专利名称：水槽实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于流体力学试验仪器技术领域，具体涉及ー种水槽实验装置。
背景技术：
明渠水流是水力学的重要组成部分，在水力学教学实验中，主要涉及到堰流、闸孔出流、水跃、明渠流速分布、水面衔接形式、挑流、面流、戽流和底流消能等，这就需要ー种专门的设备进行以上的实验。国内外明渠水流实验的设备主要是水槽实验装置。在二十世纪八十年代以前，传统的实验水槽以大型为主，基础一般多用混凝土制作，实验水槽的实验段用钢架和钢化玻·璃制作，占地多，投入大，能耗大，操作不便。最早的实验水槽装置体积和重量很大，还需要在试验中专门配备地下水库、动カ间、平水塔和水循环系统。今年来，为了减小占地面积，实验水槽开始向小型化发展，同时也逐渐取消了地下水库、平水塔，水泵的功率也大大的减小，节省了空间和投资。水槽实验装置由过去的大型变为现在的小型化，其測量精度是实验的关键问题。我们认为过去的水槽实验装置过大，虽然精度高，但占地多，功耗大，操作不便；水槽实验装置的小型化是今后发展的方向，但也不能太短，太短就会失真，尤其是水跃实验，如果水槽下游长度过短，就可能形不成完整的水跃。
发明内容本实用新型的目的是提供ー种水槽实验装置，解决了现有实验水槽过体积大，操作维护不便的问题，且测量精度高。本实用新型所采用的技术方案是，ー种水槽实验装置，其特征在干，包括试验台，试验台的下方设置有相连接的接水箱和供水箱，供水箱上连接有吸水管，吸水管上连接有水泵，试验台的上方设置有实验水槽，试验水槽前段位置的上方从下到上依次设置有过水道和行近渠槽，水泵通过上水管道竖直向上伸入在过水道内，上水管道的顶部安装有消能罩，行进渠槽底板远端开有多个出水孔，行近渠槽的前端设置有量水堰并通过其与试验水槽相通，试验水槽底板的中段安装有活动有机玻璃底板，活动有机玻璃底板上设置有相配合的试验用堰和闸门，试验水槽底板的后端安装有试验用活动构件模块，试验水槽的后端设置有尾门，并通过尾门与退水盒相通，退水盒通过退水管与接水箱相通。接水箱和供水管上分别连接有连通管，两个连通管通过法兰相连接。量水堰的中部开有矩形过水槽。上水管道包括通过弯管相连接的水平段和竖直段，水平段上连接有活接头，水泵上连接有外丝，水泵和上水管道通过外丝和活接头的配合相连接，消能罩设置在竖直段的顶部，竖直段上还安装有上水阀门。活动有机玻璃底板通过多个埋头螺丝安装在试验水槽底板上。行进渠槽内、以及试验水槽内位于试验用堰的前方和后方均安装有测针。[0012]本实用新型的有益效果是，在实验过程中水流为自循环系统，体积小，能用于堰流实验、毕托管测流速实验、闸孔出流实验、水跃消能实验；由于考虑了可更换的实验构件模块，学生可以进行设计性实验，因而功能齐全，该装置长度适中，功能多，測量精度高，结构简单，拆装方便，便于操作维护，制造容易。
图I是本实用新型水槽实验装置的结构示意图；其中，I.接水箱，2.连通管，3.法兰，4.供水箱，5.吸水管，6.水泵，7.外丝，8. 活接头，9.上水管道，10.弯管，11.上水阀门，12.开关，13.实验水槽，14.消能罩，15.过水道，16.出水孔，17.行近渠槽，18.量水堰，19.测针，20.活动有机玻璃底板，21.埋头螺丝，
22.试验用堰，23.闸门，24.试验用活动构件模块，25.穿线孔，26.尾门，27.退水盒，28.退水管，29.实验台。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型水槽实验装置，包括试验台29，试验台29的下方设置有相连接的接水箱I和供水箱4。实验台29上还安装有用于控制水泵6的开关12，实验台29上开有穿线孔25。接水箱I和供水管4上分別连接有连通管2，两个连通管2通过法兰3相连接。供水箱4上连接有吸水管5，吸水管5上连接有水泵6。试验台29的上方设置有实验水槽13，试验水槽13前段位置的上方从下到上依次设置有过水道15和行近渠槽17。水泵6通过上水管道9竖直向上伸入在过水道15内，上水管道9的顶部安装有消能罩14，行进渠槽17底板远端开有多个出水孔16，行近渠槽17的前端设置有量水堰18并通过其与试验水槽13相通。量水堰18的中部开有矩形过水槽。出消能罩14的水流由过水道15和出水孔16流向行近渠槽17，行近渠槽17的水流通过量水堰18跌落到实验水槽13中。其中，上水管道9包括通过弯管10相连接的水平段和竖直段，水平段上连接有活接头8，水泵6上连接有外丝7，水泵6和上水管道9通过外丝7和活接头8的配合相连接。消能罩14设置在竖直段的顶部，竖直段上还安装有上水阀门11。试验水槽13底板的中段通过多个埋头螺丝21安装有活动有机玻璃底板20，活动有机玻璃底板20上设置有试验用堰22和闸门23。试验用堰22为WES曲线堰、宽顶堰或其他实用堰，闸门23为相配合的弧形闸门。为了进行设计性实验，试验水槽13底板的后端安装有试验用活动构件模块24。试验水槽13的后端设置有尾门26，并通过尾门26与退水盒27相通，退水盒27通过退水管28与接水箱I相通。为了测量水深，在行进渠槽17内、以及试验水槽13位于试验用堰22的前方和后方均安装有测针19。测针19为活动测针或固定测针。本实用新型总长度为350cm。行近渠槽17长度为110cm，实验水槽13宽度为13cm，高度为25cm，行近渠槽17宽度为20cm，高度为23cm，实验水槽13前段总高度为131cm，后段高度为100cm。水泵6功率为750瓦。本实用新型的工作原理是实验水槽装置主要用于研究明渠水流的水力特性，例如实用堰、宽顶堰的过流能力、流量系数，淹没系数；水流通过溢流堰或闸孔出流时发生的水跃现象；明渠流速分布规律；水面曲线的衔接形式等。为了测量堰流的过水能力或流量系数或淹没系数，在实验水槽13中设置活动有机玻璃底板，在其上可以轮换装上各种堰形的试验用堰22，例如WES曲线堰或其他曲线堰、折线堰、宽顶堰、薄壁堰等，当水流通过试验用堰22吋，由于堰的阻挡作用，堰前水位抬高，如为自由出流，用测针19测出堰上水头，即可计算得到试验用堰22的理论流量。对于实际流量，可以通过测针19測量量水堰18的堰上水深，用国际标准或经验公式求得实际流量，实际流量除以理论流量得到流量系数。同样，当水流通过试验用堰22和闸门23泄流时，通过试验用堰22的水流为急流，而在下游明渠中的水流往往为缓流，水流从急流过渡到缓流时，必然会发生水跃，就可应用水跃方程计算出跃后水深，计算出跃后水深后，即可用测针19测量跃后的实际水深，验证公式的正确性。
流速分布，分析明渠中的流速分布規律。调整活动构件模块24的高度和长度，就可以进行消力池池长和池深的设计。在活动有机玻璃底板20上设置各种泄水建筑物，例如挑流消能或面流消能，就可以进行挑流和面流的设计性实验。
权利要求1.一种水槽实验装置，其特征在于，包括试验台(29)，所述试验台(29)的下方设置有相连接的接水箱(I)和供水箱(4)，所述供水箱(4)上连接有吸水管(5)，所述吸水管(5)上连接有水泵(6)， 所述试验台(29)的上方设置有实验水槽(13)，所述试验水槽(13)前段位置的上方从下到上依次设置有过水道(15)和行近渠槽(17)，所述水泵(6)通过上水管道(9)竖直向上伸入在过水道(15)内，所述上水管道(9)的顶部安装有消能罩(14)，所述行进渠槽(17)底板远端开有多个出水孔(16)，所述行近渠槽(17)的前端设置有量水堰(18)并通过其与试验水槽(13)相通， 所述试验水槽(13)底板的中段安装有活动有机玻璃底板(20)，所述活动有机玻璃底板(20)上设置有相配合的试验用堰(22)和闸门(23)， 所述试验水槽(13)底板的后端安装有试验用活动构件模块(24)，所述试验水槽(13) 的后端设置有尾门(26)，并通过尾门(26)与退水盒(27)相通，所述退水盒(27)通过退水管(28)与接水箱⑴相通。
2.按照权利要求I所述的水槽实验装置，其特征在于，所述接水箱(I)和供水管(4)上分别连接有连通管(2)，所述两个连通管(2)通过法兰(3)相连接。
3.按照权利要求I所述的水槽实验装置，其特征在于，所述量水堰(18)的中部开有矩形过水槽。
4.按照权利要求I所述的水槽实验装置，其特征在于，所述上水管道(9)包括通过弯管(10)相连接的水平段和竖直段，所述水平段上连接有活接头(8)，所述水泵(6)上连接有外丝(7)，所述水泵(6)和上水管道(9)通过外丝(7)和活接头(8)的配合相连接，所述消能罩(14)设置在竖直段的顶部，所述竖直段上还安装有上水阀门(11)。
5.按照权利要求I所述的水槽实验装置，其特征在于，所述活动有机玻璃底板(20)通过多个埋头螺丝(21)安装在试验水槽(13)底板上。
6.按照权利要求I所述的水槽实验装置，其特征在于，所述行进渠槽(17)内、以及试验水槽(13)内位于试验用堰(22)的前方和后方均安装有测针(19)。
专利摘要本实用新型公开了一种水槽实验装置，包括试验台，试验台的下方设置有接水箱和供水箱，供水箱上连接有吸水管和水泵，试验台的上方设置有实验水槽，试验水槽前段位置的上方设置有过水道和行近渠槽，水泵和过水道相通，行进渠槽底板远端开有多个出水孔，行近渠槽的前端设置有量水堰，试验水槽底板的中段安装有活动有机玻璃底板，活动有机玻璃底板上设置有试验用堰和闸门，试验水槽底板的后端安装有试验用活动构件模块，试验水槽的后端设置有尾门，并通过尾门与退水盒相通，退水盒通过退水管与接水箱相通。本实用新型解决了现有实验水槽过体积大，操作维护不便的问题，且测量精度高，适用多种测量实验。
文档编号G09B23/12GK202650351SQ20122013289
公开日2013年1月2日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者张志昌, 刘亚菲 申请人:西安理工大学