本發(fā)明涉及一種測量三通處真空度的流體力學(xué)探索性實驗裝置，屬于新能源及節(jié)能。

背景技術(shù)：

1、流體力學(xué)實驗環(huán)節(jié)的設(shè)置，目的是培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，讓學(xué)生在實驗中觀察問題、發(fā)現(xiàn)問題、思考問題進而形成解決問題的能力，滿足現(xiàn)代人才培養(yǎng)的發(fā)展需求。但現(xiàn)有流體力學(xué)實驗都是歷經(jīng)百年的經(jīng)典實驗，實驗裝置成熟，學(xué)生只是機械地按照流程操作、記錄數(shù)據(jù)、處理結(jié)果，與實驗環(huán)節(jié)設(shè)置目的脫節(jié)，更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2、流體力學(xué)實驗環(huán)節(jié)的設(shè)置，目的是培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，讓學(xué)生在實驗中觀察問題、發(fā)現(xiàn)問題、思考問題進而形成解決問題的能力，滿足現(xiàn)代人才培養(yǎng)的發(fā)展需求。但現(xiàn)有流體力學(xué)實驗都是歷經(jīng)百年的經(jīng)典實驗，實驗裝置成熟，學(xué)生只是機械地按照流程操作、記錄數(shù)據(jù)、處理結(jié)果，與實驗環(huán)節(jié)設(shè)置目的脫節(jié)，更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3、本實驗裝置源于虹吸溢流式液位控制裝置開發(fā)，在開發(fā)虹吸溢流式液位控制裝置過程中發(fā)現(xiàn)三通處流場形成的真空度對裝置的運行特性有重要的影響。但因為影響因素眾多，課題開發(fā)過程中只實現(xiàn)裝置應(yīng)用，對于三通流場真空度影響因素及機理的研究不夠深入，有必要開展相關(guān)研究。

4、本發(fā)明特色及創(chuàng)新點有：1）源于實際開發(fā)課題，具有較廣的工程應(yīng)用背景；2）實驗裝置涉及的知識點及主要研究內(nèi)容與流體力學(xué)理論部分緊密相關(guān)，在大多數(shù)本行業(yè)人士及莘莘學(xué)子掌握知識范圍內(nèi)；3）三通流場真空度影響因素眾多，本實驗裝置可有效的通過控制變量法實現(xiàn)對所涉及到變量的依次測量與研究。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種測量三通處真空度的流體力學(xué)探索性實驗裝置，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

2、一種測量三通處真空度的流體力學(xué)探索性實驗裝置，包括實驗臺、供水系統(tǒng)、回水系統(tǒng)、調(diào)節(jié)與測量系統(tǒng)四大部分。

3、作為優(yōu)選，四一種測量三通處真空度的流體力學(xué)探索性實驗裝置，包括實驗臺、供水系統(tǒng)、回水系統(tǒng)、調(diào)節(jié)與測量系統(tǒng)四大部分。系統(tǒng)在實驗過程中為一個可循環(huán)使用的整體，且各部分均可拆卸更換；供水水箱實際為一個恒定液位水箱，其內(nèi)部有兩隔斷：遠離測量裝置側(cè)設(shè)有高度較低無孔板，水流經(jīng)板頂溢流進水箱最外側(cè)，同時經(jīng)水箱下側(cè)溢流管回流至回水水箱，保證供水水箱液位恒定；近測量裝置側(cè)設(shè)有多孔穩(wěn)流板，水流可經(jīng)孔洞至水箱前段，供三通實驗段使用，保證供水水箱液位穩(wěn)定；同時下側(cè)設(shè)有帶水泵裝置的水管，可將回水箱中水泵回至供水箱；以此循環(huán)，實現(xiàn)水箱內(nèi)液位的恒定與水的循環(huán)使用。

4、作為優(yōu)選，在使用本實驗裝置進行實驗過程中，一共可進行四項變量對于真空度影響的測量：通過改變導(dǎo)軌上滑塊的高度，使其與供水水箱所形成的高差發(fā)生改變，從而達到改變流量進而測量不同情況下真空度的目的；使滑塊高度固定，通過改變導(dǎo)軌前側(cè)供水水管的長度，使水流進入到測量系統(tǒng)的路徑長短發(fā)生改變，從而達到改變系統(tǒng)沿程阻力進而測量不同情況下真空度的目的；使滑塊高度固定，通過改變導(dǎo)軌后側(cè)三通管的長度，使水流進入到測量系統(tǒng)的路徑長短發(fā)生改變，從而達到改變系統(tǒng)沿程阻力進而測量不同情況下真空度的目的；使滑塊高度與進出口管長固定，通過改變導(dǎo)軌前后供水水管與三通管的管徑，實現(xiàn)測量不同管徑情況下真空度的目的。

5、本發(fā)明提供了一種測量三通處真空度的流體力學(xué)探索性實驗裝置，與已有設(shè)計不同的是：原有實現(xiàn)裝置將回水系統(tǒng)與測量真空度所用的水箱設(shè)計成一個整體，即一個水箱兼顧兩項作用。這就會造成在真空度過大時，產(chǎn)生虹吸流，雖然本發(fā)明的思考背景是研究虹吸溢流裝置，但這樣設(shè)計容易造成實驗過程中，變量不可控制，且實驗采集的數(shù)據(jù)受諸多因素影響，無法確定每個影響因素的具體參數(shù)。本發(fā)明將供水系統(tǒng)、回水系統(tǒng)、調(diào)節(jié)與測量系統(tǒng)分為三個獨立工作的個體，同時三者又作為一個整體統(tǒng)一構(gòu)成整個實驗裝置。在實驗過程中，產(chǎn)生真空度導(dǎo)致吸水的水箱與細管單獨作用，回水系統(tǒng)單獨循環(huán)共給供水系統(tǒng)，不會產(chǎn)生上述影響，便于開展實驗、采集數(shù)據(jù)、分析研究。

技術(shù)特征：

1.一種測量三通處真空度的流體力學(xué)探索性實驗裝置，包括實驗臺、供水系統(tǒng)、回水系統(tǒng)、調(diào)節(jié)與測量系統(tǒng)四大部分。

2.如權(quán)利要求1所述的一種測量三通處真空度的流體力學(xué)探索性實驗裝置，其特征在于：四系統(tǒng)在實驗過程中為一個可循環(huán)使用的整體，且各部分均可拆卸更換。

3.如權(quán)利要求1所述的一種測量三通處真空度的流體力學(xué)探索性實驗裝置，其特征在于：通過改變導(dǎo)軌上滑塊的高度，使其與供水水箱所形成的高差發(fā)生改變，從而達到改變流量進而測量不同情況下真空度的目的。

4.如權(quán)利要求1所述的一種測量三通處真空度的流體力學(xué)探索性實驗裝置，其特征在于：使滑塊高度固定，通過改變導(dǎo)軌前后供水水管與三通管的長度，使水流進入到測量系統(tǒng)的路徑長短發(fā)生改變，從而達到改變?nèi)ńY(jié)構(gòu)進而測量不同情況下真空度的目的。

5.如權(quán)利要求1所述的一種測量三通處真空度的流體力學(xué)探索性實驗裝置，其特征在于：使滑塊高度與進出口管長固定，通過改變導(dǎo)軌前后供水水管與三通管的管徑，實現(xiàn)測量不同管徑情況下真空度的目的。

6.如權(quán)利要求2所述，其特征在于：供水水箱實際為一個恒定液位水箱，其內(nèi)部有兩隔斷：遠離測量裝置側(cè)設(shè)有高度較低無孔板，水流經(jīng)板頂溢流進水箱最外側(cè)，同時經(jīng)水箱下側(cè)溢流管回流至回水水箱，保證供水水箱液位恒定；近測量裝置側(cè)設(shè)有多孔穩(wěn)流板，水流可經(jīng)孔洞至水箱前段，供三通實驗段使用，保證供水水箱液位穩(wěn)定；同時下側(cè)設(shè)有帶水泵裝置的水管，可將回水箱中水泵回至供水箱；以此循環(huán)，實現(xiàn)水箱內(nèi)液位的恒定與水的循環(huán)使用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種測量三通處真空度的流體力學(xué)探索性實驗裝置，包括實驗臺12、實驗臺支架11、供水水箱系統(tǒng)1、管路系統(tǒng)2，6、調(diào)節(jié)系統(tǒng)3，4、真空度測量系統(tǒng)5，6，7，8、集水水箱系統(tǒng)9和收集回流系統(tǒng)10；管路系統(tǒng)包括供水管2、測量處水管6；調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)流量所用的導(dǎo)軌3、滑塊4；真空度測量系統(tǒng)包括一個三通管5、測量真空度所用的細管7及水箱8；收集回流系統(tǒng)包括由集水水箱9引出的回水管及水泵10。通過調(diào)節(jié)導(dǎo)軌上的滑塊實現(xiàn)供水水箱內(nèi)流量的改變，使水流依次經(jīng)過供水管、連接在導(dǎo)軌上的三通管、測量處水管、測量真空度細管及水箱的過程中，在細管內(nèi)產(chǎn)生水柱高度不同，來實現(xiàn)對三通處真空度的測量；同時，本發(fā)明還可通過固定滑塊高度，改變供水管及三通管的長度或管徑，實現(xiàn)對影響真空度的其他因素的探索與測量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有變量易控制、實驗數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確高效、使用過程簡單、安全、可靠，設(shè)有收集回流系統(tǒng)減少實驗消耗的幾大優(yōu)勢。

技術(shù)研發(fā)人員：朱明章,張林,李正津,宋祖健
受保護的技術(shù)使用者：青島理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9