一种全流态测量的多功能流体力学实验装置的制作方法

1.本发明涉及流体力学实验技术领域，尤其涉及一种全流态测量的多功能流体力学实验装置。


背景技术：

2.科学研究、实践教学离不开实验，参数的获取，理论的验证，结果的检测等等都需要通过做实验。作为科学学科中的一大类学科，流体力学研究的内容非常广泛，而且具有一定的研究难度，时常需要获取一些流体的物理属性，那么就需要通过做实验来取得这些数据，在大学的学科中，流体力学课程要研究一些经典的流体力学理论，做实验能让学生等在自己的亲自操作下获得实验数据取验证理论的使用，是一种高效的实践教学方法，被绝大多数的学校等教育事业机构所推崇。
3.现有技术中，现有的流体力学实验装置在实验过程中，尤其是雷诺试验中，经常会将墨水加入到雷诺管道中，根据流速的大小，流体有两种不同的形态。当流体流速较小时，流体质点只沿流动方向作一维的运动，与其周围的流体间无宏观的混合即分层流动这种流动形态称为层流或滞流。流体流速增大到某个值后，流体质点除流动方向上的流动外，还向其它方向作随机的运动，即存在流体质点的不规则脉动，但是雷诺实验后，储水箱内部的水会受到污染，实验完成后需要换水再进行其他流体实验，大大增加了工作人员的工作量。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本技术实施例提供一种全流态测量的多功能流体力学实验装置。
5.本技术实施例提供了一种全流态测量的多功能流体力学实验装置，包括储水箱、抽水泵、高位水箱、墨水盒、局部阻力管、沿程阻力管、伯努利管、雷诺管、流量计、计量水箱、反应水箱；
6.所述储水箱内部设置有抽水泵，所述抽水泵的出水端通过进水管与高位水箱连通，所述储水箱内设无色的氢氧化钠溶液，所述高位水箱的上端设置有墨水盒，所述墨水盒内设无色的酚酞试液，所述高位水箱分别与沿程阻力管、伯努利管、雷诺管连通，沿程阻力管、伯努利管、雷诺管的另一端与计量水箱连通，所述沿程阻力管上设置有局部阻力管，所述局部阻力管的两端与沿程阻力管连通，所述计量水箱通过回水管一与反应箱连通，所述反应水箱内设稀盐酸，且反应箱的出水端通过回水管二与储水箱连通，所述墨水盒的出液管、沿程阻力管、伯努利管、雷诺管、局部阻力管、进水管、回水管一和回水管二上均设置有电磁阀。
7.优选的，所述沿程阻力管、伯努利管、雷诺管靠近计量水箱的一端上设置有流量计，用于自动监控沿程阻力管、伯努利管、雷诺管内部流量。
8.优选的，所述高位水箱的底部设置有回流管，所述水流管上设置有电磁阀。
9.优选的，所述抽水泵有耐腐蚀管道离心泵制作而成。
10.优选的，所述局部阻力管上设置有局部阻力阀门和文丘里及流量计。
11.优选的，所述反应水箱内部设置有搅拌器，所述搅拌器的驱动电机安装在反应水箱的外部。
12.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
13.1.本发明中，本装置通过在储水箱内部增加氢氧化钠溶液，同时利用酚酞试剂代替墨水，替代传统的水实验，尤其是在雷诺试验中，传统水中加墨水的方法用于分层观察的方式，在试验完成后会污染整个水箱内部的水来说，本装置雷诺实验结束后，通过稀盐酸与酚酞中和，使氢氧化钠溶液重新回到无色的液体状态，进行其他流体实验时，液体无须更换，降低实验人员的工作效率。
14.2.本装置还可以同时进行沿程阻力实验、伯努利实验、局部阻力实验和文丘里流量计实验，无需实验时更换管道，提高实验效率。
15.3.本装置通过设置有流量计，用于自动监控沿程阻力管、伯努利管、雷诺管内部流量和流速，无需人工计算。
附图说明
16.图1为本技术整体结构示意图。
17.图中：1-储水箱、2-抽水泵、3-进水管、4-高位水箱、5-墨水盒、6-局部阻力管、7-沿程阻力管、8-伯努利管、9-雷诺管、11-流量计、12-计量水箱、13-回水管一、14-反应水箱、15-回水管二、16-回流管。
具体实施方式
18.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
19.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
21.请参阅图1，本发明提供了一种技术方案：
22.一种全流态测量的多功能流体力学实验装置，包括储水箱1、抽水泵2、高位水箱4、墨水盒5、局部阻力管6、沿程阻力管7、伯努利管8、雷诺管9、流量计11、计量水箱12、反应水箱14；
23.储水箱1内部设置有抽水泵2，抽水泵2的出水端通过进水管3与高位水箱4连通，储水箱1内设无色的氢氧化钠溶液，高位水箱4的上端设置有墨水盒5，墨水盒5内设无色的酚
酞试液，将酚酞试液加注在氢氧化钠溶液中，使酚酞试液变成红色，高位水箱4分别与沿程阻力管7、伯努利管8、雷诺管9连通，沿程阻力管7、伯努利管8、雷诺管9的另一端与计量水箱12连通，沿程阻力管7上设置有局部阻力管6，局部阻力管6的两端与沿程阻力管7连通，计量水箱12通过回水管一13与反应箱14连通，反应水箱14内设稀盐酸，用于酚酞试液的稀释，使酚酞试液和氢氧化钠混合液重新恢复到无色，且反应箱14的出水端通过回水管二15与储水箱1连通，墨水盒5的出液管、沿程阻力管7、伯努利管8、雷诺管9、局部阻力管6、进水管3、回水管一13和回水管二15上均设置有电磁阀。
24.进一步的，沿程阻力管7、伯努利管8、雷诺管9靠近计量水箱12的一端上设置有流量计11，用于自动监控沿程阻力管7、伯努利管8、雷诺管9内部流量。
25.进一步的，高位水箱4的底部设置有回流管16，水流管16上设置有电磁阀，用于实验结束后，高位水箱4内部的水回流。
26.进一步的，抽水泵2有耐腐蚀管道离心泵制作而成，防止氢氧化钠溶液对抽水泵2造成损伤，影响其使用寿命。
27.进一步的，局部阻力管6上设置有局部阻力阀门和文丘里及流量计。
28.进一步的，反应水箱14内部设置有搅拌器，搅拌器的驱动电机安装在反应水箱14的外部，进而加快反应水箱14的反应效率。
29.该装置在进行雷诺试验时，包括如下步骤：
30.s1.将原储水箱1加满氢氧化钠溶液，关闭所有阀门，将实现准备好的酚酞试剂倒入墨水盒4中，将稀盐酸倒入反应水箱14上；
31.s2.打开进水管3的电磁阀，开启抽水泵2，将氢氧溶液从储水箱1进入高位水箱4；
32.s3.当高位水箱4水满且出现溢流后，开启雷诺管9的电磁阀，排尽管道内的气泡，开启回水管一13上的电磁阀，使氢氧溶液混合液回流至反应水箱14中，通过稀盐酸将酚酞试剂稀释，氢氧溶液混合液重新变为无色，打开回水管二15上的电磁阀，将反应后的氢氧溶液混合液回流至储水箱1内，循环使用；
33.s4.试验时，开启墨水盒5的电磁阀，使酚酞试剂进入雷诺管，缓慢调节墨水盒5的电磁阀和雷诺管9的电磁阀，使红色的酚酞试剂沿雷诺管9中心呈一条平缓的直线，此时雷诺管9内流体为层流状态。
34.s5.关闭回流管一13上的电磁阀，用秒表和计量水箱测出单位时间的水流量。
35.s6.调节雷诺管9的电磁阀，改变管内水的流速，使酚酞试剂呈现不同的流动状态，测量出水流量并计算雷诺数；
36.s7：测量完成后，开启回水管一13上的电磁阀，使计量水箱12内部的混合液排进反应水箱14内部，通过稀盐酸实现混合液的稀释，进而使混合液重新回到无色，再打开回水管二15的电磁阀，重新回到储水箱1的内部。
37.综上所述，本装置通过在储水箱1内部增加氢氧化钠溶液，同时利用酚酞试剂代替墨水，替代传统的水实验，尤其是在雷诺试验中，传统水中加墨水的方法用于分层观察的方式，在试验完成后会污染整个水箱内部的水来说，本装置雷诺实验结束后，通过稀盐酸与酚酞中和，使氢氧化钠溶液重新回到无色的液体状态，进行其他流体实验时，液体无须更换，降低实验人员的工作效率。
38.同时本装置还可以同时进行沿程阻力实验、伯努利实验、局部阻力实验和文丘里
流量计实验，无需实验时更换管道，提高实验效率。
39.以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种全流态测量的多功能流体力学实验装置，其特征在于：包括储水箱、抽水泵、高位水箱、墨水盒、局部阻力管、沿程阻力管、伯努利管、雷诺管、流量计、计量水箱、反应水箱；所述储水箱内部设置有抽水泵，所述抽水泵的出水端通过进水管与高位水箱连通，所述储水箱内设无色的氢氧化钠溶液，所述高位水箱的上端设置有墨水盒，所述墨水盒内设无色的酚酞试液，所述高位水箱分别与沿程阻力管、伯努利管、雷诺管连通，沿程阻力管、伯努利管、雷诺管的另一端与计量水箱连通，所述沿程阻力管上设置有局部阻力管，所述局部阻力管的两端与沿程阻力管连通，所述计量水箱通过回水管一与反应箱连通，所述反应水箱内设稀盐酸，且反应箱的出水端通过回水管二与储水箱连通，所述墨水盒的出液管、沿程阻力管、伯努利管、雷诺管、局部阻力管、进水管、回水管一和回水管二上均设置有电磁阀。2.如权利要求1所述的一种全流态测量的多功能流体力学实验装置，其特征在于：所述沿程阻力管、伯努利管、雷诺管靠近计量水箱的一端上设置有流量计，用于自动监控沿程阻力管、伯努利管、雷诺管内部流量。3.如权利要求1所述的一种全流态测量的多功能流体力学实验装置，其特征在于：所述高位水箱的底部设置有回流管，所述水流管上设置有电磁阀。4.如权利要求1所述的一种全流态测量的多功能流体力学实验装置，其特征在于：所述抽水泵有耐腐蚀管道离心泵制作而成。5.如权利要求1所述的一种全流态测量的多功能流体力学实验装置，其特征在于：所述局部阻力管上设置有局部阻力阀门和文丘里及流量计。6.如权利要求1所述的一种全流态测量的多功能流体力学实验装置，其特征在于：所述反应水箱内部设置有搅拌器，所述搅拌器的驱动电机安装在反应水箱的外部。

技术总结
本发明涉及流体力学实验技术领域，尤其涉及一种全流态测量的多功能流体力学实验装置，包括储水箱、抽水泵、高位水箱、墨水盒、局部阻力管、沿程阻力管、伯努利管、雷诺管、流量计、计量水箱、反应水箱；所述储水箱内部设置有抽水泵，所述抽水泵的出水端通过进水管与高位水箱连通，本发明中，本装置通过在储水箱内部增加氢氧化钠溶液，同时利用酚酞试剂代替墨水，替代传统的水实验，尤其是在雷诺试验中，传统水中加墨水的方法用于分层观察的方式，在试验完成后会污染整个水箱内部的水来说，本装置雷诺实验结束后，通过稀盐酸与酚酞中和，使氢氧化钠溶液重新回到无色的液体状态，进行其他流体实验时，液体无须更换，降低实验人员的工作效率。率。率。


技术研发人员：管新蕾 高云鹏 晁阳 王利军 牛广侠
受保护的技术使用者：江苏教协科学仪器有限公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/7/22