[发明专利]塔式管测量广延液体小球收尾速度的实验装置与方法

权利要求书

1.塔式管测量广延液体小球收尾速度的实验装置，包括：塔式管、左立柱、激光发生器、右立柱、激光接收器、底座、调平螺钉、激光计时器、实验液体、小球；其中塔式管垂直安装在底座中心点，左立柱、右立柱对称布置于塔式管两侧，并垂直固定在底座上；所述塔式管为塔形、均匀壁厚、刚性、透明的中空管，内部注满实验液体，塔式管由1个首段、b个中间段、b+1个过渡段、1个尾段共2b+3个管段组成，其中b≥1；所述首段、各中间段、尾段从上至下各管段的内径依次等差增大，内径公差为a，且10mm≤a≤20mm；所述各中间段高度L₁相同，且L₁不小于20cm；所述首段与尾段高度相同均为L，且L-L₁≥50mm；所述过渡段为空心圆台体，连接于首段、各中间段、尾段等管段之间，过渡段的上下截面内径分别与所连接的管段内径相同，各过渡段高度L₂相同，且L₂不小于内径公差a；所述激光发生器沿垂向依次布置在左立柱上，数量为2b+4个，最上部和最下部的两个激光发生器与其紧邻的激光发生器距离均为L₁，且最下部的激光发生器与底座的距离为L-L₁；其余2b+2个激光发生器均布置于塔式管各管段之间连接线所在的水平面与左立柱的交点处；所述激光接收器布置于右立柱上，与左立柱上的激光发生器沿塔式管竖向中心线左右对称；所述激光发生器与激光接收器均连接于外部的激光计时器。

2.如权利要求1所述的实验装置，其实验方法包括如下实验步骤：

(1)调整调平螺钉使底座水平，在实验液体液面处释放直径为d的小球，通过激光计时器，记录小球通过各激光发生器和激光接收器所在水平线的时间t；

(2)根据各激光发生器间距和小球通过时间t，计算小球通过塔式管的首段、各中间段、尾段的速度v；

(3)将塔式管整体倒置重新安装在底座中心处，重复实验步骤(1)，重新得到小球通过各激光发生器的时间t`；

(4)根据各激光发生器间距和小球通过时间，得到塔式管倒置时，小球通过塔式管的尾段、各中间段、首段的速度v`；

(5)以速度为纵轴，小球直径和塔式管各管段内径比值d/D_n为横轴，建立坐标系，绘制速度v及v`与d/Dn的数值点(d/D<sub>n</sub>，v)和(d/D<sub>n</sub>，v`)，将两次实验得到的各数值点分别拟合为直线，得到其在纵轴上的截距v_t与v_t`，取二者平均值(v<sub>t</sub>+v<sub>t</sub>`)/2，即为广延液体环境下的小球收尾速度。