在流體力學(xué)理論教學(xué)中，伯努利方程作為描述流體機(jī)械能守恒的核心公式，其抽象的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系常讓學(xué)生難以理解。伯努利方程實(shí)驗(yàn)儀通過變截面管道設(shè)計(jì)、多測點(diǎn)壓力監(jiān)測、流量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的技術(shù)方案，將“動(dòng)能、壓能、位能”的轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)化為可量化的液位高度差，成為工科院校闡釋流體能量規(guī)律的核心教學(xué)設(shè)備。
從技術(shù)特性來看，方程實(shí)驗(yàn)儀的模塊化結(jié)構(gòu)展現(xiàn)三大教學(xué)優(yōu)勢。首先是能量轉(zhuǎn)換可視化，實(shí)驗(yàn)管段采用透明有機(jī)玻璃材質(zhì)，沿程設(shè)置8-12個(gè)測壓點(diǎn)并連接U型管壓差計(jì)，當(dāng)水流通過收縮、擴(kuò)張、轉(zhuǎn)彎等不同截面時(shí)，壓差計(jì)液位實(shí)時(shí)反映壓力變化，直觀呈現(xiàn)“流速增大處壓力降低”的伯努利效應(yīng)。其次是參數(shù)同步測量，裝置集成電磁流量計(jì)與多點(diǎn)壓力傳感器，可同步采集流量、各截面壓力數(shù)據(jù)，通過配套軟件自動(dòng)繪制能量方程曲線。此外，可更換的異形管配件能演示不同邊界條件下的能量損失，拓展實(shí)驗(yàn)的探究范圍。
在實(shí)際教學(xué)中，該儀器已成為多場景的理論驗(yàn)證工具。在水利工程專業(yè)，用于演示明渠水流的急流、緩流轉(zhuǎn)換，幫助學(xué)生理解水電站引水管道的能量設(shè)計(jì)原理；在航空航天教學(xué)中，模擬機(jī)翼截面的繞流壓力分布，解釋升力產(chǎn)生的流體力學(xué)機(jī)制；在化工原理實(shí)驗(yàn)中，通過測量突然縮小管的壓力損失，驗(yàn)證局部阻力系數(shù)的計(jì)算方法。更重要的是，其可調(diào)節(jié)的閥門開度能模擬不同流量工況，讓學(xué)生觀察非理想流體的能量損耗規(guī)律，彌補(bǔ)理論假設(shè)與實(shí)際情況的認(rèn)知差距。
隨著智慧教育的推進(jìn)，新型伯努利方程實(shí)驗(yàn)儀已實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸與虛擬仿真聯(lián)動(dòng)，學(xué)生可在移動(dòng)端實(shí)時(shí)查看實(shí)驗(yàn)曲線并進(jìn)行參數(shù)模擬。在工程教育注重“理論-實(shí)踐”融合的背景下，這款設(shè)備持續(xù)為流體力學(xué)的抽象理論搭建具象化橋梁，助力學(xué)生構(gòu)建完整的工程流體認(rèn)知體系。
