专利名称：同翼型不同迎角升力提升机翼演示实验装置的制作方法
技术领域：
本发明是针对同翼型不同迎角升力提升机翼而设计的一种演示实验装置，在无风 洞试验台条件下，利用本发明装置可实施同翼型不同迎角升力提升机翼演示实验。它属于 水力学、工程流体力学技术领域。
背景技术：
现有同翼型不同迎角升力提升机翼演示实验是在风洞试验台上进行，依靠风洞提 供均勻等速流，在试验中，固定在支撑背板上的机翼，处于风洞出口均勻等速风区域，观察 均勻等速流绕过机翼时流线变化情况，用流线间的疏密程度定性表述升力的大小。现有实 验装置风洞耗电多、噪音大，附属部件多、机翼所受升力无法量化，且机翼不能在升力的方 向移动。这种机翼不能移动、可视性差、噪音高、成本高、体积大的实验装置难以在高校水 力、流体类实验室、水力、流体类科研院所和用于科普教育的科学宫推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而发明的一种机翼可沿 升力方向移动、动态比较同翼型不同迎角的升力变化、可视性较好、低成本、无噪音、体积小 的同翼型不同迎角升力提升机翼演示实验装置。为解决本发明所提出的技术问题，本发明的技术解决方案同翼型不同迎角升力 提升机翼演示实验装置，包括具有第一迎角的同型机翼、具有第二迎角的同型机翼、滑动轨 道、机翼支座、滑轮、拉力测力计、压力测力计，还包括蓄水箱、负压进水喉管、进气控制阀、 一级分流板、二级分流板、三级分流板、四级导流板、反压消能板，在所述的负压进水喉管与 一级分流板之间设置进气控制阀，在一级分流板与三级分流板之间设置二级分流板，所述 的三级分流板位于具有第一迎角的同型机翼与具有第二迎角的同型机翼之间对称线上，所 述的具有第一迎角的同型机翼和具有第二迎角的同型机翼位于滑动轨道内侧，且通过连接 在机翼支座上的滑轮与滑动轨道滑动接触，所述的压力测力计和拉力测力计位于狭缝槽左 右两侧，且与压杆和拉杆相接，所述的四级导流板位于三级分流板与狭缝槽主流动区水流 出口之间，所述的反压消能板位于蓄水箱上部。本发明同翼型不同迎角升力提升机翼演示实验装置，其结构由三部分组成供水 部分、狭缝槽管路部分和同翼型不同迎角机翼机构部分。在供水部分分为进水和出水，蓄水 箱的水，经过水泵进入负压进水喉管，控制进水喉管的内径，使水流在此段负压流动，当水 流流经进气控制阀时，打开控制阀，使单相的水流动变成水、气两相流动，水气两相流能够 清晰显现流动状况。在狭缝槽管路中，水、气的流动在主流动区内经过一、二、三级分流板及 四级导流形成可视的均勻等速流。在同翼型不同迎角机翼机构部分，当均勻等速流通过同 翼型不同迎角机翼时，两个同翼型不同迎角机翼发生侧向移动。与现有技术相比，本发明的优点机翼可沿升力方向移动、动态比较同翼型不同 迎角的升力变化、可视性较好、低成本、无噪音、体积小，适宜在高校水力、流体类实验室、水
3力、流体类科研院所和用于科普教育的科学宫推广。
图1是本发明结构示意图。图2是本发明中迎角一度同型机翼布置示意图。图3是本发明中迎角八度同型机翼布置示意图。其中1、蓄水箱，2、水泵，3、负压进水喉管，4、进气控制阀，5、一级分流板，6、二级 分流板，7、三级分流板，8、拉力测力计，9、具有第一迎角的同型机翼，10、四级导流板，11、狭 缝槽主流动区水流出口，12狭缝槽回水管路，13、具有第一迎角的同型机翼，14、压力测力 计，15、狭缝槽主流动区，16、反压消能板，17、迎角一度机翼支座，18、迎角一度机翼滑轮， 19、滑动轨道，20、拉杆，21、具有第一迎角的机翼支座，22、压杆，23、具有第一迎角的机翼滑 轮。
具体实施例方式对照附图1，水泵2位于蓄水箱1内，水泵2的出水口与负压进水喉管3相连，负压 进水喉管3上设有进气控制阀4，一级分流板5的前端设置在负压进水喉管3内，一级分流 板5与三级分流板7之间设置二级分流板6，三级分流板7设置在左侧具有第一迎角的同 型机翼9与右侧具有第二迎角的同型机翼13之间对称线上，具有第一迎角的同型机翼9的 迎角为一度、两度或者三度等，具有第二迎角的同型机翼13为七度、八度或其他任意角度， 在本实施例中，第一迎角的同型机翼9迎角为一度，第二迎角的同型机翼13的迎角为八度。 四级导流板10设置在三级分流板7与狭缝槽主流动区水流出口 11之间，狭缝槽主流动区 水流出口 11与狭缝槽回水管路12相接，狭缝槽回水管路12尾部设置反压消能板16，反压 消能板16位于蓄水箱1上部，附图1的拉力测力计8与附图2的拉杆20的一端相接，拉杆 20的另一端与迎角一度机翼支座17相接，迎角一度机翼滑轮18设置在迎角一度机翼支座 17上，且与滑动轨道19滑动接触，滑动轨道19设置在机翼受力合力方向上，附图1的压力 测力计14与附图3的压杆22的一端相接，压杆22的另一端与迎角八度机翼支座21相接， 迎角八度机翼滑轮23设置在迎角八度机翼支座21上，且与滑动轨道19滑动接触。工作过程启动水泵2，关闭进气控制阀4，使水流由蓄水箱1经过负压进水喉管 3进入狭缝槽主流动区，此时水流在管路中流动的状态，因水流是无色、单相流动，无法用肉 眼判断。打开进气控制阀4，因进水喉管被设计成负压管路，空气只能通过进气控制阀4进 入管路内而管路内的水不能流到管路外，此刻在狭缝槽主流动区形成可视的水气混合二相 流动，可视的二相流动通过一级分流板5、二级分流板6和三级分流板7和四级导流板10的 作用，形成可视的均勻等速流。同型机翼设计成上表面拱起、下表面较平，在均勻等速流的 作用下，迎角一度同型机翼和迎角八度同型机翼的机翼上表面的动能较下表面大、而上表 面的压能较下表面小，使得两个机翼沿滑动轨道19向左侧移动，由于迎角八度同型机翼的 迎角较大，可以观测到在此机翼上表面出现湍流，并逐渐向前缘扩散，这使得该机翼上表面 静压增大、动压减小，导致上下表面压力差减小；而迎角一度同型机翼因迎角较小，其机翼 上表面未出现湍流，其表面上下压力差即升力大于迎角八度同型机翼13的表面升力，当将 拉力测力计8和压力测力计14分别连接在拉杆20和压杆22时，两种不同迎角机翼表面压力差即升力的数值显示在测力计上。由于机翼表面升力的作用，使得两种不同迎角的机翼 左移到边界壁上，此时分别用拉、压杆移动迎角一度同型机翼和迎角八度同型机翼，可使两 机翼回到初始位置，这样可再次演示该实验装置。
权利要求
同翼型不同迎角升力提升机翼演示实验装置，包括具有第一迎角的同型机翼(9)、具有第二迎角的同型机翼(13)、滑动轨道(19)、机翼支座(17)、滑轮(18)、拉力测力计(8)、压力测力计(14)，其特征在于还包括蓄水箱(1)、负压进水喉管(3)、进气控制阀(4)、一级分流板(5)、二级分流板(6)、三级分流板(7)、四级导流板(10)、反压消能板(13)，在所述的负压进水喉管(3)与一级分流板(5)之间设置进气控制阀(4)，在一级分流板(5)与三级分流板(7)之间设置二级分流板(6)，所述的三级分流板(7)位于具有第一迎角的同型机翼(9)与具有第二迎角的同型机翼(13)之间对称线上，所述的四级导流板(10)位于三级分流板(7)与狭缝槽主流动区水流出口(11)之间，所述的反压消能板(16)位于蓄水箱(1)上部。
2.根据权利要求1所述的同翼型不同迎角升力提升机翼演示实验装置，其特征在于 所述的具有第一迎角的同型机翼(9)和具有第二迎角的同型机翼(13)位于滑动轨道(19) 内侧，且通过连接在具有第一迎角的同型机翼支座(17)和具有第二迎角的同型机翼支座 (21)上的滑轮与滑动轨道(19)滑动接触，所述的拉力测力计(8)和压力测力计(14)位于 狭缝槽两侧，且分别与拉杆(20)和压杆(22)相接。
3.根据权利要求1或2所述的同翼型不同迎角升力提升机翼演示实验装置，其特征在 于所述的具有第一迎角的同型机翼(9)为迎角一度同型机翼，所述的具有第二迎角的同 型机翼(13)为迎角八度同型机翼。
全文摘要
本发明公开了同翼型不同迎角升力提升机翼演示实验装置，包括机翼、机翼滑动轨道、机翼支座、移动滑轮、拉杆、压杆、测力计，还包括蓄水箱、负压进水喉管、进气控制阀、一级分流板、二级分流板、三级分流板、四级导流板、反压消能板。与现有技术相比，本发明的优点此装置动态对比不同迎角机翼上表面湍流变化与压力变化、形象展现机翼移动过程、无噪音污染、成本较低、体积小，适宜在高校水力、流体类实验室、水力、流体类科研院所和用于科普教育的科学宫推广。
文档编号G09B23/12GK101984481SQ20101027947
公开日2011年3月9日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者刘孝洋 申请人:河海大学