专利名称：一种流线演示仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于教学演示实验设备技术领域，具体涉及一种流线演示仪。
背景技术：
液体和气体统称为流体，流体力学是研究流体的宏观平衡、运动规律及与其相邻 固体之间相互作用的一门学科，且又是水利学、空气动力学、磁流体动力学、化学流体力学、 生物流体力学等学科的基础。流线是描述流体内速度场分布的一组曲线。在流体力学的教学中，流线的概念很 抽象，难理解，因必须使流体作定常流动时，流线分布才会不随时间改变，故流线分布很难 演示，目前已有的流线方面演示仪器主要分为壁挂式和台式两种，均有体积庞大、附件多的 缺点，无法带到课堂给学生随堂演示。
发明内容本实用新型的目的是提供一种体积小、携带方便、操作简单，可以在课堂上用于演 示流线的装置。本实用新型提供的演示流线的装置，分为墨水盒1、清水盒2、演示区3及支架4四 个部分。其结构如图ι所示结构，墨水盒1置于清水盒2中，清水盒2在演示区3之上，支 架和清水盒2连接。其中墨水盒1 (如图2所示)，包括蓄水筒5、限流螺栓6、蓄水槽7、及针头8四个部分。 蓄水筒5由透明硬质材料制成筒状，其上盖开有孔一 a和孔二 b ；孔一 a在中心部位，其内 壁开有螺纹，控制流速的限流螺栓6的杆体穿过孔一 a ；孔二 b偏离中心，用于注入墨水(如 红墨水、蓝墨水或其它彩色墨水);蓄水筒5的下底中心处开有一个圆锥孔，孔的内侧开有螺 纹，和限流螺栓6配合控制墨水流速。限流螺栓6用硬质材料制成，为圆柱形，略长于蓄水 筒。限流螺栓6上端有一手柄，限流螺栓6的杆体侧面有与蓄水筒5上盖内壁对应的螺纹， 杆体底端约5mm的长度处加工成圆锥形，尺寸与蓄水筒5的下底圆锥孔相吻合，并加有一个 橡胶垫片，通过旋紧螺纹，可调节限流螺栓6与蓄水筒5之间的密封程度，从而调节流过蓄 水筒5下端小孔墨水的流速。蓄水槽7为一个由透明硬质材料制成的长方形盒子，蓄水槽 7厚度与蓄水筒5相同，长和高尺寸不限，上顶中心开一个圆孔，尺寸比蓄水筒5下底圆孔 略大，下底中间开一条与盒内部长度相同的斜槽，上宽下窄，用于蓄存从蓄水筒5中流下来 的红墨水，蓄水槽7侧面开一个圆孔，内侧带螺纹，用于实验结束后清洗仪器，使用时该小 孔应用一个加橡胶垫的螺栓作为清洁阀9封住。红墨水由固定在蓄水槽底部的一排注射针 头8中流出，形成很细的流线。针头穿过斜槽，沿斜槽等间隔排列。蓄水筒5、蓄水槽7、注 射针头8之间用胶水固定连接。清水盒2 (如图3所示)，亦用透明硬质材料制成长方形盒子，盒体高等于蓄水筒5 与蓄水槽7高度之和，厚度要大于蓄水筒5的厚度，长度略大于蓄水槽7的长度，即，要使墨 水盒1能放到清水盒2内，清水盒2上盖开两个孔，一个孔居于正中，尺寸与蓄水筒5外尺寸相同，让其刚好穿过，另一个偏离中心，用于注入清水；下底中心开一个与清水盒2内部 长度相同的2mm宽的缝，用于插入墨水盒中伸出的注射针头8和流出清水。演示区3(如图4所示)，由前后两块板中间夹2mm的围边构成，前面板用透明材料， 后面板用白色不透明板，演示区的上方宽度与清水盒2长度相同，开口与清水盒所开细缝 相通，上方的边缘与清水盒下方粘连，下方留一个出水口 11，出水口 11与一带夹子的皮管 相连，出水的速度由皮管上装的夹子的松紧来调节。演示区中央可粘连圆形、机翼形或其它 形状的障碍物10，通过对红墨水、清水速度的调节，可以使红墨水、清水做相同速度的定常 流动，从而在演示区中就可看到红墨水未遇到障碍物时和遇到不同障碍物时流线的形状。支架4，由下面一块底板和两根立柱构成。底板应采用不锈钢板或不易生锈的其它 比重大的板材。两根立柱立于底板上，采用坚硬的材料制成。支架的立柱与清水盒2侧面 用螺钉固定。使用本实用新型时，将红墨水(或其它彩色液体)、清水分别注入相应的墨水盒、清 水盒中，启动限流装置使红墨水进入针孔，调节限流螺栓及出水口处的皮管夹子，使红墨 水、清水一起缓慢流过演示区，由于两种流体各自的压强基本不变，两者间的压强差也基本 不变，演示区内液体作定常流动，此时清水和红墨水的流线互不混合，故可清晰地看到红墨 水流动中遇到各种障碍物时流线形状的改变。本实用新型较好地解决了两种混合液体作定常流动的问题，可演示出定常流动 中，流体遇到各种障碍物时流线的改变形状。具有体积小，操作简便，流线清晰，稳定的特 点，适合教师带到课堂随堂演示。
图1为本实用新型的装置示意图。图2为红墨水盒的结构图。图3为清水盒的结构图。图4为演示区的结构图。图中标号1为墨水盒，2为清水盒，3为演示区，4为支架，5为蓄水筒，6为限流螺 栓，7为蓄水槽，8为注射针头，9为清洁阀，10为障碍物。
具体实施方式
墨水盒1 (图2)，包括蓄水筒5、限流螺栓6、蓄水槽7、及针头8四个部分。蓄水 筒由透明硬质材料制成筒状，其上盖需开两个孔，一个在中心，为一圆孔，使控制流速的限 流螺栓6的杆体可以穿过(内壁开有螺纹)，另一个孔偏离中心，用于注入红墨水；蓄水筒5 的下底中心处开一个圆锥孔，孔的内侧开有螺纹，用于和限流螺栓6配合控制墨水流速。限 流螺栓6用硬质材料制成，为圆柱形，略长于蓄水筒。上端有一手柄，柱体侧面有与蓄水筒5 上盖内壁对应的螺纹，柱体底端约5mm加工成圆锥形，尺寸与蓄水筒的下底圆锥孔相吻合， 并加一个橡胶垫片，通过旋紧螺纹，可调节螺栓与蓄水筒之间的密封程度，从而调节流过蓄 水筒5下端小孔红墨水的流速。蓄水槽7为一个由透明硬质材料制成的长方形盒子，蓄水 槽7厚度与蓄水筒5相同，长和高尺寸不限，上顶中心开一个圆孔，尺寸比蓄水筒5下底圆 孔略大，下底中间开一条与盒内部长度相同的斜槽(上宽下窄)，用于蓄存从蓄水筒5中流下来的红墨水，蓄水槽7侧面开一个圆孔，内侧带螺纹，用于实验结束后清洗仪器，使用时该 小孔应用一个加橡胶垫的螺栓作为清洁阀9封住。红墨水由固定在蓄水槽底部的一排注射 针头8 (或其它不生锈材料制成的细管)中流出，针头穿过斜槽，沿斜槽等间隔排列。蓄水 筒5、蓄水槽7、注射针头8之间用胶水固定连接。清水盒2 (图3)，亦用透明硬质材料制成长方形盒子，盒体高等于蓄水筒5与蓄水 槽7高度之和，厚度要大于蓄水筒5的厚度，长度略大于蓄水槽7的长度，即，要使红墨水盒 能放到清水盒2内，清水盒2上盖开两个孔，一个孔居于正中，尺寸与蓄水筒5外尺寸相同， 让其刚好穿过，另一个偏离中心，用于注入清水；下底中心开一个与清水盒2内部长度相同 的2mm宽的缝，用于插入墨水盒中伸出的注射针头8和流出清水。演示区3 (图4)，由前后两块板中间夹2mm的围边构成，前面板用透明材料，后面 板用白色不透明板，演示区的上方宽度与清水盒2长度相同，开口与清水盒所开细缝相通， 上方的边缘与清水盒粘连，下方留一个出水口 11，出水口 11与一带夹子的皮管相连，出水 的速度由皮管上装的夹子的松紧来调节。演示区中央可粘连圆形、机翼形或其它形状的障 碍物，通过对红墨水、清水速度的调节，可以使红墨水、清水做相同速度的定常流动，从而在 演示区中就可看到红墨水未遇到障碍物时和遇到不同障碍物时流线的形状。支架4，由下面一块底板和两根立柱构成。底板应采用不锈钢板或不易生锈的其它 比重大的板材。两根立柱立于底板上，采用坚硬的材料制成。支架的立柱与清水盒2侧面 用螺钉固定。
权利要求1.一种流线演示仪，其特征在于由墨水盒(1)、清水盒(2)、演示区(3)和支架(4)组成； 墨水盒(1)置于清水盒(2)中，清水盒(2)在演示区(3)之上，支架和清水盒(2)连接；其 中墨水盒(1)，包括蓄水筒(5)、限流螺栓(6)、蓄水槽(7)、和注射针头(8)；蓄水筒上盖开 有孔一(a)和孔二(b);孔一(a)在中心部位，其内壁开有螺纹，控制流速的限流螺栓(6)的 杆体穿过孔一(a);孔二(b)偏离中心，用于注入墨水；蓄水筒(5)的下底中心处开一个圆锥 孔，孔的内侧开有螺纹，用于和限流螺栓(6)配合控制墨水流速；限流螺栓(6)为圆柱形，略 长于蓄水筒，其上端有一手柄，柱体侧面有与蓄水筒(5)上盖内壁对应的螺纹，柱体底端为 圆锥形，尺寸与蓄水筒的下底圆锥孔相吻合，并加一个橡胶垫片，通过旋紧螺纹，调节螺栓 与蓄水筒之间的密封程度；蓄水槽(7)为长方形盒子，上顶中心开一个圆孔，尺寸比蓄水筒 (5)下底圆孔略大，下底中间开有一条与盒内部长度相同的斜槽，上宽下窄，墨水由固定在 蓄水槽底部的一排注射针头(8)中流出，针头穿过斜槽，沿斜槽等间隔排列；清水盒(2)为长方形盒子，墨水盒(1)能放到清水盒(2)内，清水盒(2)上盖开有两个 孔，一个孔居于正中，蓄水筒(5)可穿过该孔；另一个孔偏离中心；清水盒(2)下底中心开有 一个与清水盒(2)内部长度相同的细缝；演示区(3)由前后两块板和围边构成，前面板用透明材料，后面板用不透明板，演示区 的上方宽度与清水盒(2)长度相同，开口与清水盒(2)所开细缝相通，上方的边缘与清水盒 (2)下方粘连，下方留一个出水口(11)，出水口(11)与皮管相连，皮管上设有松紧可调节的 夹子；支架(4)由一块底板和立柱构成，立柱立于底板上，清水盒(2)通过与立柱连接固定于 支架(4)上。
2.一种如权利要求1所述的流线演示仪，其特征在于蓄水筒(5)由透明硬质材料制成 筒状。
3.—种如权利要求1所述的流线演示仪，其特征在于蓄水槽(7)侧面开一个圆孔，内侧 带螺纹，该小孔上设有一个加橡胶垫的螺栓作为清洁阀(9)。
4.一种如权利要求1所述的流线演示仪，其特征在于演示区(3)中央粘连有障碍物 (10)。
专利摘要本实用新型属教学演示实验设备技术领域，具体为一种流线演示仪。本演示仪分为墨水盒、清水盒、演示区及支架四个部分，墨水盒置于清水盒2内，演示区上方的边缘与清水盒下方粘连，支架的立柱与清水盒侧面用螺钉固定。在墨水盒上端注入墨水，同时，将清水盒注入清水，让其从下端细缝中流出，两种流体在演示区中汇合，通过适当调节墨水及清水的流速，使两种流体均在演示区中做定常流动，在演示区中放置各种形状的障碍物，即可看到墨水遇到障碍物之前及遇到障碍物之后流线的形状。本流线演示仪较好地解决了两种混合液体作定常流动的问题，可演示出流体遇到各种障碍物时流线形状，具有体积小，操作简便，流线清晰，稳定的特点，适合携带到课堂作随堂演示。
文档编号G09B23/12GK201918080SQ20102064707
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者吕景林, 赵在忠 申请人:复旦大学