一种用于测量兰金涡的漩涡实验仪器的制作方法

1.本实用新型属于实验装置领域，具体涉及一种用于测量兰金涡的漩涡实验仪器。


背景技术：

2.兰金涡是具有一涡核的无粘流体的一类旋涡，它类似于自然界中的热气旋，象飓风，台风。因为点涡在实际流体中无法保持，具有粘性扩散效应，于是定义兰金涡作为其近似，但兰金涡仍是无粘涡。
3.现有研究兰金涡的旋涡实验仪器较少，而且无法实现不同转速下兰金涡不同测点的特性研究。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，并提供一种兰金涡漩涡实验仪器。
5.本实用新型所采用的具体技术方案如下：
6.一种用于测量兰金涡的漩涡实验仪器，其包括测压计、第一压力表、数显压力表、气液转换器和实验筒；
7.所述实验筒为具有中空腔室的封闭结构，在实验筒的外侧顶部设有水平放置的固定台，固定台上设有调速电机，调速电机通过联轴器与位于实验筒内部的旋转套筒连接，旋转套筒能随调速电机同步旋转；所述旋转套筒为底端开口的筒状结构，底部伸入实验筒内部的液面下方；在实验筒的底部设有均匀分布的筒底测孔；实验筒下部设有水平放置的测压杆，测压杆位于旋转套筒下方；测压杆的压力感应端位于实验筒内部，连接端位于实验筒的外部；测压杆杆部与实验筒侧壁之间形成封闭的滑动连接，测压杆能在实验筒内部沿杆长方向移动，并通过压力感应端接收实验筒内底部不同位置处的压力变化；
8.所述测压计包括若干竖直固定于支架上的第一测压管，每个第一测压管的底部均开设有第一测压孔，每个筒底测孔均通过不同的液体连通管与不同的第一测压孔连通；支架上还竖直固定有第二测压管，第二测压管的底部开设有第二测压孔，第二测压孔通过设有截止阀的导管与测压杆的连接端连通；所述测压计的顶部横向设有滑轨，滑轨上悬挂有能沿滑轨水平移动的滑尺；滑尺的底部低于第一测压管和第二测压管的底部，用于测量第一测压管和第二测压管中液面的高度；
9.所述第一压力表通过气压连通管分别与数显压力表和气液转换器相连接，气液转换器的底部测点与位于截止阀和连接端之间的所述导管连通。
10.作为优选，所述测压杆沿其长度方向设有刻度线。
11.作为优选，所述固定台上还设有水平仪，用于测量实验筒放置的水平状态。
12.作为优选，所述固定台上还设有转速表，位于实验筒外部的联轴器上设有光源反射器，转速表能通过接收光源反射器的信号测量调速电机的转速。
13.作为优选，所述实验筒的底部设有筒底座，筒底座的两侧沿高度方向上设有用于
调节实验筒安装高度的筒底滑槽和筒固定滑块，通过筒底滑槽和筒固定滑块之间的配合作用实现实验筒升降固定。
14.作为优选，所述实验筒侧壁上固定有安装底座，测压杆的杆部套设有能够与所述安装底座配合活动连接的锁紧扣；通过安装底座和锁紧扣之间的配合作用，实现测压杆与实验筒之间的滑动连接。
15.进一步的，所述安装底座和锁紧扣之间的连接处还设有止水密封圈。
16.作为优选，所述测压计的底部设有测压计底座，测压计底座的两侧沿高度方向上设有用于调节测压计安装高度的测压计底座滑槽和测压计固定滑块，通过测压计底座滑槽和测压计固定滑块之间的配合作用实现测压计的升降固定。
17.作为优选，所述第二测压管和所有第一测压管的顶部和底部均分别处于同一水平面上。
18.作为优选，所述滑轨的长度能覆盖第二测压管和所有的第一测压管。
19.本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
20.采用本实用新型的兰金涡漩涡实验仪器，1)由于测压计底座设计为可升降式，可调节测压计水平；2)由于设置有不同的测压装置，可相互校核，便于分析兰金涡内部压力变化；3)由于设置了调速电机，可测量不同转速下的兰金涡变化，因此，可以根据不同转速要求进行实验研究。而且，本实用新型的结构巧妙、操作方便，能够实现不同转速下兰金涡不同测点的特性研究。
附图说明
21.图1为本实用新型实验仪器的结构示意图；
22.图中附图标记为：测压计1、第一测压管2、第二测压管3、液柱4、测压计固定滑块5、第一测压孔61、第二测压孔62、测压计底座滑槽7、测压计底座8、滑轨9、滑尺10、固定台11、第一压力表12、气压连通管13、数显压力表14、气液转换器15、排气阀16、安装底座17、止水密封圈18、锁紧扣19、测压杆 20、调速电机21、水平仪22、光源反射器23、联轴器24、转速表25、实验筒 26、兰金涡压面27、旋转套筒28、筒固定滑块29、筒底滑槽30、筒底座31、压力感应端32、筒底测孔33、液体连通管34、截止阀35。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
24.如图1所示，为本实用新型提供的一种用于测量兰金涡的漩涡实验仪器，该漩涡实验仪器包括测压计1、第一压力表12、数显压力表14、气液转换器15和实验筒26，下面对各装置的结构和连接方式进行具体说明。
25.实验筒26为具有中空腔室的筒状结构，实验筒26需要保持封闭状态，以利于内部压力测量结果的准确性。在实验筒26的外侧顶部设有水平放置的固定台 11，固定台11上固定有调速电机21，调速电机21通过联轴器24与旋转套筒28 连接，旋转套筒28整体位于实验筒26的内部。旋转套筒28为顶端封闭且底端开口的长筒状结构，旋转套筒28的底部靠近实验筒26的内底部，在实验过程中需保证实验筒26内部的液面淹没旋转套筒28的部分筒体，
从而使得旋转套筒 28在随调速电机21同步旋转的过程中，旋转套筒28能够扰动实验筒26内部承装的液体并产生兰金涡。
26.在实验筒26的底部设有均匀分布的筒底测孔33，以便于测量实验筒26内部产生的兰金涡不同位置处的压力情况。实验筒26下部设有水平放置的测压杆20，测压杆20的轴向与实验筒26的径向方向相同，且测压杆20位于旋转套筒28 下方，以便于测量通过旋转套筒28形成的兰金涡底部压力变化。测压杆20的压力感应端32位于实验筒26内部，连接端位于实验筒26的外部。测压杆20杆部与实验筒26侧壁之间形成封闭的滑动连接，测压杆20能在实验筒26内部沿杆长方向移动，并通过压力感应端32接收实验筒26内产生的兰金涡底部不同位置处的压力变化。在实际应用中，需要保证测压杆20与实验筒26侧壁之间的连接处封闭，以免造成测量结果的误差。本实施例提供了一种测压杆20与实验筒26 之间的安装方式，具体如下：
27.在实验筒26的侧壁上固定有安装底座17，安装底座17为凹槽型结构，且槽口的中轴线垂直侧壁向外。在测压杆20的杆部外侧套设有凸型锁紧扣19，该锁紧扣19的凸起能够与安装底座17的凹槽口通过螺纹配合连接。通过安装底座 17和锁紧扣19之间的配合作用，能够实现测压杆20与实验筒26之间的滑动连接，使测压杆20的压力感应端32能够测量到不同位置处的压力值。为了使安装底座17和锁紧扣19的连接处封闭，可以在两者之间的接触位置设置止水密封圈 18，在两者拧紧的过程中，会挤压止水密封圈18，从而在起到密封作用的同时还能够防止漏水。
28.在本实施例中，可以在测压杆20沿其长度方向上设有刻度线，通过读取测压杆20上的刻度，能够记录不同位置处的压力对应值。为了使实验筒26保持水平状态，以便于减小各处压力的误差值，可以在固定台11上增设水平仪22，用于实时测量实验筒26放置的水平状态，从而及时调节。在固定台11上还设有转速表25，位于实验筒26外部的联轴器24上设有光源反射器23，转速表25能通过接收光源反射器23的信号测量调速电机21的转速，从而分析不同转速对兰金涡的变化影响。
29.为了使本实用新型的装置能够适应不用的应用场合，可以在实验筒26的底部设置筒底座31，在筒底座31的两侧沿高度方向上设有用于调节实验筒26安装高度的筒底滑槽30，实验筒26能够沿着筒底滑槽30上下移动位置，当移动至所需位置处时，可以通过筒固定滑块29将实验筒26固定在相应位置的筒底滑槽30处，从而通过筒底滑槽30和筒固定滑块29之间的配合作用实现实验筒26 升降固定。
30.测压计1包括多个第一测压管2和一个第二测压管3，第一测压管2和第二测压管3均竖直固定于支架上。每个第一测压管2的底部均开设有第一测压孔 61，每个筒底测孔33均通过不同的液体连通管34与不同的第一测压孔61连通，用于测量实验筒26中兰金涡底部不同位置处的压力情况。第二测压管3的底部开设有第二测压孔62，第二测压孔62通过设有截止阀35的导管与测压杆20的连接端连通。当开启截止阀35时，能通过测压计1的第二测压管3直观的显示测压杆20的压力感应端32所在处的压力值大小。
31.在测压计1的顶部横向设有滑轨9，滑轨9上悬挂有能沿滑轨9水平移动的滑尺10。滑轨9的长度应当能覆盖第二测压管3和所有的第一测压管2，从而使得滑尺10能够移动至所有的测压管旁边进行精确的测量读数。滑尺10的底部低于第一测压管2和第二测压管3的底部，用于测量第一测压管2和第二测压管3 中液面的高度。第一压力表12通过气压连通管
13分别与数显压力表14和气液转换器15相连接，气液转换器15的底部测点与位于截止阀35和连接端之间的导管连通。气液转换器15设有排气阀16，打开排气阀16时，气液转换器15可自动加水到指定位置，当液面上升至指定位置处时，拧紧排气阀16，以便于后续实验。
32.也就是说，本实用新型的该种设置能通过截止阀(35)选择不同的测压方式，具体如下：打开截止阀(35)，可以用测压计(1)测量兰金涡压力变化；关闭截止阀(35)，可以用第一压力表(12)和数显压力表(14)测量兰金涡压力变化。由于设置有不同的测压装置，可相互校核，便于分析兰金涡内部压力变化。
33.在本实施例中，第一测压管2和第二测压管3之间间隔相同且排列整齐，为了便于直观的比较压力大小，可以将第二测压管3和所有第一测压管2的顶部高度设置的相同，第二测压管3和所有第一测压管2的底部高度设置的相同，即第二测压管3和所有第一测压管2的顶部和底部均分别处于同一水平面上。
34.为了使本实用新型的装置能够适应不用的应用场合，可以在测压计1的底部设置测压计底座8，在测压计底座8的两侧沿高度方向上设有用于调节测压计1 安装高度的测压计底座滑槽7，测压计1能够沿着测压计底座滑槽7上下移动位置，当移动至所需位置处时，可以通过测压计固定滑块5将测压计1固定在相应位置的测压计底座滑槽7处，从而通过测压计底座滑槽7和测压计固定滑块5 之间的配合作用实现测压计1升降固定。
35.本实用新型的装置在使用时，首先通过测压计底座滑槽7调节测压计1的安装水平，调节好水平后，由测压计固定滑块5将测压计1固定。通过筒底滑槽 30调节实验筒26的安装水平，调节好水平后，由筒固定滑块29将实验筒26固定。开启调速电机21，带动旋转套筒28以所需转速转动，实验筒26内部的液体逐渐形成兰金涡，兰金涡压面27如图1所示。在实验过程中，通过移动滑尺 10测量各测压管的液柱4高度，通过开闭截止阀35实现不同测压装置对实验筒 26内兰金涡各处压力的测量。通过不同的测压装置，可相互校核，便于分析兰金涡内部压力变化。
36.以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。