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研究目的
在鱼塘里钓鱼的时候我发现鱼塘中央漂浮着一台机器,我对此很好奇。管理员告诉我鱼塘里面的水通常是不流动的,不流动的水中的含氧量会逐渐减少,若不及时地补充溶解氧,就会导致鱼的死亡。通常鱼塘都配有增氧机,定时将下面的水抽到上面,充分地与空气进行接触,从而保持水中的含氧量。由于鱼塘里面的泥沙较多,增氧机需定期清理;并且目前的增氧机多为叶片型,若鱼苗被吸入其中会造成鱼的死亡。我想设计一种新型的抽水机来解决这两个问题。
我认为要避免叶片对鱼苗的伤害最有效的办法就是去掉叶片,并将增氧机的内部做成光滑且大小均匀的管道。那么,究竟应该设计成什么形状的管道才具有抽水的功能呢?这使我想起了溜溜球,利用离心力可以将其甩起来。首先,我进行了两个方案的设计。
方案一:
我制作了一根“T”字型的管道,管道上端正中与电动机相连接,管道中间畅通。我将此管道没入水中,接上电源,电动机带动“T”形管转起来。但转了很长时间都没有水流出来。我觉得这种结构似乎不可行,可我无意中将“T”管全部没入水中再提起来时,水突然从“T”形管两端涌出,并喷射到较远的地方。我明白了,原来一开始水在转动的竖直管中离心作用力是水平向外的,并不能使水竖直向上运动。当“T”形管没入水中后,水平的管道内也充满了水,离心力使得水喷出。随着喷水管里面的水的减少,根据连通器原理竖直管道中的水由于大气压被输送上来。这种方案成功解决了我以上提出的两个问题,但带来了一个新的问题,就是每一次使用时必须先将“T”形管没入水中,待电动机转动后再将其提起来,这样造成使用不方便。
方案二:
在总结了上一个方案后我重新设计了管道形状。这次我制作了一个“Y”字形呈中心对称的管道,管道中心与电动机相连接并与电动机共轴。将“Y”形管的进水管没入水中,通电后水立刻从上端喷水管的管口喷出。“Y”形管结构的原理是由于喷水管管身倾斜,高速转动时水受到离心力作用而向外排。“Y”形管中能提供一种侧向分力,将向外运动的水同时也向上提升,并从上方的管口喷出。“Y”管的内部形成低压,由于大气压的作用将水从进水管中吸入。这样,水就能不断从喷水管里喷出来。
在鱼塘里钓鱼的时候我发现鱼塘中央漂浮着一台机器,我对此很好奇。管理员告诉我鱼塘里面的水通常是不流动的,不流动的水中的含氧量会逐渐减少,若不及时地补充溶解氧,就会导致鱼的死亡。通常鱼塘都配有增氧机,定时将下面的水抽到上面,充分地与空气进行接触,从而保持水中的含氧量。由于鱼塘里面的泥沙较多,增氧机需定期清理;并且目前的增氧机多为叶片型,若鱼苗被吸入其中会造成鱼的死亡。我想设计一种新型的抽水机来解决这两个问题。
我认为要避免叶片对鱼苗的伤害最有效的办法就是去掉叶片,并将增氧机的内部做成光滑且大小均匀的管道。那么,究竟应该设计成什么形状的管道才具有抽水的功能呢?这使我想起了溜溜球,利用离心力可以将其甩起来。首先,我进行了两个方案的设计。
方案一:
我制作了一根“T”字型的管道,管道上端正中与电动机相连接,管道中间畅通。我将此管道没入水中,接上电源,电动机带动“T”形管转起来。但转了很长时间都没有水流出来。我觉得这种结构似乎不可行,可我无意中将“T”管全部没入水中再提起来时,水突然从“T”形管两端涌出,并喷射到较远的地方。我明白了,原来一开始水在转动的竖直管中离心作用力是水平向外的,并不能使水竖直向上运动。当“T”形管没入水中后,水平的管道内也充满了水,离心力使得水喷出。随着喷水管里面的水的减少,根据连通器原理竖直管道中的水由于大气压被输送上来。这种方案成功解决了我以上提出的两个问题,但带来了一个新的问题,就是每一次使用时必须先将“T”形管没入水中,待电动机转动后再将其提起来,这样造成使用不方便。
方案二:
在总结了上一个方案后我重新设计了管道形状。这次我制作了一个“Y”字形呈中心对称的管道,管道中心与电动机相连接并与电动机共轴。将“Y”形管的进水管没入水中,通电后水立刻从上端喷水管的管口喷出。“Y”形管结构的原理是由于喷水管管身倾斜,高速转动时水受到离心力作用而向外排。“Y”形管中能提供一种侧向分力,将向外运动的水同时也向上提升,并从上方的管口喷出。“Y”管的内部形成低压,由于大气压的作用将水从进水管中吸入。这样,水就能不断从喷水管里喷出来。