[发明专利]音乐式能量转换演示仪

说明书

技术领域

本发明是针对管道内流动的水体在流经管道边界变化时，其断面动能、压能发生变化，而设计的一种音乐式能量转换演示仪。它属于水力学技术领域。

背景技术

在展示管道内流动水体流经管道过程中断面能量转换状况，现有技术是用断面测压管水头线为描述手段，测压管水头线的高低反映了断面能量的大小。这种描述的方式过于单调，缺乏趣味性，因而现有技术存在不足。

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，而发明一种音乐式能量转换演示仪，它采用压能、动能孔垂直射流方式，将作用于曲面板上的反射流作用力，转化为杆式击锤的动力，以此击打琴键，导致琴键带动的压力振动发音器发声，用声音的大小来表述断面能量的变化，规避了现有技术的不足。

本发明的技术解决方案：

一种音乐式能量转换演示仪，包括恒定水位箱、变化流道和琴键发音机构，在所述的变化流道上设置有压能孔和动能孔，所述的琴键发音机构包括支架、对称曲面板、杆式击锤、琴键以及压力振动发音器，所述的变化流道一端与恒定水位箱相连，变化流道另一端设置流量调节阀，所述的杆式击锤一端与对称曲面顶点垂直直杆相连，杆式击锤另一端位于所述的琴键下侧且间断接触，所述的琴键上侧与压力振动发音器相连，所述的支架设置在变化流道压能孔及动能孔右侧。

本发明装置其结构由三部分组成：供水部分、变化流道和琴键发音机构。在供水部分，设置储水箱、恒定水位箱，其工作机理：水泵将储水箱的水提升到恒定水位箱内，利用恒定水位箱内消能室中玻璃球和阻冲板进行消能，使恒定水位箱内水面稳定。在变化流道上设置压能孔、动能孔、支架和流量调节阀，动能孔和压能孔内垂直喷射的水流作用于对称曲面内壁。在琴键发音机构中，受到射流冲击的对称曲面板促使杆式击锤垂直上升，锤击琴键，琴键受压，引起压力振动发音器发音。本发明的优点：结构简单，成本较低，使用方便，物理概念清晰，能量转换与音乐变化的结合，丰富了能量转换的内涵，内容丰富，趣味性强，适宜于中、小学科普教育及水利类科研院校水力实验教学。

附图说明

图1是本发明装置示意图。

其中：1、储水箱，2、水泵，3、进水管，4、消能室，5、恒定水位箱，6、溢流板，7、排水管，8、出口，9、桌面支撑，10、回水管，11、桌面，12、变化流道，13、压能孔，14、动能孔，15、压能孔，16、动能孔，17、压能孔，18、琴键，19、杆式击锤，20、对称曲面，21、动能孔，22、支架，23、变化流道支架，24、流量调节阀，25、回水收集槽，26、压力振动发器音。

具体实施方式

对照附图1，储水箱1内设置水泵2，水泵2出口与进水管3下端相接，进水管3上端与恒定水位箱5的底部相接，恒定水位箱5内设置消能室4、溢流板6及排水管7，排水管7的出口8垂直指向储水箱1，变化流道12的一端与恒定水位箱5相连，变化流道12的另一端尾部设置流量调节阀24，变化流道12上设置有压能孔13、压能孔15、压能孔17，动能孔14、动能孔16、动能孔21，在压能孔和动能孔右侧设置支架，支架22上部设置可滑动的杆式击锤19，杆式击锤19的一端与对称曲面20顶点垂直直杆相连，杆式击锤19的另一端与琴键18的一端间断接触，琴键18的另一端与压力振动发音器26相连，桌面11与恒定水位箱5底部相接触，桌面支撑9上端与桌面11下面相接。

工作过程：将一定量的水储存在储水箱1内，储水箱1内的水通过水泵提升进入消能室4。在消能室4中，水流与玻璃球和阻冲板相互作用，消耗水流能量，使得流出消能室的水体，在恒定水位箱5内缓慢平稳上升。当恒定水位箱5内的水体缓慢平稳上升至溢流板6的顶部时，开始溢流。溢流的水经过排水管7，流回到储水箱1内。此刻，恒定水位箱5内的水位保持恒定。在恒定水位情况下，打开流量调节阀24的开关，使变化流道内流量保持一定量值。然后，依次开启压能孔、动能孔上端的封口盖，孔内垂直射流作用于对称曲面20上。受到冲击的对称曲面20向上运动，导致杆式击锤14垂直向上运动，击打琴键18，受到击打的琴键18，带动压力振动发音器26发出乐声。改变流量调节阀24开度，可使压能孔的压能和动能孔的动能发生变化，变化的量值，可由对称面板20受到冲击后，杆式击锤19击打琴键18，引起压力振动发器音26发出的乐声高低来判定。