一种模拟风洞试验的科普展示装置的制作方法

1.本实用新型涉及教学器材领域，特别涉及一种模拟风洞试验的科普展示装置。


背景技术：

2.风洞模拟试验是指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验模拟方法。
3.跳台滑雪是一种雪上项目，是以滑雪板为工具，凭借自身体重，从专设的跳台高速飞出的一项雪上运动，在目前的教学活动中，并未使用到具体有效的教学器具来向人们展示跳台滑雪，仅仅依靠视频解析，并不能起到良好的教学效果，更不能直管观察到滑雪运动员在空中对应姿态下受到的空气阻力状态等，因此，本技术提供了一种模拟风洞试验的科普展示装置来满足风洞及跳台滑雪的教学需求。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种模拟风洞试验的科普展示装置以解决现有跳台滑雪项目与风洞实验教学效果不佳等系列问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种模拟风洞试验的科普展示装置，包括展示区，所述展示区内设有模拟试验人型，所述模拟试验人型的模拟人偶和模拟雪板的角度均能调节；所述展示区还设有排烟装置，排烟方向朝向所述模拟试验人型；通过调节所述模拟试验人型姿势并观察烟流变化来判断所述模拟试验人型所受的力及力的大小。
7.优选地，所述展示区两端分别连通进风口和出风口，且所述展示区的宽度窄于所述进风口和出风口的宽度。
8.优选地，所述进风口处密集布设进风管，所述出风口设有排风装置。
9.优选地，所述展示区下方设有展台，所述排烟装置包括排烟设备，所述排烟设备设在所述展台内，所述排烟设备与所述展示区内的烟道连通。
10.优选地，所述烟道朝向所述模拟试验人型的方向上布设有排烟管。
11.优选地，所述展示区中部设有定位杆，所述模拟试验人型安装在所述定位杆上。
12.优选地，所述定位杆上安装有伺服电机，所述伺服电机的输出轴上固定有所述模拟雪板，所述模拟雪板上安装有伺服电机，此处的所述伺服电机的输出轴连接所述模拟人偶的一端。
13.优选地，所述展台内设有控制端，所述展台台面上设有控制杆。
14.优选地，所述控制端电性连接所述伺服电机，所述控制杆电性连接所述控制端，所述控制杆通过控制控制端间接控制所述伺服电机，从而调节所述模拟人偶和所述模拟雪板的角度。
15.优选地，所述展示区内空气流向和所述烟流流向与所述模拟试验人型的朝向相
反。
16.本实用新型与现有技术相比，至少具有如下有益效果：
17.上述方案中，排烟设备制烟并通过烟道和排烟管将烟输送到展示区，进风管和排风装置配合，使展示区内空气流动朝向与模拟试验人型相对的方向，流动的空气将排烟管排出的水平烟流吹向模拟试验人型，观察者可通过控制杆调节模拟试验人型的姿势同时观察不同姿势的情况下烟流的变化状态，以烟流变化效果类比受力变化效果，以此让观察者明白不同跳台滑雪下落姿势受到的力会有什么变化，直观观察到人体实验模型的受力情况，一方面既能观察到跳台滑雪运动员的运动状态，学习跳台滑雪项目知识，另一方面也能了解到风洞实验，有效提高了教学效果，提高了风洞实验结果的科学性与全面性。
附图说明
18.并入本文中并且构成说明书的部分的附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起进一步用来对本公开的原理进行解释，并且使相关领域技术人员能够实施和使用本公开。
19.图1为本实用新型实施例模拟风洞试验的科普展示装置的展示区的结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例模拟风洞试验的科普展示装置的立体结构示意图；
21.图3为图1的正视图；
22.图4为本实用新型实施例模拟风洞试验的科普展示装置的模拟试验人型示意图。
23.[附图标记]
[0024]
1、进风口；2、出风口；3、排风装置；4、进风管；5、排烟管；6、展示区；7、模拟人偶；8、模拟雪板；9、伺服电机；10、定位杆；11、展台；12、控制杆；13、烟道。
[0025]
如图所示，为了能明确实现本实用新型的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本实用新型限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。
具体实施方式
[0026]
下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的一种模拟风洞试验的科普展示装置进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本实用新型进行具体的限定。
[0027]
需要指出的是，在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等指示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。另外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例(无论是否明确描述)实现这种特征、结构或特性应在相关领域技术人员的知识范围内。
[0028]
通常，可以至少部分从上下文中的使用来理解术语。例如，至少部分取决于上下文，本文中使用的术语“一个或多个”可以用于描述单数意义的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述复数意义的特征、结构或特性的组合。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在传达一组排他性的因素，而是可以替代地，至少部分地取决于上下文，允许存在不一定
明确描述的其他因素。
[0029]
可以理解的是，本公开中的“在
……
上”、“在
……
之上”和“在
……
上方”的含义应当以最宽方式被解读，以使得“在
……
上”不仅表示“直接在”某物“上”而且还包括在某物“上”且其间有居间特征或层的含义，并且“在
……
之上”或“在
……
上方”不仅表示“在”某物“之上”或“上方”的含义，而且还可以包括其“在”某物“之上”或“上方”且其间没有居间特征或层的含义。
[0030]
此外，诸如“在
…
之下”、“在
…
下方”、“下部”、“在
…
之上”、“上部”等空间相关术语在本文中为了描述方便可以用于描述一个元件或特征与另一个或多个元件或特征的关系，如在附图中示出的。空间相关术语旨在涵盖除了在附图所描绘的取向之外的在设备使用或操作中的不同取向。设备可以以另外的方式被定向，并且本文中使用的空间相关描述词可以类似地被相应解释。
[0031]
如图1-4所示的，本实用新型的实施例提供一种模拟风洞试验的科普展示装置，包括所述展台11，展台11台面上设有风洞试验的展示区6，本技术实施例属于风洞试验的一种，利用风洞试验来模拟跳台滑雪运动时受力情况，展示区6至少有一面为透明可视材质使观察者可以观察展示区内试验情况，本技术实施例的展示区6正面为玻璃材质制成的展示窗可以清晰的观察展示区6内部。展示区6两端分别连通进风口1和出风口2，且三者高度平齐但是展示区6的宽度要远窄于进风口1和出风口2的宽度，将展示区6设为很窄的长条形区域是为了加快此区域气体的流速。
[0032]
所述进风口1处密集布设多组进风管4，进风管4连接外部的一端连通制风设备，另一端将制风设备产生的高速流动的气体吹向展示区6内，出风口2设有排风装置3，将展示区6内的流动气体从出风口2排出；在进风管4与排风装置3的配合下，展示区6内流动气体的方向为从进风口1至出风口2。
[0033]
如图3-4所示，所述展示区6内设有模拟试验人型，模拟试验人型正面朝向进风口1方向，即展示区6内气体流动方向与模拟试验人型的朝向相对。模拟试验人型呈现滑雪姿势，包括模拟人偶7和模拟雪板8。展示区6背面侧壁中部上设有向展示区6内中部伸出的定位杆10，模拟试验人型安装在定位杆10上，定位杆10上安装有伺服电机9，此处伺服电机9的输出轴上固定有模拟雪板8，模拟雪板8上安装有另一个伺服电机9，此处伺服电机9的输出轴连接模拟人偶7足部一端。
[0034]
如图2-4所示，展台11内设有控制端，控制端电性连接展台11台面上的控制杆12和两个伺服电机9，控制杆12可以控制控制端间接控制两个伺服电机9输出轴的转动，两个伺服电机9输出轴转动的同时分别带动模拟人偶7和模拟滑雪板8以输出轴为支点转动，即可以调节模拟人偶7和模拟雪板8的角度。调节方向是模拟试验人型从直立状态越来越接近俯身，即调节控制杆12可以控制模拟人偶7和模拟雪板8之间的角度，从而控制模拟试验人型的姿势。
[0035]
展台11内还设有排烟设备，排烟设备连通展示区6内的烟道13，并将烟输送至烟道13；烟道13朝向模拟试验人型的方向设有多组排烟管5，排烟管5之间彼此平行且间隔相同，烟从排烟管5排出，形成烟流。进风管4吹出的高速流动的气体将烟流吹成平行烟流流束并吹向模拟试验人型，由于烟流可视化且形态极易变化，因此用烟流替代模拟试验人型所受阻力，即将阻力可视化。通过控制杆12控制模拟试验人型的姿势观察吹在模拟试验人型身
上的烟流变化和不同之处，以此探究跳台滑雪下落过程中不同姿势与所受阻力大小之间的关系。模拟跳台滑雪项目中滑雪运动员在下落时的风洞实验时，模拟试验人型越接近俯身且越接近水平，烟流变化越小即所受阻力越小。同时多束平行烟流吹向模拟试验人型也可以看出跳台滑雪下落过程中，高速流动的气流也对模拟试验人型产生了向上托举的分力，这是普通滑雪没有的受力。
[0036]
本实用新型提供的技术方案，排烟设备制烟并通过烟道和排烟管将烟输送到展示区，进风管和排风装置配合，使展示区内空气流动朝向与模拟试验人型相对的方向，流动的空气将排烟管排出的水平烟流吹向模拟试验人型，观察者可通过控制杆调节模拟试验人型的姿势同时观察不同姿势的情况下烟流的变化状态，以烟流变化效果类比受力变化效果，以此让观察者明白不同跳台滑雪下落姿势受到的力会有什么变化，直观观察到人体实验模型的受力情况，一方面既能观察到跳台滑雪运动员的运动状态，学习跳台滑雪项目知识，另一方面也能了解到风洞实验，有效提高了教学效果，提高了风洞实验结果的科学性与全面性。
[0037]
本实用新型涵盖任何在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。另外，为了避免对本实用新型的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、过程、流程、元件和电路等。
[0038]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读取存储介质中，如：rom/ram、磁碟、光盘等。
[0039]
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种模拟风洞试验的科普展示装置，其特征在于，包括展示区，所述展示区内设有模拟试验人型，所述模拟试验人型的模拟人偶和模拟雪板的角度均能调节；所述展示区还设有排烟装置，排烟方向朝向所述模拟试验人型；通过调节所述模拟试验人型姿势并观察烟流变化来判断所述模拟试验人型所受的力及力的大小。2.根据权利要求1所述的模拟风洞试验的科普展示装置，其特征在于，所述展示区两端分别连通进风口和出风口，且所述展示区的宽度窄于所述进风口和出风口的宽度。3.根据权利要求2所述的模拟风洞试验的科普展示装置，其特征在于，所述进风口处密集布设进风管，所述出风口设有排风装置。4.根据权利要求1所述的模拟风洞试验的科普展示装置，其特征在于，所述展示区下方设有展台，所述排烟装置包括排烟设备，所述排烟设备设在所述展台内，所述排烟设备与所述展示区内的烟道连通。5.根据权利要求4所述的模拟风洞试验的科普展示装置，其特征在于，所述烟道朝向所述模拟试验人型的方向上布设有排烟管。6.根据权利要求4所述的模拟风洞试验的科普展示装置，其特征在于，所述展示区中部设有定位杆，所述模拟试验人型安装在所述定位杆上。7.根据权利要求6所述的模拟风洞试验的科普展示装置，其特征在于，所述定位杆上安装有伺服电机，所述伺服电机的输出轴上固定有所述模拟雪板，所述模拟雪板上安装有伺服电机，此处的所述伺服电机的输出轴连接所述模拟人偶的一端。8.根据权利要求7所述的模拟风洞试验的科普展示装置，其特征在于，所述展台内设有控制端，所述展台台面上设有控制杆。9.根据权利要求8所述的模拟风洞试验的科普展示装置，其特征在于，所述控制端电性连接所述伺服电机，所述控制杆电性连接所述控制端，所述控制杆通过控制控制端间接控制所述伺服电机，从而调节所述模拟人偶和所述模拟雪板的角度。10.根据权利要求1所述的模拟风洞试验的科普展示装置，其特征在于，所述展示区内空气流向和所述烟流流向与所述模拟试验人型的朝向相反。

技术总结
本实用新型提供一种模拟风洞试验的科普展示装置，属于教学器材领域；包括展示区，展示区内设有模拟试验人型，模拟试验人型中的模拟人偶和模拟雪板的角度均可调节，展示区两端分别连通进风口和出风口且展示区内设有排烟装置，进风口的空气向出风口一端流动并将排烟装置排出的烟流吹向模拟试验人型，观察者可通过展台的控制杆控制模拟试验人型的姿势同时观察烟流的变化来判断在跳台滑雪过程中不同下落姿势受到的各种力的力大小；本实用新型通过平行烟流模拟力的变化实现力的可视化，观察者通过亲身操作更加直观了解到跳台滑雪中不同下落姿势所受到的力的区别，使教学效果提高并能给参与者留下深刻印象。能给参与者留下深刻印象。能给参与者留下深刻印象。


技术研发人员：黄践 齐欣
受保护的技术使用者：中国科学技术馆
技术研发日：2023.02.08
技术公布日：2023/9/1