[实用新型]马格努斯效应演示装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种流体力学领域中的演示装置，更具体地，涉及一种用于研究和演示物体在气流中运动的马格努斯效应演示装置。

背景技术

马格努斯效应是流体力学中的重要定律。该效应主要体现为：当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象称作马格努斯效应。旋转物体之所以能在横向产生力的作用，从物理角度分析，是由于物体旋转可以带动周围流体旋转，使得物体一侧的流体速度增加，另一侧流体速度减小。根据伯努利定理，流体速度增加将导致压强减小，流体速度减小将导致压强增加，这样就导致旋转物体在横向的压力差，并形成横向力。同时由于横向力与物体运动方向相垂直，因此这个力主要改变飞行速度方向，即形成物体运动中的向心力，因而导致物体飞行方向的改变，图1示出了旋转物体在气流中的马格努斯效应。在我们的生活中，最常见的马格努斯效应就是例如体育赛事中的香蕉球弧线偏转运动。

马格努斯效应的动态演示无论是对于学生的科普、还是科技工作者对于高速旋转的物体在气流中运行轨迹的研究都是至关重要的。我们通过检索发现，目前还没有展示马格努斯效应原理的互动形式的演示装置。目前有一些装置只是让操作者体验弧线物体的发射过程，并未涉及原理部分操作和控制。还有一些展示流体力学伯努利定律的科普装置，但展示内容与本实用新型的演示装置有着明显区别。

实用新型内容

本实用新型为了克服上述缺乏人机互动、无法使操作者了解马格努斯效应原理等一系列缺陷，通过更加直观、形象的演示手段来再现高速旋转的物体在气流中的运行轨迹，从而便于科技工作人员对高速旋转的物体的马格努斯效应更好的了解，以便于设计各种相关产品。

本实用新型所提供的马格努斯效应演示装置，包括外壳支撑结构，在所述外壳支撑结构中分别设置有送风机构和摆动装置；所述送风机构设置在所述外壳支撑结构的上部，其中所述送风机构由风扇固定套、第二电机、扇叶构成，其中所述扇叶固定在风扇固定套上；所述摆动装置设置在送风机构的正下方；其中摆动装置包括圆柱体、第一电机、抱箍以及摆杆组件；第一电机设置在圆柱体中，并与圆柱体同轴；所述抱箍一端与电机可旋转式连接，并且另一端与摆杆组件连接。

其中在所述马格努斯效应演示装置的外壳支撑结构中的上部后壁上设置有等离子电视以及显示器面板。

其中在所述马格努斯效应演示装置的正面还设置有透明板。

其中在所述外壳支撑结构的上部设置了上网罩、整流板、围板以及下网罩；其中上网罩通过围板与下网罩结合，而构成椭圆形空心结构；所述空心结构被设置在外壳支撑结构的上部，所述空心结构的开口面与所述马格努斯效应演示装置的正面平行，所述整流板垂直于椭圆形空心结构的开口面，并水平设置在所述椭圆形空心结构的中部。

其中所述送风机构被设置在上网罩上，同时将所述摆动装置设置在下网罩上。

其中所述外壳支撑结构由钢架、刨板、顶板构成。

其中所述送风机构由风扇固定套、第二电机、扇叶构成，其中所述扇叶固定在所述风扇固定套上，并由所述第二电机进行驱动，从而进行送风。

其中所述摆动装置由设置在外壳支撑结构中间的挡板来支撑。

通过本实用新型的马格努斯效应演示装置实现了以下有益效果：使公众了解流体力学的科学知识，结合生活中的实例，理解为什么球在运动过程中会发生偏转等生活现象，激发公众热爱科学、探索科学。

附图说明

图1示出旋转物体在气流中的马格努斯效应；

图2示出本实用新型实施例的马格努斯效应演示装置的正面透视图；

图3示出本实用新型实施例的马格努斯效应演示装置的侧面透视图；

图4示出本实用新型实施例的马格努斯效应演示装置的主视图；

图5示出本实用新型实施例的马格努斯效应演示装置的摆动装置的结构示意图；

图6示出本实用新型实施例的马格努斯效应演示装置的控制原理方框图。

附图标记列表