本实用新型专利技术提供一种研究二维导热物体温度场特性的实验装置，其能够用电阻网络模拟一个具体的传热系统，帮助学生更好的理解传热系统，包括实验装置本体，该实验装置本体上分布有等间距分布的节点，节点呈直角拐角排列，节点包括内部节点、边界节点和流体节点，设置在直角拐角内侧的为内部节点，设置在直角拐角外侧边缘的为边界节点，设置在内部节点和边界节点之间的为流体节点，实验装置本体上还设置有直流电源输入正极和直流电源输入负极，直流电源输入正极和直流电源输入负极连接至直流可调电源，信号适配器的电压探测头正极连接至任一位置的流体节点，信号适配器的电压探测头负极连接至直流电源输入负极，信号适配器和计算器通讯连接。
An experimental device for studying the temperature field characteristics of two-dimensional heat conducting objects
【技术实现步骤摘要】
一种研究二维导热物体温度场特性的实验装置
本技术涉及实验模拟装置领域，具体而言，涉及一种研究二维导热物体温度场特性的实验装置。
技术介绍
人们在接触客观事物时，经常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行比较，来帮助我们理解、认识它。这就是人类认识客观世界最重要、最基本的方法之一——类比法。类比就是通过比较两个事物的某些相似或相同之处，用熟悉的事物来认识不熟悉的事物。类比可以达到不同类的事物中由此及彼、触类旁通、认识事物本质的目的。在科学研究中也不例外，人们也常常用类比的方法来揭示事物的运动规律，如在暖通空调领域中常用的水电比拟、气电比拟、热电比拟、(传)质电比拟……，用人们非常熟悉的、研究的比较透彻且有牢固的理论基础的、研究手段比较完善的电学原型，和水流、气流、热流、质流等广义能量流流动模型进行比较，从而揭示广义能量流流动模型中的运动规律。我们在应用广义能量流和电类比时，是抓住了这些广义能量流流过广义阻力的流动过程和电流流过电阻的流动过程本质上都是相同的耗散流动过程这个共同点才进行类比研究的。显然，电学原型和广义能量流流动模型是相似现象，才有可能进行比较认识，研究的成果才有实际应用的价值。为了分析传统热工学中热电比拟理论存在的问题，首先我们首先研究相似现象相似的定义及其本质要求。传统热工学中热电比拟理论存在的问题分析：根据传统的热电比拟原理，热流相当于电流，热阻相当于电阻，热容相当于电容，温压(温度差)相当于电压(电势差)。显然，在热电比拟中，电是原型，热为模型。这样我们就可以运用原型中电路计算方法对模型中传热回路进行计算。下面按照这种观点来对比考察一下传统的电流通过电阻的能量转换过程和热流通过热阻的能量转换过程的异同:传统的热电比拟理论仅仅是对应方程形式上相同本质上不同，类参数量纲本质也不同，不满足象相似现象的本质要求，所以类比在宏观上是不完善的。但其传统的热电比拟的形式简单，有坚实的热工背景，且温度差也能作为单位热流流过热阻所消耗的有用功的度量，因此仍可以作为热回路特性的有效分析方法；本专利技术按耗散结构理论构造的传热模型，可以满足相似现象相似的本质要求，因此可以解决传统的热电比拟理论存在的问题，同时也揭示了热流流动的驱动力本质上是电。势，利用电势能念构造的耗散流动过程模型，可以推广到广义能量流(用X表示)的耗散流动过程和电流耗散流动过程的比拟中。X-电比拟中对应的方程形式本质是相同的对应的类参数的量纲本质上也是相同的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种研究二维导热物体温度场特性的实验装置，其能够用电阻网络模拟一个具体的传热系统，测量电阻网络节点测得的电势分布从而模拟传热系统中相应的温度分布，帮助学生更好的理解传热系统。本技术的实施例是这样实现的：一种研究二维导热物体温度场特性的实验装置，包括实验装置本体，该实验装置本体上分布有等间距分布的节点，节点呈直角拐角排列，节点包括内部节点、边界节点和流体节点，设置在直角拐角内侧的为内部节点，设置在直角拐角外侧边缘的为边界节点，设置在内部节点和边界节点之间的为流体节点，实验装置本体上还设置有直流电源输入正极和直流电源输入负极，直流电源输入正极和直流电源输入负极连接至直流可调电源，研究二维导热物体温度场特性的实验装置还包括信号适配器和计算机，信号适配器的电压探测头正极连接至任一位置的流体节点，信号适配器的电压探测头负极连接至直流电源输入负极，信号适配器和计算器通讯连接。在本技术的较佳实施例中，上述边界节点和流体节点、流体节点和流体节点，流体节点和内部节点之间设置有电阻。在本技术的较佳实施例中，上述实验装置本体包括对流边界实验平台，对流边界实验平台上的节点为第一节点，第一节点横向分布有17列，节点竖向排列有13行。在本技术的较佳实施例中，上述实验装置本体还包括等温边界实验平台，等温边界实验平台的节点为第二节点，第二节点横向分布有16列，节点竖向排列有12行。在本技术的较佳实施例中，上述第一节点中的流体节点包括6条直角流体节点，从边界节点方向向内部节点方向依次为第一直角流体节点、第二直角流体节点、第三直角流体节点、第四直角流体节点、第五直角流体节点和第六直角流体节点。在本技术的较佳实施例中，上述在对流边界实验平台中，边界节点和第一直角流体节点之间的第一节点间的电阻值为750Ω，其中第2列边界节点到第一直角流体节点为空，第17列和第13行的边界节点到第一直角流体节点之间的第一节点电阻值为1500Ω。在本技术的较佳实施例中，上述第二直角流体节点、第六直角流体节点、第17列的流体节点、第13行的流体节点构成第一直角边缘，第一直角边缘之间的顶端第一节点电阻值为3000Ω；第一直角边缘以内的第一节点电阻值为1500Ω。在本技术的较佳实施例中，上述内部节点和第六直角流体节点之间的第一节点电阻值为2000Ω，其中第17列和第13行的电阻值为4000Ω，其中第8列和第8行的第一节点对角线上还设置有2000Ω的电阻。在本技术的较佳实施例中，上述等温边界实验平台中的第16列第二节点之间、第12行第二节点之间的电阻值为1500Ω，其余第二节点之间的电阻值为750Ω。在本技术的较佳实施例中，上述节点排列成网格状，节点之间的间距为16-20mm。本技术实施例的有益效果是：本技术中的实验装置用于模拟一个墙角的导热温度场分布，在实验装置本体上设置直角拐角状的多个等间距排列的节点，使得学生可以根据模拟对象选择合适的节点进行测量；并且本实验装置通过信号适配器连接至计算机，计算机可以根据测试结果绘制出温度曲线，帮助学生更好的理解墙角的温度分布。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术实施例的实验装置连接结构示意图；图2为本技术实施例的对流边界实验平台的示意图；图3为本技术实施例的等温边界实验平台结构示意图。图标：100-实验装置本体；110-节点；111-内部节点；112-边界节点；113-流体节点；121-直流电源输入正极；122-直流电源输入负极；123-直流可调电源；130-信号适配器；140-计算机；131-电压探测头正极；132-电压探测头负极；150-对流边界实验平台；160-等温边界实验平台。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种研究二维导热物体温度场特性的实验装置，包括实验装置本体，其特征在于，所述实验装置本体上分布有等间距分布的节点，所述节点呈直角拐角排列，所述节点包括内部节点、边界节点和流体节点，设置在所述直角拐角内侧的为内部节点，设置在所述直角拐角外侧边缘的为边界节点，设置在所述内部节点和所述边界节点之间的为流体节点，所述实验装置本体上还设置有直流电源输入正极和直流电源输入负极，所述直流电源输入正极和所述直流电源输入负极连接至直流可调电源，所述研究二维导热物体温度场特性的实验装置还包括信号适配器和计算机，所述信号适配器的电压探测头正极连接至任一位置的所述流体节点，所述信号适配器的电压探测头负极连接至所述直流电源输入负极，所述信号适配器和所述计算机通讯连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种研究二维导热物体温度场特性的实验装置，包括实验装置本体，其特征在于，所述实验装置本体上分布有等间距分布的节点，所述节点呈直角拐角排列，所述节点包括内部节点、边界节点和流体节点，设置在所述直角拐角内侧的为内部节点，设置在所述直角拐角外侧边缘的为边界节点，设置在所述内部节点和所述边界节点之间的为流体节点，所述实验装置本体上还设置有直流电源输入正极和直流电源输入负极，所述直流电源输入正极和所述直流电源输入负极连接至直流可调电源，所述研究二维导热物体温度场特性的实验装置还包括信号适配器和计算机，所述信号适配器的电压探测头正极连接至任一位置的所述流体节点，所述信号适配器的电压探测头负极连接至所述直流电源输入负极，所述信号适配器和所述计算机通讯连接。
2.根据权利要求1所述的研究二维导热物体温度场特性的实验装置，其特征在于，所述边界节点和所述流体节点、所述流体节点和所述流体节点，所述流体节点和所述内部节点之间设置有电阻。
3.根据权利要求2所述的研究二维导热物体温度场特性的实验装置，其特征在于，所述实验装置本体包括对流边界实验平台，所述对流边界实验平台上的节点为第一节点，所述第一节点横向分布有17列，所述节点竖向排列有13行。
4.根据权利要求2所述的研究二维导热物体温度场特性的实验装置，其特征在于，所述实验装置本体还包括等温边界实验平台，所述等温边界实验平台的节点为第二节点，所述第二节点横向分布有16列，所述节点竖向排列有12行。
5.根据权利要求3所述的研究二维导热物体温度场特性的实验装置，其特征在于，所述第一节点中的流体节点包括6条直角...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁冬，赵小清，曾东，
申请(专利权)人：四川西测科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51
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