本專利涉及一種演示兩種液體之間穩(wěn)定的小孔周期性泄流振蕩次數(shù)及持續(xù)時(shí)間的方法，屬于物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、不同密度液體之間周期性泄流振蕩現(xiàn)象是一種既有趣又具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的現(xiàn)象，與此相關(guān)的研究，在國(guó)內(nèi)本專利負(fù)責(zé)人受兩種物質(zhì)(固、液、氣體)相互接觸，會(huì)發(fā)生物質(zhì)分子間的擴(kuò)散現(xiàn)象的啟發(fā)，把兩種液體按某種方式相互接觸，實(shí)驗(yàn)獲得了周期性泄流現(xiàn)象，由于流束過細(xì)不易觀察，用酚酞顯示作為學(xué)生的理科綜合探索實(shí)驗(yàn)，變成了有趣的無色液體間有色的周期性振蕩實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(因素復(fù)雜，難以圓滿解釋振蕩成因)；本專利負(fù)責(zé)人在清華大學(xué)訪問期間清華大學(xué)路峻嶺教授對(duì)此很感興趣，在他的建議下我們開始了系統(tǒng)研究，給出了一定的理論分析[2]和實(shí)驗(yàn)探索[3]～[8]，在國(guó)外，自1970年，地球物理學(xué)家martin(馬丁)發(fā)現(xiàn)了鹽水振蕩器并對(duì)其進(jìn)行了定性研究，如今科學(xué)界開始從物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)以及技術(shù)學(xué)科等廣泛地對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行了深入研究，但其研究的理論體系尚未成形，在世界范圍內(nèi)未有公認(rèn)結(jié)果。以往的實(shí)驗(yàn)多以兩相溶性的不同液體之間實(shí)現(xiàn)周期性振蕩現(xiàn)象，在文獻(xiàn)[3]中給出不相溶的液體之間沒有能實(shí)現(xiàn)周期性振蕩，在文獻(xiàn)[7]和專利cn201120417078.5利用兩種微溶液體給出小孔周期性泄流分層振蕩的方法，泄流管可變角度的方法，后來進(jìn)行了泄流管處于水平狀態(tài)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果沒有形成明顯支持形成周期性泄流現(xiàn)象，所見現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)筒液體密度大于外筒密度才能發(fā)生周期性振蕩，主要以不同液體材料的粘度、密度、孔徑或管內(nèi)徑等參數(shù)觀測(cè)泄流周期與周期次數(shù)關(guān)系及泄流管的放置角度對(duì)泄流振蕩周期影響為主；現(xiàn)急需解決的問題：(1)在兩液體密度和粘度、孔徑和重力加速度不變的情況下，如何獲得振蕩周期短又能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的周期泄流振蕩，兩液體密度(濃度)不能很快接近，不需要頻繁更換液體；(2)考慮超短管(厚度1mm以下的薄板孔)及泄流管不同形狀內(nèi)孔是否也能發(fā)生周期性泄流振蕩，其實(shí)驗(yàn)又將是什么規(guī)律等等系列問題尚需要進(jìn)一步清楚；(3)除此之外，縮短振蕩周期作為科普觀賞和實(shí)驗(yàn)探究，周期短可滿足觀察者的急切等待心里需求，需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探究。因此有必要獲得一個(gè)具有創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的裝置與方法，為進(jìn)一步研究探索相關(guān)規(guī)律尋找突破(說明：本專利所述超短泄流管，長(zhǎng)度不大于1mm的泄流管，本專利中的數(shù)據(jù)及圖像等核心內(nèi)容在申請(qǐng)本專利之前未對(duì)外公開)。

2、參考文獻(xiàn)：

3、[1]梁法庫.兩種無色液體間周期性有色擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象與分析[j]物理通報(bào)1999.02

4、[2]路峻嶺,汪榮寶.對(duì)小孔泄漏振蕩演示實(shí)驗(yàn)的研究[j]大學(xué)物理2005,24(7)

5、[3]梁法庫，路峻嶺.小孔周期性泄流的實(shí)驗(yàn)與分析[j]物理實(shí)驗(yàn)2005，25(12)

6、[4]梁法庫，邵華峰.小孔持續(xù)周期性泄流的實(shí)驗(yàn)與觀測(cè)[j]大學(xué)物理2008，27(12)

7、[5]孫鵬，等.糖水-水小孔泄漏振蕩周期與小孔孔徑的關(guān)系[j]大學(xué)物理2009,28(10)

8、[6]梁法庫，梁帥等.鹽水-水的小孔周期性泄流實(shí)驗(yàn)與分析[j]大學(xué)物理2012，31(1)

9、[7]梁法庫等.汽油與酒精自動(dòng)交換的周期性分層振蕩的實(shí)驗(yàn)研究[j]大學(xué)物理2012,31(3)

10、[8]梁法庫,等.對(duì)酒精-水小孔周期性泄流的實(shí)驗(yàn)與分析[j]大學(xué)物理2012,31(4)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本專利是解決演示泄流振蕩次數(shù)及長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)穩(wěn)定的泄流振蕩的系列問題，著重通過超短泄流管(薄板孔)、方形水槽、兩豎直圓管進(jìn)行裝置構(gòu)造，加入不同濃度的液體，獲得持續(xù)超長(zhǎng)時(shí)間的周期性泄流，特別是結(jié)合理論分析實(shí)現(xiàn)超短管(薄板孔)情況下的液體濃度(密度)緩慢變化，可以近似看做恒密度演示的技術(shù)與方法。

2、本專利技術(shù)方案：一種增大超短管小孔周期性泄流振蕩次數(shù)及持續(xù)時(shí)間的方法，裝置主要包括：方形水槽(方形水槽a區(qū)域、方形水槽b區(qū)域)、分割板、豎直圓管、水槽蓋板、小孔，其特征是：在方形水槽內(nèi)被分割板分開兩個(gè)接近相同體積的方形水槽a區(qū)域、方形水槽b區(qū)域，分割板邊緣與方形水槽內(nèi)側(cè)面密封；分割板包括兩個(gè)豎直板和連接(用防水膠密封，并用防水膠密封連接處)兩個(gè)豎直板的水平板，水平板中間有圓孔，與水平板中間的圓孔相匹配的圓薄鐵板(圓薄鐵板中間、或者透明圓形薄樹脂塑料板)上有小孔(圓薄鐵板上的小孔孔徑的最大線度小于水平板中間的圓孔孔徑，也就是小孔處于水平板中間的圓孔中，液體流經(jīng)小孔時(shí)小孔的周邊不被圓孔遮擋，圓薄鐵板(或者透明圓形薄樹脂塑料板)中間分4種孔型：橢圓型(簡(jiǎn)稱橢圓型薄鐵板)、圓孔型(簡(jiǎn)稱圓孔型薄鐵板)、方孔型、三角型，或者稱為：小孔的內(nèi)空間橫截面為橢圓形、圓形、方形、三角形)，小孔的長(zhǎng)度是圓薄鐵板上打孔處的板厚度，用玻璃膠把圓薄鐵板粘貼(薄鐵板周邊與水平板中間圓孔密封，不能漏液體)在水平板中間的圓孔上(圓薄鐵板表面大于水平板中間的圓孔)；每次實(shí)驗(yàn)使用一種圓薄鐵板的孔型；方形水槽上邊緣(側(cè)壁上邊緣)有與螺桿相匹配的螺紋孔，水槽蓋板邊緣有通孔且與方形水槽上邊緣(側(cè)壁上邊緣)螺紋孔對(duì)應(yīng)相匹配(大小、數(shù)量、位置)，橡膠條粘貼在水槽上邊緣(螺紋孔處的橡膠條打孔)和分割板的上邊緣上，由螺桿使水槽蓋板與方形水槽上邊緣和分割板的上邊緣密封固定(也可以在側(cè)壁外固定厚板條，在厚板條上打螺紋孔，使水槽蓋板邊緣的通孔與之對(duì)應(yīng)相匹配，再由螺桿使水槽蓋板與方形水槽之間密封固定，密封固定技術(shù)比較成熟有許多方案，不是本專利主要闡述的內(nèi)容)；

3、所述的水槽蓋板上對(duì)應(yīng)方形水槽a區(qū)域和方形水槽b區(qū)域有兩個(gè)相同的通孔，所述的通孔上密封固定兩個(gè)相同透明的豎直圓管(玻璃管、玻璃筒、塑料管)，所述的通孔與兩個(gè)相同透明的豎直圓管相匹配，所述的豎直圓管(玻璃管、玻璃筒、塑料管)的上端口固定通孔膠塞，u型管穿過通孔膠塞并密封，u型管使兩個(gè)相同透明的豎直圓管(玻璃管、玻璃筒)相通(豎直圓管中液體表面等壓強(qiáng))，豎直圓管(玻璃管、玻璃筒)的側(cè)壁有等高線(加液體水平參考線)；方形水槽a區(qū)域、方形水槽b區(qū)域的側(cè)壁下部安裝有放水閥門(實(shí)驗(yàn)后放出液體)；所述的方形水槽、分割板、水槽蓋板、u型管均為透明有機(jī)塑料(樹脂)材料；

4、實(shí)驗(yàn)時(shí)候，裝置放在水平桌面上，在水平板中間圓孔上固定圓薄鐵板(或者透明圓形薄樹脂塑料板)中的一種孔型：如，圓孔型(圓孔型薄鐵板)；由于薄鐵板的小孔很小、也就是泄流管孔徑很小，加液體的過程中時(shí)間比較短可以不用堵上，也可以使用封堵桿封堵泄流小孔，所述的封堵桿是長(zhǎng)金屬桿端固定包裹棉花，使用封堵桿從方形水槽a區(qū)域上的豎直圓管口伸向泄流小孔并堵上泄流小孔，在實(shí)驗(yàn)時(shí)候移除封堵桿；2臺(tái)錄像機(jī)分別正對(duì)裝置的泄流小孔(泄流管)和豎直圓管錄像，記錄液面變化、泄流現(xiàn)象和泄流周期規(guī)律，25％鹽水、涼開水分別經(jīng)過豎直圓管(玻璃管、玻璃筒、塑料管)加入方形水槽a區(qū)域、方形水槽b區(qū)域，在液體加到豎直圓管(玻璃管、玻璃筒)的同一水平參考線上停止加入，移除封堵桿；再將帶著u型管的通孔膠塞塞到豎直圓管上端口密封；

5、泄流管為圓薄鐵板的圓孔型的孔(圓孔型薄鐵板)情形的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(與以往尺寸的小孔泄流振蕩現(xiàn)象明顯不同)：

6、1號(hào)超短泄流管：圓孔型薄鐵板，孔內(nèi)徑為0.72mm，泄流管長(zhǎng)度或者稱孔長(zhǎng)為0.055mm，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，在超短泄流管下端可觀察到方形水槽a區(qū)域的鹽水向方形水槽b區(qū)域的水中呈噴射狀散開；幾分鐘后，“噴射狀”逐漸變小，最后形成了小水柱緩慢的下降，在下降過程中偶有幾個(gè)像煙圈的水圈向方形水槽a區(qū)域內(nèi)上升，這種現(xiàn)象持續(xù)1分鐘后向下的鹽水柱減小，并且斷斷續(xù)續(xù)，就像利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)加速度時(shí)打出紙帶上的連續(xù)的點(diǎn)一樣，這樣的點(diǎn)在向下運(yùn)動(dòng)的過程中，小點(diǎn)變成了水母狀，并且由小變大；在出現(xiàn)水母狀的同時(shí)，可以觀察到以超短泄流管所在的水平面為對(duì)稱面出現(xiàn)上下對(duì)稱的水母狀液體，同時(shí)上升、下降到方形水槽a區(qū)域、方形水槽b區(qū)域液體中；這種現(xiàn)象是間歇性的，并且持續(xù)幾分鐘后形成水柱上升到方形水槽a區(qū)域中。在上升過程中隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，水柱逐漸減小，最后消失，又出現(xiàn)同上述向下的現(xiàn)象。像這種向上、向下速度很快(上升下降泄流時(shí)間短)，并且液面幾乎沒有變化。

7、2號(hào)超短泄流管：圓孔型薄鐵板，孔內(nèi)徑為0.396mm，泄流管長(zhǎng)度或者稱孔長(zhǎng)為0.055mm，仍向方形水槽a區(qū)域內(nèi)注入食鹽水，在超短泄流管下端觀察到非常細(xì)的鹽水柱，鹽水柱下端為螺紋狀，這種螺紋狀持續(xù)一段時(shí)間后便消失，鹽水柱狀也明顯變細(xì)，最后形成測(cè)加速度中紙帶上的點(diǎn)的分布狀，這種現(xiàn)象持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)；之后便以超短泄流管(鐵板)所在的水平面為對(duì)稱面出現(xiàn)上、下對(duì)稱的水母狀渦流環(huán)，水母狀由小變大，這種狀態(tài)也是間歇性的；一段時(shí)間后，形成細(xì)水柱全部上升到方形水槽a區(qū)域中，上升一段時(shí)間后又出現(xiàn)以超短泄流管(鐵板)所在的水平面為對(duì)稱面的水母狀，并且水母狀由小變大，又周期性的重復(fù)上述過程。由于壓力差小，經(jīng)過小孔后運(yùn)動(dòng)速度慢，上升的水團(tuán)還沒有到達(dá)液面頂部就開始向下泄流運(yùn)動(dòng)，同時(shí)呈現(xiàn)在液體中，就能看到向上水團(tuán)和向下的鹽水團(tuán)很有趣的現(xiàn)象.這是首次出現(xiàn)像打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的加速度實(shí)驗(yàn)圖案，以前我們?cè)噲D用煤油和水呈現(xiàn)這種現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒能出現(xiàn)也不能形成周期性泄流振蕩；

8、理論分析：

9、如附圖1為原理分析圖，以方形水槽a區(qū)域、方形水槽b區(qū)域，裝置在水平桌面上，以方形水槽的上表面為坐標(biāo)原點(diǎn)，向上為坐標(biāo)y正向，假設(shè)方形水槽a區(qū)域向方形水槽b區(qū)域流動(dòng)，泄流管中分別充滿密度為ρ1或ρ2，方形水槽a區(qū)域泄流管底部口處a內(nèi)外液體的壓強(qiáng)(靜壓，考慮到流速小液面變化緩慢)差分別為δpa，設(shè)y1、y2分別為方形水槽a區(qū)域、方形水槽b區(qū)域上的豎直圓管中液面在t時(shí)刻相對(duì)方形水槽的上表面為坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)的位置坐標(biāo)，ρ1、ρ2分別為方形水槽a區(qū)域、方形水槽b區(qū)域液體密度，s1、s2分別為方形水槽a區(qū)域、方形水槽b區(qū)域上的豎直圓管中液體液面表面積，η1、η2分別為方形水槽a區(qū)域、方形水槽b區(qū)域中液體的粘滯系數(shù)，d1為方形水槽a區(qū)域和方形水槽b區(qū)域之間的豎直泄流管內(nèi)直徑(或小孔內(nèi)直徑)，l1和h1為泄流管長(zhǎng)度(l1為泄流管長(zhǎng)度或者稱孔長(zhǎng))和自泄流管上端口距離方形水槽a區(qū)域上表面的液體高度,g為重力加速度；

10、注：向下泄流的時(shí)間(向下泄流周期)是指實(shí)現(xiàn)從方形水槽a區(qū)域上的豎直圓管中液體液面的最高位置(是指自然周期性泄流的情況下的最高位置，不是最初實(shí)驗(yàn)開始泄流時(shí)候的液面位置)下降到最低位置；

11、關(guān)于泄流振蕩周期時(shí)間：本專利說明書中參考文獻(xiàn)[2]路峻嶺教授給出泄流振蕩的周期時(shí)間，也就是在ρ1≈ρ2及η1≈η2情況下給出泄流周期(向上與向下泄流時(shí)間之和)時(shí)間為(為便于閱讀使用了對(duì)應(yīng)本專利說明書中的物理符號(hào)表示)

12、

13、本專利說明書中參考文獻(xiàn)[8]發(fā)明人梁法庫等給出不同密度ρ1≠ρ2及不同粘滯系數(shù)η1≠η2情況下的泄流振蕩周期公式

14、

15、參考文獻(xiàn)[2]和參考文獻(xiàn)[8]的結(jié)論是一致的；

16、液體振蕩振幅大小的依據(jù)分析，以方形水槽a區(qū)域、方形水槽b區(qū)域之間泄流為研究對(duì)象；以方形水槽a區(qū)域上的豎直圓管中液體液面最高位置和最低位置來研究液面的高度差，設(shè)y10為方形水槽a區(qū)域上的豎直圓管中液體液面最低位置，y20為方形水槽b區(qū)域上的豎直圓管中液體液面最高位位置；設(shè)y11為方形水槽a區(qū)域上的豎直圓管中液體液面最高位置，y21為方形水槽b區(qū)域上的豎直圓管中液體液面最低位位置；有

17、(l1+h1+y10)ρ1g＝(l1+h1+y20)ρ2g

18、(h1+y11)ρ1g＝(h1+y21)ρ2g

19、液體的連續(xù)性原理

20、s1(y11-y10)＝-s2(y21-y20)

21、得出方形水槽a區(qū)域上的豎直圓管中液體液面的最大高低差(最高位置與最低位置的差)，

22、

23、及得出方形水槽b區(qū)域上的豎直圓管中液體液面的最大高低差，

24、

25、從δh1和δh2公式可以看出，液體振動(dòng)的液面變化差δh1和δh2取決于：密度ρ1、ρ2，液體的表面積s1、s2及泄流管長(zhǎng)度l1；

26、可見，如果s2＝s1,方形水槽a區(qū)域上的豎直圓管中液體液面的最大高低差(最高位置與最低位置的差)，與方形水槽b區(qū)域上的豎直圓管中液體液面的最大高低差相等，δh1＝δh2；

27、第n次方形水槽b區(qū)域向方形水槽a區(qū)域泄流后方形水槽a區(qū)域液體密度ρ1n，并考慮有

28、其中，v10為方形水槽a區(qū)域容器中的液體初始總體積(豎直圓管中液體量相比忽略)，ρ1為初始方形水槽a區(qū)域容器中的液體密度；同理，第n次方形水槽a區(qū)域向方形水槽b區(qū)域泄流后方形水槽b區(qū)域液體(水+鹽水)密度ρ2n，并考慮有

29、其中，v20為方形水槽b區(qū)域容器中的液體初始總體積，ρ2為初始方形水槽b區(qū)域容器中的液體密度，

30、進(jìn)一步的，由v10≈s11h1，v20≈s22h2，其中，s11和s22分別為方形水槽a區(qū)域的液體上液面面積和方形水槽b區(qū)域的液體上液面面積，方形水槽的高度h1＝h2＝h，有

31、

32、因此，取整理得出，此結(jié)構(gòu)的總振蕩周期數(shù)為其中為方形水槽a區(qū)域和方形水槽b區(qū)域液體混合后的平均密度，s2＝s1，s11＝s22；及振蕩持續(xù)總時(shí)長(zhǎng)為

33、

34、或?qū)懗?/p>

35、

36、也就是本專利設(shè)計(jì)的理論依據(jù)(注意，為了與現(xiàn)有技術(shù)比較這里不再進(jìn)行進(jìn)一步整理)；定性分析，以往相當(dāng)于s2＞s1或s2＞＞s1，而本專利是取s2＝s1，可見，本專利的設(shè)計(jì)可明顯增大總振蕩周期數(shù)(次數(shù))及明顯延長(zhǎng)持續(xù)維持周期性泄流的時(shí)長(zhǎng)。

37、估算：鹽水密度為ρ1＝1.175×103kg/m3，水密度為ρ2＝0.997×103kg/m3，方形水槽的高度為h1＝h2＝h＝700mm，r為豎直圓管的內(nèi)半徑，取r＝15mm(實(shí)際內(nèi)直徑29.4mm)，s1＝s2＝πr2＝π×152(mm2)，s11＝s22＝400×300＝1.2×105(mm2)，豎直圓管底部固定圓薄鐵板(片)厚度為0.055mm，圓薄鐵板(片)上孔徑為0.396mm，l1＝0.055mm，方形水槽a區(qū)域上的豎直圓管中液體液面位置的最高位置與最低位置的高度差δh1＝δh2，

38、

39、將0.082l1帶入

40、

41、整理，得出

42、

43、經(jīng)過第n次(液體混合迭代次數(shù))周期泄流液體達(dá)到混合均勻，停止周期性泄流，此時(shí)液體密度為鹽水和水的平均值(鹽水密度為ρ1＝1.175×103kg/m3，水密度為ρ2＝0.997×103kg/m3)，取平均值ρ1n＝1.086×103kg/m3，得把l1＝0.055mm代入得n*l1＝1.30×105，n＝2.36×106次

44、我們以2012年如附圖4裝置的試驗(yàn)測(cè)得周期性泄流的前10周期平均為39.61秒作為參考數(shù)據(jù)(見表1，結(jié)合以對(duì)應(yīng)附圖4的裝置結(jié)構(gòu)試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為估算，其中，圓薄鐵板(片)厚度為0.055mm，圓薄鐵片上孔徑為0.396mm，l1＝0.055mm，豎直圓管的內(nèi)截面積πr2＝π×152(mm2)，方形水槽液面面積為400×300＝1.2×105(mm2)，這一面積遠(yuǎn)大于豎直圓筒(豎直圓管)的液體面積πr2＝π×152(mm2)，也就是兩個(gè)振蕩液面面積有s2＞＞s1，鹽水密度為ρ1＝1.175×103kg/m3，水密度為ρ2＝0.997×103kg/m3，在本專利裝置s1＝s2情況下泄流周期t12與如附圖4裝置的方形水槽的液面面積(s2)遠(yuǎn)大于豎直圓管中的液體液面面積(s1)時(shí)的泄流周期t1的周期關(guān)系

45、

46、(這一周期關(guān)系結(jié)論是依據(jù)本專利參考文獻(xiàn)[2]路峻嶺，汪榮寶.對(duì)小孔泄漏振蕩演示實(shí)驗(yàn)的研究[j]大學(xué)物理2005，24(7)的泄流周期時(shí)間公式及本專利參考文獻(xiàn)[8]梁法庫，等.對(duì)酒精-水小孔周期性泄流的實(shí)驗(yàn)與分析[j]大學(xué)物理2012，31(4)給出的泄流周期公式推出，推導(dǎo)略)

47、可見，按照本專利結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)泄流振蕩可以持續(xù)的極限時(shí)間為(39.61×1/2)n＝4.68×107秒，也就是可以振蕩1.49年(按照每年365天，一天8.64×104秒)；如果本專利設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)參數(shù)是把如附圖4裝置中的方形水槽的液面面積對(duì)分為s11＝s22＝200×150＝3×104(mm2)，估算可以持續(xù)周期性泄流的時(shí)間接近136天；

48、再來比較一下現(xiàn)有技術(shù)情形：如附圖4的裝置結(jié)構(gòu)的泄流持續(xù)時(shí)間(此情況相當(dāng)于或者說如附圖2結(jié)構(gòu)情形估算取)，每次泄流的液面變化幅度δh1＝0.152l1是本專利說明書中的附圖2設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)情形估算的液面變化幅度0.082l1的1.85倍，有

49、

50、n*l1＝(1-ρ1n/ρ1)/(1.84×10-4)

51、n*l1＝(1-0.924)/(1.84×10-4)＝413.04

52、n＝7.51×103次

53、周期性泄流可持續(xù)的時(shí)間為39.61n＝2.97×105秒＝(2.97×105)/(8.64×104)＝3.44天；

54、可見，本專利的設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)，其可持續(xù)振蕩時(shí)間遠(yuǎn)高出常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)的時(shí)間，總之，本專利的裝置和方法明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)裝置和方法；這種在其它條件不變時(shí)，使豎直圓管的內(nèi)截面積小于方形水槽的液面面積的方法，實(shí)現(xiàn)增大振蕩次數(shù)、及維持持續(xù)振蕩時(shí)間，并看到有趣的新現(xiàn)象。

55、表1.豎直圓管中液體上升、下降泄流和周期時(shí)間(秒s)

56、

57、注：表1為2012.5.31上午實(shí)驗(yàn)測(cè)量，水溫度：24℃，鹽水溫度：21.8℃；

58、本專利的有益效果：1)本專利給出液體密度隨著振動(dòng)次序(振蕩次數(shù))增加變化非常緩慢，增大小孔周期性泄流振蕩次數(shù)及持續(xù)時(shí)間，也就是可以有效增大小孔維持長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定周期性振蕩及振蕩次數(shù)；2)給出液體在超短泄流管(薄鐵板的小孔)振蕩系統(tǒng)演示的新現(xiàn)象：經(jīng)過超短泄流管的液體(上升或下降)形成以過超短泄流管的水平面為對(duì)稱面的向上與向下兩串小渦流環(huán)的分布狀(也就是向上泄流結(jié)束時(shí)的渦流環(huán)剛剛離開泄流孔，向下泄流的渦流環(huán)開始向下運(yùn)動(dòng)，因泄流管處壓力差較小渦流環(huán)初始上升的非常緩慢，可以同時(shí)看到整體系中緩慢運(yùn)動(dòng)的渦流環(huán)圖像呈現(xiàn)出非串流的既有向上上升渦流環(huán)，又有向下沉降的渦流環(huán)，這是超短管所具有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象特征)；3)結(jié)合具體現(xiàn)有技術(shù)實(shí)驗(yàn)估算對(duì)比，給出利用超短泄流管(如，內(nèi)徑為0.396mm，管長(zhǎng)為0.055mm)和25％濃度鹽水和水之間的周期性振蕩，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)接近1.49年的持續(xù)周期性泄流振蕩；在將對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方形水槽的液面面積對(duì)分時(shí)也能持續(xù)振蕩136天，仍遠(yuǎn)高于對(duì)分前原裝置(如附圖4)的泄流振蕩持續(xù)的時(shí)間3.44天(是指在液體密度、粘度、小孔孔徑或管內(nèi)徑、孔長(zhǎng)或管長(zhǎng)一定的條件下)；4)給出液面等幅振蕩的條件，密度不變或者變化很小，要求方形水槽液體深度h遠(yuǎn)大于豎直圓管中每次泄流變化幅度，且方形水槽的上表面面積(方形水槽a區(qū)域的液體上液面面積s11和方形水槽b區(qū)域的液體上液面面積s22)遠(yuǎn)大于豎直圓管中的內(nèi)截面面積s1，本專利結(jié)構(gòu)克服現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)需要充分高水槽的不現(xiàn)實(shí)結(jié)構(gòu)；5)給出不同形狀的泄流管，如橢圓形、圓形、三角形、方形，可以看到不同形狀孔的液體泄流振蕩運(yùn)動(dòng)的不同泄流輪廓形狀的演變過程；6)本專利具體實(shí)施于教學(xué)中對(duì)學(xué)生從最基本密度計(jì)的設(shè)計(jì)與測(cè)量、超短泄流管的內(nèi)孔徑測(cè)量、粘度的測(cè)量、位置觀測(cè)與理論分析相結(jié)合、以及實(shí)驗(yàn)中需要?jiǎng)?chuàng)造才能完成的一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)；本專利的實(shí)施還將會(huì)產(chǎn)生系列新的有價(jià)值的未知內(nèi)容。

59、本專利裝置制造成本低、制作極其簡(jiǎn)易，效果明顯，對(duì)教學(xué)與科研提供了有意義的借鑒作用，具有顯著的特點(diǎn)和突出的實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步。