旋转，可再次发生马格努斯效应。