3B Scientific Air Flow Apparatus User Manual [en, de, it, fr, es]
3B SCIENTIFIC® PHYSICS
Luftstromliniengerät 8404300
Bedienungsanleitung
08/06 SP
1 Strömungskörper
2 Glasplatten
3 Wollfäden
4 Luftkammer
5 Lufteinlassöffnung
1. Beschreibung
Das Luftstromliniengerät dient zur Darstellung von
Luftstromlinienbildern unterschiedlich geformter
Körper. Die Stromlinienbilder können mit einem
Tageslichtprojektor großflächig abgebildet werden.
Zwischen zwei Glasplatten befinden sich in gleichen Abständen angeordnet 26 einseitig befestigte
Wollfäden. Die Glasplatten haben einen Abstand
von ca. 1 mm und sind an den Längsseiten geschlossen.
Die vom externen Gebläse kommende Luft gelangt
durch die Lufteinlassöffnung zunächst in die Luftkammer. Von dort aus strömt sie in den Raum
zwischen den beiden Glasplatten und gelangt an
der anderen Seite wieder ins Freie.
Die Luftkammer ist mit einem Rückschlagventil
versehen. Dadurch wird verhindert, dass beim
versehentlichen Anschließen des Luftstromliniengerätes an den Saugstutzen des Gebläses die Luft in
die falsche Richtung strömt.
In den Luftstrom können Strömungskörper unterschiedlicher Form eingeschoben werden. Die eingeschobenen Körper sind von außen im Luftstrom
positionierbar.
1.1 Lieferumfang
1 Luftstromliniengerät
1 Kreiskörper
1 Rechteckkörper
1 Stromlinienkörper
1 Tragflächenprofil
2 Strömungskörper zur Darstellunge einer Ver-
engung
2. Technische Daten
Luftstromliniengerät
Abmessungen: 370 x 320 x 80 mm
Masse: 3 kg
Strömungskörper
Kreiskörper: 105 mm Ø
Rechteckkörper: 90 mm x 60 mm
Stromlinienkörper: 160 mm x 80 mm
Tragflächenprofil: 150 mm x 60 mm
Verengungen: 150 mm x 65 mm
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3. Funktionsprinzip
Infolge des geringen Plattenabstandes bildet sich
im Raum zwischen den Glasplatten eine weitesgehend homogene Luftströmung aus.
Der Strömungsverlauf wird durch die Fäden dargestellt. Die Fäden verlaufen zunächst parallel und in
gleichen Abständen voneinander.
Werden Hindernisse in die Strömung gebracht, so
weicht die Luft seitlich aus und die Wollfäden verändern ihre Lage.
Veränderungen in der Strömungsgeschwindigkeit
werden durch die Fäden gut sichtbar. Je enger die
Fäden zusammen liegen, umso höher ist die Strömungsgeschwindigkeit
4. Bedienung
Notwendiges Zubehör:
1 Gebläse mit Schlauch 8404240
1 Tageslichtprojektor (empfohlen)
• Stromliniengerät auf den Tageslichtprojektor
legen.
Die Fäden laufen parallel zueinander.
• Druckstutzen des Gebläses über den Schlauch
mit der Einströmöffnung des Luftstromliniengerätes verbinden.
• Tageslichtprojektor einschalten.
• Gebläse einschalten
• Den Luftstrom so einstellen, dass die Fadenen-
den eben nicht in Schwingung geraten.
Bei zu geringem Luftdruck kann kein richtiger
Strömungverlauf dargestellt werden.
• Gewünschten Strömungskörper mittig zwischen
die Glasplatten einsetzen.
• Durch leichtes Hin- und Herbewegen des Strö-
mungskörpers Anhaften der Fäden verhindern.
• Der Luftstrom teilt sich, weicht dem Körper aus
und die Fäden zeigen den Strömungsverlauf
vor und hinter dem Körper an
• Wenn das gewünschte Ergebnis erreicht ist, das
Gebläse abschalten.
Die Fäden verbleiben in ihrer Endposition.
5. Versuchsbeispiele
5.1 Stromlinienverlauf bei einer geradlinigen
laminarer Strömung.
In einer geradlinigen laminaren Strömung laufen
alle Stromlinien parallel. Richtung und Geschwindigkeit der Strömung sind an allen Stellen gleich
5.2 Stromlinienverlauf um einen tropfenförmigen Körper
Bei der Umströmung eines tropfenförmigen Körpers verengen sich die Luftstromlinien. Dabei
nimmt die Strömungsgeschwindigkeit zu. Ist der
Körper passiert, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit wieder ab.
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5.3 Stromlinienverlauf um eine Kugel
5.5 Stromlinienverlauf um ein Tragflächenprofil
Bei der Umströmung einer Kugel verengen sich die
Luftstromlinien. Dabei nimmt die Strömungsgeschwindigkeit zu. Ist der Körper passiert nimmt die
Strömungsgeschwindigkeit ab.
5.4 Stromlinienverlauf um einen Quader
.
Bei der Umströmung eines Quaders verengen sich
die Luftstromlinien. Dabei nimmt die Strömungsgeschwindigkeit zu. Ist der Körper passiert nimmt
die Strömungsgeschwindigkeit ab.
Unterhalb des Tragflächenprofils bleiben Richtung
und Geschwindigkeit der Strömung konstant. Oberhalb des Profils nimmt die Strömungsgeschwindigkeit zu. Daraus resultiert ein Sog an der oberen
Fläche des Profils.
5.6 Stromlinienverlauf an einer Verengung
Bei diesem Versuch werden zwei Strömungskörper
in das Gerät gehalten.
An einer Verengung verringert sich der Abstand der
Luftstromlinien, dabei nimmt die Strömungsgeschwindigkeit stark zu. Es entsteht ein Sog unter
den Strömungskörpern. Die Strömungsgeschwindigkeit nimmt ab.
Elwe Didactic GmbH • Steinfelsstr. 6 • 08248 Klingenthal • Deutschland • www.elwedidactic.com
3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Deutschland • www.3bscientific.com
Technische Änderungen vorbehalten
3B SCIENTIFIC® PHYSICS
Air flow apparatus 8404300
Instruction sheet
08/06 SP
1 Aerodynamic bodies
2 Glass plates
3 Woollen threads
4 Air chamber
5 Air inlet
1. Description
The air flow apparatus is used to demonstrate air
flow patterns for objects of different shapes. The
flow patterns can be projected onto a wide screen
with an overhead projector.
26 woollen threads fastened at their ends at an
equal distance from one another are arranged
between two glass plates. The glass plates have a
gap of approximately 1 mm between them and are
sealed off lengthwise on both sides.
Air supplied by an external blower is initially introduced to the air chamber through the air inlet.
From the air chamber, the air flows into the empty
space between the two glass plates and exits into
the open from the opposite end.
The air chamber is equipped with a one-way valve
which prevents the air from flowing in the wrong
direction in case the air flow apparatus is connected to the suction nozzles of the blower by
mistake.
Aerodynamic bodies of different shapes can be
introduced into the air flow. The inserted bodies
can be positioned in the air flow from outside.
1.1 Scope of delivery
1 Air flow apparatus
1 Circular body
1 Rectangular body
1 Streamlined body
1 Wing section
2 Bodies to demonstrate narrowing of flow
2. Technical data
Air flow apparatus
Dimensions: 370 x 320 x 80 mm
Weight: 3 kg
Aerodynamic bodies
Circular body: 105 mm Ø
Rectangular body: 90 mm x 60 mm
Streamlined body: 160 mm x 80 mm
Wing section: 150 mm x 60 mm
Narrowing bodies: 150 mm x 65 mm
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3. Operating principle
As a result of the small gap between the glass
plates, an almost entirely uniform flow of air is
created in the space between the glass plates.
The course of the air flow is demonstrated by the
woollen threads. Initially, the threads are equidistant and run parallel to one another.
If any obstacles are introduced into the air flow,
then the air flows sideway around the body making
the woollen threads change their position.
Changes in the velocity of the air flow are also
demonstrated by the threads. The closer the
threads are to one another, the greater the velocity
of the flow.
4. Operation
Required accessories:
1 Air blower with hose 8404240
1 Overhead projector (recommended)
• Place the air flow apparatus on the overhead
projector.
The woollen threads run parallel to one another.
• Connect the jet of the blower to the inlet of the
air flow apparatus via the hose.
• Switch on the overhead projector.
• Switch on the blower.
• Adjust the air flow so that the ends of the
threads do not begin to vibrate.
If the air pressure is too low, it is not possible to
demonstrate the proper course of the air flow.
• Place the desired aerodynamic body in a cen-
tral position between the two glass plates.
• Gently shift the aerodynamic body to prevent
the threads from getting entangled.
• The air flow splits and goes around the flow
body. The threads show the course of the air
flow in front of and behind the flow body.
• When the desired result has been obtained,
switch off the blower.
The threads remain in their final position.
5. Sample experiments
5.1 Course of flow in the case of a linear laminar
flow
In the case of linear laminar flow, all flow lines are
parallel. The direction and flow velocity are equal
at all points of the air flow.
5.2 Course of flow along a teardrop-shaped body
When the air flow moves around a teardrop-shaped
body, the flow lines narrow around the body itself.
The velocity of flow also increases. Once the flow
passes the body, the flow velocity reduces.
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5.3 Course of flow around a spherical body
5.5 Course of flow around a wing
When air flows around a circular or spherical body,
the flow lines narrow around the body itself. The
velocity of flow also increases. Once the flow passes
the body, the flow velocity reduces.
5.4 Course of flow along a rectangular body
Below the wing surface, the direction and velocity
of the air flow remain largely constant. Above the
wing surface, however, the flow velocity increases.
Owing to this, suction is created along the upper
wing surface.
5.6 Course of flow at a bottleneck
.
When air flows past a rectangular body, the flow
lines narrow around the body itself. The velocity of
flow also increases. Once the flow passes the body,
the flow velocity reduces.
Elwe Didactic GmbH • Steinfelsstr. 6 • 08248 Klingenthal • Germany • www.elwedidactic.com
3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Germany • www.3bscientific.com
Subject to technical amendments.
In this experiment, two flow bodies are introduced
into the air flow apparatus.
At a pinch or bottleneck, the distance between the
flow lines is reduced. Simultaneously, there is a
sharp increase in the flow velocity and the bodies
are sucked inwards. Thereafter the flow velocity
decreases.