设计和自动化小型拖用于流量可视化
Jeremiah Takyi1, Heather R Beem1
1Department of Engineering, Ashesi University, 1 University Ave, Berekuso, Ghana.
HardwareX
|September 24, 2024
概括
研究人员开发了一种低成本,小规模的拖,使用可访问的部件和数字制造. 这种负担得起的流体力学工具使大学能够进行必要的教学和研究实验.
科学领域:
- 流体力学 流体力学 流体力学
- 实验物理实验物理学
- 工程教育 工程教育教育
背景情况:
- 传统的拖是昂贵的,大型的,定制的,许多机构无法使用,特别是在非洲.
- 对实验性流体力学设备的有限访问,阻碍了许多大学的教育和研究.
- 需要负担得起,可复制的实验平台对于科学进步至关重要.
研究的目的:
- 介绍一个小规模,低成本的拖的设计和建造.
- 为了证明水箱对流体力学教学和研究的实用性.
- 为资源有限的机构提供可复制的模型.
主要方法:
- 使用随时可用的部件 (低于1000美元) 建造一个1000毫米×200毫米×200毫米的拖.
- 使用Arduino微控制器与GRBL固件和步进电机实现一个双轴自动化系统.
- 使用基于闪光的技术对表面现象进行流动可视化,并使用拖的悬崖体进行测试.
主要成果:
- 实现了自动拖系统的1%内的运动精度.
- 成功地可视化了流动特征,包括在不同雷诺兹数下产生和.
- 证明了随着雷诺兹数的增加而产生更广泛的和更大的,这与流体动力学原理是一致的.
结论:
- 开发的小规模拖是流体力学实验的经济有效和功能性平台.
- 这种可访问的设计使大学,特别是资源有限的环境,能够进行有价值的流体动力学研究和教育.
- 基于闪光的流动可视化为观察表面流动现象提供了一种简单但有效的方法.
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