[實(shí)用新型]一種水力學(xué)平面靜水總壓力實(shí)驗(yàn)儀裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720275132.4
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN206601868U
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅鉚鈞;史立地
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G09B23/12
• 分類號: G09B23/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 成立珍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及力學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種具有教學(xué)效果的平面靜水總壓力實(shí)驗(yàn)儀裝置。

背景技術(shù)

平面靜水壓力理論是水力學(xué)的基礎(chǔ)，其中平面靜水壓力理論的驗(yàn)證在大學(xué)教學(xué)中尤為重要，它體現(xiàn)出水力學(xué)中平面靜水壓力原理為作用于任意形狀平面上的靜水總壓力P等于該平面形心點(diǎn)的壓強(qiáng)與平面面積A的乘積。所以，平面靜水總壓力實(shí)驗(yàn)是認(rèn)知水力學(xué)的基礎(chǔ)，是水力學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)中必不可少的內(nèi)容。

目前，基于水力學(xué)平面靜水總壓力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其實(shí)驗(yàn)裝置較少，且大部分裝置操作繁瑣，測量精度低，就實(shí)驗(yàn)室常用平面靜水總壓力實(shí)驗(yàn)儀來說，通過肉眼讀數(shù)來測量水的高度，再通過水的高度來求平面靜水壓力和壓強(qiáng)分布圖的形心，最終通過力矩平衡原理驗(yàn)證平面靜水壓力理論。在這過程中，通過肉眼讀數(shù)就能夠造成極大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供了一種具有教學(xué)效果的平面靜水總壓力實(shí)驗(yàn)儀裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中驗(yàn)證平面靜水壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)儀裝置實(shí)驗(yàn)精度低的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種水力學(xué)平面靜水總壓力實(shí)驗(yàn)儀裝置，包括自循環(huán)水箱、天平盤、扇形體、進(jìn)水閥門、出水閥門、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、壓力顯示儀、水平錘、支點(diǎn)和杠桿水平刻度標(biāo)尺；其中，循環(huán)水箱包括上部水池和下部水池，上部水池和下部水池通過進(jìn)水管道、出水管道連通，并構(gòu)成循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)水閥門、出水閥門分別安裝在管道進(jìn)水管道、出水管道上；杠桿水平刻度標(biāo)尺通過支點(diǎn)水平設(shè)置在上部水池的上端，杠桿水平刻度標(biāo)尺的一端設(shè)置天平盤，另一端設(shè)置水平錘；扇形體設(shè)置在上部水池中，第一壓力傳感器、第二壓力傳感器分別設(shè)置在扇形體端部的上、下部；第一壓力傳感器、第二壓力傳感器通過導(dǎo)線與外部的壓力顯示儀相連接，通過控制閥門來調(diào)節(jié)進(jìn)出水并記錄數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步改進(jìn)，還包括兩個(gè)水準(zhǔn)泡，兩個(gè)水準(zhǔn)泡分別安裝在自循環(huán)水箱和水平錘上用作調(diào)平，杠桿水平刻度標(biāo)尺與水準(zhǔn)泡同時(shí)對水平錘調(diào)平，其中以水準(zhǔn)泡為準(zhǔn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

一種具有教學(xué)效果的平面靜水總壓力實(shí)驗(yàn)儀裝置，它通過對壓力傳感器的讀數(shù)，驗(yàn)證平面靜水壓力理論，減少讀數(shù)帶來的誤差，提高實(shí)驗(yàn)的精確性。使用壓力傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)刻度尺讀數(shù)，減小了實(shí)驗(yàn)誤差及減少了實(shí)驗(yàn)步驟，提高試驗(yàn)的精確性。

附圖說明

圖1是水力學(xué)平面靜水總壓力實(shí)驗(yàn)儀裝置工作原理圖。

圖2是靜水總壓力實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡圖。

圖3是靜水壓強(qiáng)分布為三角形圖。

圖4是靜水壓強(qiáng)分布為梯形圖。

圖1中附圖標(biāo)記的含義：1-自循環(huán)水箱，2-天平盤，3-水準(zhǔn)泡，4-扇形體，5-進(jìn)水閥門，6-出水閥門，7-第一壓力傳感器，8-導(dǎo)線，9-壓力顯示儀，10-水平錘，11-支點(diǎn)，12-杠桿水平刻度標(biāo)尺，13-第二壓力傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，一種水力學(xué)平面靜水總壓力實(shí)驗(yàn)儀裝置，包括自循環(huán)水箱1、天平盤2、扇形體4、進(jìn)水閥門5、出水閥門6、第一壓力傳感器7、第二壓力傳感器13、壓力顯示儀9、水平錘10、支點(diǎn)11和杠桿水平刻度標(biāo)尺12；其中，循環(huán)水箱1包括上部水池和下部水池，上部水池和下部水池通過進(jìn)水管道、出水管道連通，并構(gòu)成循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)水閥門5、出水閥門6分別安裝在管道進(jìn)水管道、出水管道上；杠桿水平刻度標(biāo)尺12通過支點(diǎn)11水平設(shè)置在上部水池的上端，杠桿水平刻度標(biāo)尺12的一端設(shè)置天平盤2，另一端設(shè)置水平錘10；扇形體4設(shè)置在上部水池中，第一壓力傳感器7、第二壓力傳感器13分別設(shè)置在扇形體4端部的上、下部；第一壓力傳感器7、第二壓力傳感器13通過導(dǎo)線8與外部的壓力顯示儀9相連接，通過控制閥門來調(diào)節(jié)進(jìn)出水并記錄數(shù)據(jù)。

還包括兩個(gè)水準(zhǔn)泡3，兩個(gè)水準(zhǔn)泡3分別安裝在自循環(huán)水箱1和水平錘10上用作調(diào)平，杠桿水平刻度標(biāo)尺12與水準(zhǔn)泡3同時(shí)對水平錘10調(diào)平，其中以水準(zhǔn)泡3為準(zhǔn)。

下面闡述本實(shí)用新型的工作原理：

作用在任意形狀平面上的靜水總壓力P等于該平面形心處的壓強(qiáng)P_C與平面面積A的乘積：

P＝P_CA

方向垂直指向受壓面。

對于上、下邊與水面平行的矩形平面上的靜水總壓力及其作用點(diǎn)的位置，可采用壓力圖法：

靜水總壓力P的大小等于壓強(qiáng)分布圖的面積S和以寬度b所構(gòu)成的壓強(qiáng)分布體的體積。

P＝SA

若壓強(qiáng)分布圖為三角形分布，如圖3所示，則