一種伯努利方程演示儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種伯努利方程的演示儀。本發(fā)明提供的伯努利方程演示儀由理想流體演示區(qū)、粘滯流體演示區(qū)組成，并構(gòu)成演示儀的正面和反面；理想流體演示區(qū)包括A刻度板、A導(dǎo)流管、A演示管、液體槽四個(gè)部分；所述粘滯流體演示區(qū)包括B刻度板、漏斗、B演示管、B導(dǎo)流管四個(gè)部分；在理想流體演示區(qū)中，通過在導(dǎo)流管中通過高速氣流，觀察演示管中液體液面的高度來演示理想流體的伯努利方程；粘滯流體演示區(qū)中，通過演示管中粘滯流體流出速度的不同來演示粘滯流體的伯努利方程。本發(fā)明體積小、攜帶方便、操作簡單，穩(wěn)定性好，適合攜帶到課堂作隨堂演示。
【專利說明】一種伯努利方程演示儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種可以同時(shí)演示理想流體伯努利方程和粘滯流體伯努利方程的演示儀。

【背景技術(shù)】
[0002]伯努利方程是流體力學(xué)中最基本的方程之一，在工程設(shè)計(jì)中有大量的應(yīng)用。同時(shí)伯努利方程在理想流體和粘滯流體中有不同的表現(xiàn)形式，其本質(zhì)是反映了流體內(nèi)部的能量守恒關(guān)系，透徹的理解這一方程對(duì)學(xué)生學(xué)好流體力學(xué)關(guān)系重大。
[0003]由于流體是連續(xù)介質(zhì)，其中的能量關(guān)系很難顯現(xiàn)出來，所以學(xué)生在理解、掌握這一基本理論的過程中存在很大的困難，急需有一個(gè)好的演示儀器對(duì)理論加以詮釋，本儀器正是填補(bǔ)了這項(xiàng)空白，收到了很好的課堂教學(xué)效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種體積小、攜帶方便、操作簡單，穩(wěn)定性好，可以在課堂上分別演示理想流體、粘滯流體情況下的伯努利方程的裝置。
[0005]本發(fā)明提供的伯努利方程演示儀，結(jié)構(gòu)如圖1、2、3所示，由理想流體演示區(qū)1、粘滯流體演示區(qū)2組成，并構(gòu)成演示儀的正面和反面；其中:
理想流體演示區(qū)I (如圖2所示，為正面)，包括:A刻度板3、A導(dǎo)流管4、A演示管5、液體槽6四個(gè)部分。其中，液體槽6位于整個(gè)演示區(qū)I的下方；A刻度板3位于演示區(qū)后方；A亥IJ度板3材料不限，剛性即可；A導(dǎo)流管4由幾段直徑不同的管子組成，各段管間密封連接，相互連通，水平放置，且固定于A刻度板上；A演示管5由一組管徑相同的豎直放置的透明管子組成，每根管的上端分別與一段直徑不同的A導(dǎo)流管密封連通，下端開口，置于液體槽6內(nèi)。演示時(shí)先將液體槽中注入染色的液體，在導(dǎo)流管的一端用氣泵吹氣，觀察各演示管中液體上升的高度。
[0006]粘滯流體演示區(qū)2 (如圖3所示，為反面)，包括:B刻度板7、漏斗8、B演示管9、B導(dǎo)流管10四個(gè)部分。其中，B刻度板7在A刻度板3的另一面，即B刻度板7與A刻度板3共用一塊板的兩面；B導(dǎo)流管10粗細(xì)均勻，水平放置，位于演示區(qū)2下部，末端裝有一個(gè)開關(guān)；B演示管9亦由一組相同管徑的等間距豎直放置的透明管子組成，各B演示管上端開放，下端與B導(dǎo)流管10相通，連通處與外界密封，整組B演示管9的各管分別固定在B刻度板7上；漏斗8與B演示管9最邊上的一根相連。演示時(shí)，先將導(dǎo)流管的開關(guān)閉合，將染色的粘滯流體從漏斗中緩慢注入，至各演示管近乎充滿，然后打開開關(guān)，觀察粘滯流體流出時(shí)的特點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明中，所有部件均采用剛性透明材料。
[0008]本發(fā)明中，A導(dǎo)流管(4)的各段管子內(nèi)徑的倒數(shù)(Ι/d)成等差關(guān)系。
[0009]A刻度板3和B刻度板7上有刻度線，或者粘貼刻度紙，幫助觀察者更清晰地觀察演示效果。
[0010]本發(fā)明中，用染色液面上升高度的方法演示理想流體伯努利方程；用染色粘滯流體下降速度的方法演示粘滯流體伯努利方程。
[0011]本發(fā)明演示儀體積小、攜帶方便、操作簡單，穩(wěn)定性好，可以在課堂上分別演示理想流體、粘滯流體情況下的伯努利方程。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本演示儀的側(cè)視圖。
[0013]圖2為本演示儀的正面,是理想流體演示區(qū)裝置示意圖。
[0014]圖3為本演示儀的反面，是粘滯流體演示區(qū)裝置示意圖。
[0015]圖中標(biāo)號(hào):1為理想流體演示區(qū)，2為粘滯流體演示區(qū)，3為A刻度板，4為A導(dǎo)流管，5為A演示管,6為液體槽，7為B刻度板,8為漏斗,9為B演示管，10為B導(dǎo)流管。

【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明提供的伯努利方程演示儀由:理想流體演示區(qū)1、粘滯流體演示區(qū)2組成，結(jié)構(gòu)如圖1、2、3所示。其中:
理想流體演示區(qū)I (如圖2所示)，包括A刻度板3、A導(dǎo)流管4、A演示管5、液體槽6四個(gè)部分?？潭劝宓淖饔靡环矫嬗脕砉潭▽?dǎo)流管，另一方面用來幫助觀察現(xiàn)象，尺寸以既方便觀察又方便搬運(yùn)為原則，厚度不限，剛性即可，故本裝置中采用有機(jī)玻璃板作為刻度板的基底，尺寸60cm*50cm，并將打好的刻度紙貼于表面；A導(dǎo)流管各段必須剛性，且長度相同，取1cm左右，本裝置中采用有機(jī)玻璃管，各段導(dǎo)流管的內(nèi)徑倒數(shù)(Ι/d)成等差關(guān)系，各段管間密封連接，相互連通，水平放置汸演示管由一組相同的豎直放置的透明、剛性管子組成，直徑不限，本裝置亦采用有機(jī)玻璃管，每根管的上端分別與一段直徑不同的導(dǎo)流管密封連通，下端開口，置于液體槽內(nèi)；液體槽可采用透明的有機(jī)玻璃制成，尺寸60Cm*6Cm*8Cm。
[0017]演示時(shí)先將液體槽中注入染色的液體(例如紅墨水)，在導(dǎo)流管的一端用氣泵吹氣，觀察各演示管中液體上升的高度。
[0018]粘滯流體演示區(qū)2 (如圖3所示)，包括B刻度板7、漏斗8、B演示管9、B導(dǎo)流管10四個(gè)部分。B刻度板7與A刻度板3共用一塊板的兩面；漏斗尺寸、材質(zhì)不限，下端與B演示管最邊上的一根相連；B演示管亦由一組相同的等間距豎直放置的剛性透明管子組成，直徑不限，本裝置也采用有機(jī)玻璃管，各B演示管上端開放，下端與一粗細(xì)均勻的B導(dǎo)流管相通，連通處與外界密封，整組演示管的各管分別固定在B刻度板上；B導(dǎo)流管水平放置，應(yīng)為剛性、透明材料，本裝置采用有機(jī)玻璃管，導(dǎo)流管的末端裝有一個(gè)開關(guān)。
[0019]演示時(shí)，先將導(dǎo)流管的開關(guān)閉合，將染色的粘滯流體(例如摻了紅墨水的甘油)從漏斗中緩慢注入，至各演示管近乎充滿，然后打開開關(guān)，觀察粘滯流體流出時(shí)的特點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種伯努利方程演示儀，用于分別演示理想流體和粘滯流體情況下伯努利方程，其特征在于由理想流體演示區(qū)、粘滯流體演示區(qū)組成，并構(gòu)成演示儀的正面和反面；其中: 所述理想流體演示區(qū)，包括:A刻度板、A導(dǎo)流管、A演示管、液體槽四個(gè)部分；其中，液體槽位于整個(gè)演示區(qū)的下方；A刻度板上有刻度線；A導(dǎo)流管由幾段直徑不同的管子組成，各段管間密封連接，相互連通，水平放置，且固定于A刻度板上；A演示管由一組管徑相同的豎直放置的透明管子組成，每根管的上端分別與一段直徑不同的A導(dǎo)流管密封連通，下端開口，置于液體槽內(nèi)； 所述粘滯流體演示區(qū)，包括:B刻度板、漏斗、B演示管、B導(dǎo)流管四個(gè)部分；其中，B刻度板在A刻度板的另一面，即B刻度板與A刻度板共用一塊板；B導(dǎo)流管粗細(xì)均勻，水平放置，位于演示區(qū)下部，末端裝有一個(gè)開關(guān)；B演示管由一組相同管徑的等間距豎直放置的透明管子組成，各B演示管上端開放，下端與B導(dǎo)流管相通，連通處與外界密封，B演示管的各管分別固定在B刻度板上；漏斗與B演示管最邊上的一根相連。
2.如權(quán)利要求1所述的伯努利方程演示儀，其特征在于所有部件均采用剛性透明材料。
3.如權(quán)利要求1所述的伯努利方程演示儀，其特征在于組成A導(dǎo)流管的各段管子內(nèi)徑倒數(shù)成等差關(guān)系。
4.如權(quán)利要求1所述的伯努利方程演示儀，其特征在于用染色液面上升高度的方法演示理想流體伯努利方程。
5.如權(quán)利要求1所述的伯努利方程演示儀，其特征在于用染色粘滯流體下降速度的方法演示粘滯流體伯努利方程。
6.如權(quán)利要求1所述的伯努利方程演示儀，其特征在于A刻度板和B刻度板上有刻度線，或者粘貼刻度紙，幫助觀察者更清晰地觀察演示效果。
【文檔編號(hào)】G09B23/12GK104282203SQ201410501877
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月27日
【發(fā)明者】呂景林 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)