H9 Установка Хеле-Шоу: Учебное, обучающее и дидактическое оборудование для инженерной подготовки в области механики жидкостей1. Описание
Установка Хеле-Шоу позволяет визуализировать линии тока в стационарном потоке жидкости. Она дает студентам возможность изучать различные конфигурации источников и стоков, а также исследовать неограниченное разнообразие моделей. Принцип работы данного устройства описывается двумерным уравнением Лапласа. Таким образом, преподаватели могут использовать его для иллюстрации явлений и в других областях инженерного дела, таких как аэродинамика, электродинамика или теплопередача.
Работа установки обеспечивается за счет подачи стационарного, не содержащего пузырьков воздуха потока воды и наличия соответствующего слива. Оборудование представляет собой канал, образованный пространством между двумя плоскими пластинами. Вода протекает по каналу при малом числе Рейнольдса, благодаря чему инерционные силы практически не оказывают влияния на поток.
Краситель, подаваемый через ряд небольших отверстий в начале канала, позволяет визуализировать линии тока. Верхняя пластина устройства выполнена съемной. В комплект поставки входит резиновый лист, из которого можно вырезать модели различных форм. Поместив такую модель между двумя пластинами, студенты могут наблюдать картину линий тока, обтекающих данный объект. Кроме того, наличие клапанов и вакуумного насоса позволяет студентам подключать два источника и два стока (или любую их комбинацию).
Для проведения экспериментов студенты запускают подачу воды и открывают клапан подачи красителя ровно настолько, чтобы линии тока стали отчетливо различимыми. В ходе работы можно использовать один источник или один сток, либо различные комбинации точек подачи и отвода жидкости. Вакуумный насос обеспечивает усиление эффекта в точках стока.
Для размещения моделей в свободном потоке установки и последующего изучения линий обтекания студенты вырезают необходимые фигуры из прилагаемого материала. Затем они помещают модель между двумя пластинами устройства и запускают поток жидкости.
Для обеспечения постоянного напора и плавности потока компания TecQuipment предлагает использовать дополнительный напорный бак (модель H9a).
2. Ключевые особенности:
• Визуально эффективная демонстрация широкого спектра режимов обтекания различных форм
• Идеально подходит для индивидуальных и групповых демонстраций
• Компактный и устойчивый
• Модели легко вырезаются из листа (в комплекте) - возможна практически любая форма
• Идеальное введение в несжимаемое потенциальное течение (аэродинамика)
• Предусмотрены точки источника и стока
• Может демонстрировать проблемы фильтрации грунта
3. Результаты обучения
Различные эксперименты по визуализации течения в двух измерениях:
• Источники и стоки в равномерном потоке
• Дублет в равномерном потоке
• Обтекание цилиндра (диска) и аэродинамического профиля
• Протекание через отверстие и диффузор
• Протекание через теплообменник
• Уравнение импульса
• Ламинарный режим для двух параллельных платформ
• Уравнения средней скорости (включая фильтрацию в грунте)
• Соотношения потенциального течения
