流体压强和流速的关系演示仪

1.本技术涉及流体压强和流速关系实验仪器技术领域，尤其涉及流体压强和流速的关系演示仪。


背景技术：

2.机械相关专业教学过程中普遍认为学生对伯努利方程的掌握比较困难，主要原因是学生对伯努利原理缺乏感性认识，生活中缺乏体验，伯努利原理的意思是流动的液体或空气称为流体,流体流动时会产生压强变化,流速越大,压强小,反之亦然，在平时生活中很难被体验到，而理解基本原理最好的手段就是实验，目前普遍使用的实验叫“大小管实验”,实验原理是：利用电吹风机或嘴将气体送入异径管，气体在管中直径大小不同的区间流速不同，直径大，流速小，按照伯努利原理，流速大处压强小，流速小处压强大，不同直径处分别与红色液柱的联通器相连，通过液柱的高低就可知道其上方管内的压强大小。
3.这类实验的缺点是：实验是通过间接反推引起现象变化背后的原因来理论应证实验结论，实验探究不能直入主题，实验观察不能形象直观，实验结论不能一目了然，在实验过程中，异径管中气体流速变化的快慢，需要通过“狭道效应”的知识间接判断；异径管中气体流速变化后压强的改变，需要借助大气压和液体压强的的知识综合分析得出，如若理解不当还会得出错误的结论，实验结论的获得还需要对现象背后的原因做理论分析，因此利用这类实验器材研究流体压强与流速的关系弊端是显而易见，为此本技术提出了流体压强和流速的关系演示仪。


技术实现要素：

4.本技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的流体压强和流速的关系演示仪。
5.为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：流体压强和流速的关系演示仪，包括多孔安装板，所述多孔安装板的前端面一侧可拆卸设置有气压计，所述多孔安装板的前端面靠中心处可拆卸设置有实验瓶，所述多孔安装板的前端面远离气压计的一侧固定设置有变压电源，所述多孔安装板的前端面位于变压电源和实验瓶之间处固定设置有开关；
6.所述实验瓶包括透明瓶身和风扇罩，所述透明瓶身内部设置有多个彩色泡沫小球，所述透明瓶身的外端一侧开设有通管口，所述通管口与气压计之间固定连接有软管，所述透明瓶身的下端面固定设置有瓶口，所述风扇罩的下端面固定设置有可调速电机，所述可调速电机的输出端伸入风扇罩内部并固定设置有风扇叶。
7.作为上述技术方案的进一步描述：
8.所述多孔安装板的下端两侧均固定设置有支撑腿。
9.作为上述技术方案的进一步描述：
10.所述风扇罩的外端一侧固定连接有把手。
11.作为上述技术方案的进一步描述：
12.所述多孔安装板的前端面靠近气压计的一侧固定设置有公示牌。
13.作为上述技术方案的进一步描述：
14.所述多孔安装板的前端面靠中部处固定设置有黑色背贴。
15.作为上述技术方案的进一步描述：
16.所述多孔安装板的前端面靠近变压电源的一侧固定设置有电路示意牌。
17.作为上述技术方案的进一步描述：
18.所述变压电源的一侧固定设置有多个电压标识牌。
19.作为上述技术方案的进一步描述：
20.所述透明瓶身和风扇罩通过螺纹套接。
21.作为上述技术方案的进一步描述：
22.可用于吸尘器原理演示。
23.作为上述技术方案的进一步描述：
24.按照下述操作进行吸尘器原理演示：取下实验瓶，闭合开关，用瓶口向下对准桌面上散布的碎纸屑，将纸屑吸入实验瓶内。
25.本技术具有如下有益效果：
26.1、本技术提出的流体压强和流速的关系演示仪，成功地利用了转化法和直接研究法，通过观察彩色泡沫小球的转动来形象直观的观察流体的流速变化，实验过程生动有趣非常有视觉冲击力，可以形象直观地观察空气流速的变化和空气流速变化后压强的变化，一改传统实验仪间接利用狭道效应分析得到流速变化和借助液体压强和大气压强分析流体压强变化的冗繁和晦涩，令实验简单直接，浅显易懂。
27.2、本技术提出的流体压强和流速的关系演示仪，将定量研究和定性研究相结合，增加了实验探究的科学性和准确性，一改传统实验通过间接反推引起现象变化背后的原因来理论应证实验结论的抽象性，瓶内气压是准确的数值，是定量；气体流速是观察泡沫小球的速度，是定性。
28.3、本技术提出的流体压强和流速的关系演示仪，科学地使用了现代高新技术为教育教学服务，充分利用数字化传感技术，科学准确地测量出了流体流速变化后压强的改变值，从而解决了实验过程中直观准确观察流体压强变化的这一难点，增加了实验探究的直观性和科学性。
29.4、本技术提出的流体压强和流速的关系演示仪，能够将抽象的原理回归生活，能够使用可拆卸下来的实验瓶通过瓶口吸引碎纸屑，这就是吸尘器的应用，将科学原理成功与生活紧密联系了起来，更加有助于学生理解原理，增加了趣味性。
附图说明
30.图1为本技术提出的流体压强和流速的关系演示仪的正视图；
31.图2为本技术提出的流体压强和流速的关系演示仪的实验瓶的结构示意图；
32.图3为本技术提出的流体压强和流速的关系演示仪的风扇罩的内部结构示意图；
33.图4为本技术提出的流体压强和流速的关系演示仪的可调速电机的控制电路示意图。
34.图例说明：
35.1、多孔安装板；2、公示牌；3、气压计；4、软管；5、实验瓶；6、电路示意牌；7、变压电源；8、电压标识牌；9、开关；10、黑色背贴；11、支撑腿；12、彩色泡沫小球；13、瓶口；14、透明瓶身；15、通管口；16、风扇罩；17、把手；18、可调速电机；19、风扇叶。
具体实施方式
36.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
37.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
38.参照图1-4，本技术提供的一种实施例：流体压强和流速的关系演示仪，包括多孔安装板1，多孔安装板1的前端面一侧可拆卸设置有气压计3，多孔安装板1的前端面靠中心处可拆卸设置有实验瓶5，多孔安装板1的前端面远离气压计3的一侧固定设置有变压电源7，变压电源7为多个电池串联而成，通过改变并联电池的数量来改变变压电源7的电压，从而获得可调速电机18的不同转速，多孔安装板1的前端面位于变压电源7和实验瓶5之间处固定设置有开关9。
39.实验瓶5包括透明瓶身14和风扇罩16，透明瓶身14内部设置有多个彩色泡沫小球12，透明瓶身14的外端一侧开设有通管口15，通管口15与气压计3之间固定连接有软管4，透明瓶身14的下端面固定设置有瓶口13，风扇罩16的下端面固定设置有可调速电机18，可调速电机18的转速与变压电源7的电压正相关，使得实验瓶5内彩色泡沫小球12转速变化范围大，便于目测观察，同时气压计3值变化明显，可调速电机18的输出端伸入风扇罩16内部并固定设置有风扇叶19，设置的可调速电机18带动实验瓶5内风扇叶19旋转，搅动实验瓶5内空气旋转，从而使得彩色泡沫小球12一起流动。
40.多孔安装板1的下端两侧均固定设置有支撑腿11，两个支撑腿11可以保持整体装置稳定，风扇罩16的外端一侧固定连接有把手17，通过设置把手17便于将风扇罩16打开，多孔安装板1的前端面靠近气压计3的一侧固定设置有公示牌2，公示牌2用以公示该装置的名称，多孔安装板1的前端面靠中部处固定设置有黑色背贴10，黑色背贴10以提供黑色背景便于观察彩色泡沫小球12的运动状态，多孔安装板1的前端面靠近变压电源7的一侧固定设置有电路示意牌6，电路示意牌6可以表明控制电路图，便于教学，变压电源7的一侧固定设置有多个电压标识牌8，设置电压标识牌8以便了解不同电池数时变压电源7处的电压，透明瓶身14和风扇罩16通过螺纹套接。
41.工作原理：该装置在使用时，首先闭合开关9，实验瓶5内空气为实验用流体，设置的可调速电机18带动实验瓶5内风扇叶19旋转，搅动实验瓶5内空气旋转，获得流速，调速电机18可通过改变变压电源7内串联的电池数量来改变转速，从而得到实验瓶5内空气不同的流速，空气带动彩色泡沫小球12一起流动，无色空气的流速快慢可以通过可见的彩色泡沫小球12转动的快慢观察到，实验瓶5内流体压强大小，通过灵敏的气压计3适时读取，改变流速，观察彩色泡沫小球12，最后读取气压计3显示的气压值，前后对比，就能轻松地验证伯努利原理，此外还可取下实验瓶5，闭合开关9，用瓶口13向下对准桌面上散布的碎纸屑，可成功将纸屑吸入实验瓶5内，这就是吸尘器的应用，同时也用现象验证了实验瓶5内的负压。
42.最后应说明的是：以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。