专利名称：无风洞马格努斯效应演示实验装置的制作方法
技术领域：
本发明是针对马格努斯效应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马格努斯效应演示实验。它属于水力学、工程流体力学技术领 域。
背景技术：
现有马格努斯效应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，电机提供旋转动力的圆柱体，处于风洞出口处均勻等速风区域时，发生马格努斯 效应，圆柱体连同滚轴在轨道上运动。现有实验装置风洞耗电多、噪音大，风洞提供的均勻 等速风只能感觉到、不能看到，且附属部件多、占用空间多。这种成本高、耗电多、可视性差、 噪音大、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，而发明的一种低成本、 耗电少、无噪音、体积小、可视性较好的无风洞马格努斯效应演示实验装置。为解决本发明所提出的技术问题，本发明的技术解决方案无风洞马格努斯效应 演示实验装置，包括圆柱体转盘、转盘滑动轨道、转盘支座定向移动轮、施力转轴，还包括蓄 水箱、单向进水喉管、进气控制阀、一级分流板、二级分流板、三级导流板、反压消能板，在所 述的单向进水喉管与一级分流板之间设置进气控制阀，在一级分流板与圆柱体转盘之间设 置二级分流板，所述的三级导流板位于圆柱体转盘与水流出口之间，所述的反压消能板位 于狭缝槽回水管路尾部与蓄水箱之间。所述的圆柱体转盘位于转盘滑动轨道内侧及狭缝槽 主流动区管路中部，且通过连接在圆柱体转盘支座上的转盘支座定向移动轮与转盘滑动轨 道滑动接触，所述的施力转轴位于圆柱体转盘轴心上，施力转轴一端位于圆柱体转盘支座 内的圆柱体转盘转轴槽里面，施力转轴另一端球体滚珠与狭缝槽壁面点式滚动接触。本发明无风洞马格努斯效应演示实验装置，其结构由三部分组成供水部分、狭缝 槽管路部分和圆柱体机构部分。在供水部分分为进水和出水，蓄水箱的水，经过水泵进入单 向进水喉管，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、二级分流板及三级导流形成可视的均勻等 速流。在圆柱体机构部分，当均勻等速流通过圆柱体转盘时，用手动旋转套管旋转施力转 轴，使圆柱体转盘旋转，此时圆柱体转盘发生侧向移动。与现有技术相比，本发明的优点此装置动态效果明显、可视化程度较高、无噪音 污染、流态稳定、成本较低、耗电较少、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。
图1是本发明结构示意图。图2是本发明中圆柱体转盘布置示意图。图3是本发明中施力转轴布置示意图其中1、是蓄水箱，2、水泵，3、单向进水喉管，4、进气控制阀，5、一级分流板，6、二 级分流板，7、狭缝槽主流动区管路，8、三级导流板，9、水流出口，10、狭缝槽回水管路，11、圆 柱体转盘，12、圆柱体转盘滑动轨道，13、反压消能出流板，14、圆柱体转盘支座，15、圆柱体 转盘转轴槽，16、转盘支座定向移动轮，17、施力转轴，18、滑动拉杆，19、手动旋转套管作用 卡口，20、球体滚珠。
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的出水口与单向进水喉管3相连，单向 进水喉管3上设有进气控制阀4，一级分流板5的前端设置在单向进水喉管3内，一级分流 板5与圆柱体转盘11之间设置二级分流板6，三级导流板8设置在圆柱体转盘11与水流出 口 9区间中部，出口水流沿狭缝槽回水管路10流向反压消能出流板13，并最后流回蓄水箱 1内，附图1的圆柱体转盘滑动轨道12与附图2的转盘支座定向移动轮16滑动接触，对照 附图2，转盘支座定向移动轮16设置在圆柱体转盘支座14上，圆柱体转盘转轴槽15亦设置 在圆柱体转盘支座14上，且位于两个转盘支座定向移动轮中间，施力转轴17的一端与圆柱 体转盘转轴槽15接触，在施力转轴17的另一端狭缝槽壁面中心区域开一圆小孔，用于手动 旋转套管施力于手动旋转套管作用卡口 19，附图3中施力转轴17另一端球体滚珠20与狭 缝槽壁面点式接触。 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经过单向进水喉管 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，由于进水喉管是设计的负压管路，空气能通过进气控制阀4进 入管路里而管路内的水不能流到外面，此刻在狭缝槽主流动区形成可视的水气混合二相流 动，可视的二相流动经过一级分流板5、二级分流板6和三级导流板8的作用形成可视的均 勻等速流。在均勻等速流的作用下，无旋转的圆柱体转盘11不能发生测向位移，此时用手 动套管旋转施力转轴17，使圆柱体转盘11旋转。圆柱体转盘11的转动，使得柱体转盘两侧 的流体流速产生速度差，圆柱体转盘11两侧流体速度差产生柱体转盘两侧压强差，压强差 促使圆柱体转盘11从压强高处带动圆柱体转盘支座14的转盘支座定向移动轮16沿圆柱 体转盘滑动轨道12向压强低处移动，发生马格努斯效应。当圆柱体转盘11停止移动时，马 格努斯效应消失，此刻，拉滑动拉杆18，使圆柱体转盘11处于狭缝槽主流动区中心区域，且 施力转轴17的另一端球体滚珠20正对狭缝槽壁面中心区域的小圆孔，通过该小圆孔和套 管卡口 19，用手动套管旋转施力转轴17，使圆柱体转盘11旋转，可再次发生马格努斯效应。
权利要求
无风洞马格努斯效应演示实验装置，包括圆柱体转盘(11)、转盘滑动轨道(12)、转盘支座定向移动轮(16)、施力转轴(17)，其特征在于还包括蓄水箱(1)、单向进水喉管(3)、进气控制阀(4)、一级分流板(5)、二级分流板(6)以及三级导流板(8)，在所述的二级分流板(6)与三级导流板(8)之间为狭缝槽主流动区管路(7)，在所述的单向进水喉管(3)与一级分流板(5)之间设置所述的进气控制阀(4)，在一级分流板(5)与圆柱体转盘(11)之间设置所述的二级分流板(6)，所述的转盘支座定向移动轮(16)固定在所述的圆柱体转盘(11)上并位于转盘滑动轨道(12)上，所述的圆柱体转盘(11)位于狭缝槽主流动区管路(7)中部，所述的施力转轴(17)位于圆柱体转盘(11)轴心上，所述的三级导流板(8)位于圆柱体转盘(11)与水流出口(9)之间。
2.根据权利要求1所述的无风洞马格努斯效应演示实验装置，其特征在于所述的圆 柱体转盘(11)位于转盘滑动轨道(12)内侧，且通过连接在圆柱体转盘支座(14)上的转盘 支座定向移动轮(16)与转盘滑动轨道(12)滑动接触，所述的施力转轴(17) —端位于圆柱 体转盘支座(14)内的圆柱体转盘转轴槽(15)里面，施力转轴(17)另一端球体滚珠(20) 与狭缝槽壁面点式滚动接触。
3.根据权利要求1或2所述的无风洞马格努斯效应演示实验装置，其特征在于在所 述的狭缝槽回水管路(10)尾部与蓄水箱(1)之间还设置有反压消能板(13)。
全文摘要
本发明公开了无风洞马格努斯效应演示实验装置，包括圆柱体转盘、转盘滑动轨道、转盘支座定向移动轮、施力转轴，还包括蓄水箱、单向进水喉管、进气控制阀、一级分流板、二级分流板、三级导流板、反压消能板。与现有技术相比，本发明的优点此装置动态效果明显、可视化程度较高、无噪音污染、流态稳定、成本较低、耗电较少、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G09B23/12GK101930683SQ20101027948
公开日2010年12月29日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者于志恒, 刘孝洋, 王泽 申请人:河海大学