[实用新型]一种多边形涡流演示装置

说明书

本实用新型涉及一种多边形涡流演示装置，其包括1个底座支架、1个圆桶(3)、1个圆盘(5)、1个防水转轴(6)、1个电动机(10)、1个电机调速器(7)和1个联轴器(8)，底座支架用于固定电动机、圆桶和电机调速器；圆盘和防水转轴固定到圆桶里；圆桶固定到底座支架上部，电动机固定到底座支架下部，通过联轴器连接；电机调速器固定到底座支架上且与电动机相连。在圆桶内装入一定量的水，启动电动机，通过电机调速器控制电机转速，可以在一定条件下在圆桶中观察到椭圆形、三角形、四边形等多边形涡流现象。本实用新型装置简单、现象直观、稳定性好，有助于对涡流现象的理解和演示。

技术领域

本实用新型属于演示物理仪器制作领域，具体涉及一种多边形涡流演示装置，其利用了不对称微扰产生对称性破缺，从而产生多边形涡流现象。

背景技术

液体涡流指的是液体受外界旋转驱动时，产生的水漩。在一定条件下，液体表面的形状会变成类多边形。这主要是由于液体在受到方位波数和频率的不对称微扰时，重力波与离心波函数产生了多个解(2或3个)，部分解之间会形成共振，该种共振导致了对称性破缺，导致液面呈现出从圆形轴对称到严重变形的类多边形过程，并形成多边形涡流。

中国专利CN201820936106.6公开一种涡流演示装置，其包括台体及设在所述台体上的有机玻璃防护罩，在所述的台体上及有机玻璃防护罩内设有导杆，在所述导杆的下端设有线圈组，在所述线圈组上方依次设有绝缘环和金属环，所述绝缘环和金属环套在所述导杆上，在所述导杆的上端设有一个铜锣，所述线圈组与电源、开关串联，所述开关设在台体上。但其为电磁涡流演示装置，其通过对线圈组进行通电并产生磁场，由于电磁感应，则会在金属环内部形成涡流，根据楞次定律，金属环则会向上快速运动，敲响导杆顶部的铜锣来向观众演示涡流现象，但其不是液体涡流演示装置。

中国专利CN202020766953.X公开了一种新型涡流演示仪，其包括水箱、台面支撑脚座、工作台，其中，所述水箱设置为封闭结构，所述水箱通过台面支撑脚座平稳安装在所述工作台的台面上，所述水箱的左侧上、下端分别安装有注水管和排水管，且所述注水管和排水管的左端均设有控制阀，以便于控制水箱内水体的注入和排出。本实用新型中水流控制组件可以控制水箱内水体的流动方向，通过主动辊通过皮带带动传动辊转动，从而使得皮带在步进过程中，为水体提供流动的作用力，随着电机驱动的速度的增加，水体形成的涡流也在变化，从而实现对水体涡流的演示。其演示了单边涡流，针对多边涡流无能为力。

在实际教学中，如果演示多边涡流一直是一个教学难题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本申请人提供一种多边形涡流演示装置，在圆桶内装入一定量的水，启动电动机，通过电机调速器控制电机转速，可以在一定条件下在圆桶中观察到椭圆形、三角形、四边形等多边形涡流现象。

依据本实用新型的技术方案，提供一种多边形涡流演示装置，其包括1个底座支架、1个圆桶、1个圆盘、1个防水转轴、1个电动机、1个电机调速器和1个联轴器，底座支架用于固定电动机、圆桶和电机调速器；圆盘和防水转轴固定到圆桶里；圆桶固定到底座支架上部，电动机固定到底座支架下部，通过联轴器连接；电机调速器固定到底座支架上且与电动机相连。

其中，底座支架由铝制支架和铝板构成，所述底座支架包含14根铝型材组成的方形支架和一块铝板。所述圆桶为亚克力材质容器，无上盖板、有底板；底板为边长与圆桶直径相当的方形亚克力板，底板中间钻设有圆孔，四角钻设有圆孔；圆桶固定到支架铝板中间。圆盘为亚克力材质，圆盘中间有孔。

进一步地，防水转轴为不锈钢材质。电机为单相调速电机，速度连续可调；电机固定到支架底部中间，电机转轴与防水转轴对齐。电机调速器为变压式电机调速器，通过旋钮能够连续调节电机转速。

更进一步地，联轴器为航空铝合金材质，无回转空隙；联轴器两端孔径分别与电机转轴和防水转轴尺寸相同。电机和防水转轴相连，从而使电机带动防水转轴转动