一種流場顯示實驗裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種流場顯示實驗裝置。本發明專利技術中管道的兩端分別設置有進風口和出風口；在靠近進風口的管道中布置有示蹤氣體發生裝置；在靠近出風口的管道中布置有軸流風機；在示蹤氣體發生裝置和軸流風機的管道上布置有觀察段；在上述觀察段中布置有模型控制裝置；在觀察段上方布置有片光切割流場裝置和圖像數據采集控制裝置；在上述示蹤氣體發生裝置和觀察段之間的管道中布置有穩流管束；所述計算機通過數據傳輸線與模型控制裝置、圖像數據采集控制裝置和軸流風機相連；上述計算機和軸流風機之間連接有風機變頻控制裝置。本發明專利技術操縱簡便，實驗數據可靠，用于流場定性實驗研究。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種實驗裝置，尤其涉 及ー種用于流場定性實驗研究的流場顯示實驗裝置。
技術介紹
流體流動是ー種非常復雜的過程，很多流動規律有待研究。如果單純用數理分析，在多數情況下難以得出正確結果，而必須依賴于實驗來探索規律、驗證理論、解決生產實際問題。流場顯示和流場模擬是流體力學發展的兩大核心任務，其中流場的顯示技術是為了更好的從直觀上了解整個流場的分布，掌握流動特點，幫助建立理論分析模型，而且可以從流動圖像中獲得信息，檢驗理論分析結果，發現新的現象。目前的流場顯示技術很多，綜合來看分為第一代傳統方法和含有計算機輔助標志的第二代流場顯示方法。第二代流場顯示技術，如PIV，HF等，普遍造價昂貴，操作復雜，需要實驗人員才能取得理想效果；第一代傳統流場顯示技術各自存在著不足如煙風洞不能顯示某一特定截面上的流場分布，不利于觀察繞流形成的渦流、脫流等現象。因此，通過設計ー種流場顯示實驗裝置用于高校本科教學和流場定性實驗研究才是唯一可行的途徑。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術中存在的問題，提供ー種操縱簡便，實驗數據可靠，用于流場定性實驗研究的流場顯示實驗裝置。本專利技術包括計算機、管道、示蹤氣體發生裝置、軸流風機、觀察段、模型控制裝置、片光切割流場裝置、圖像數據采集控制裝置、穩流管束、風機變頻控制裝置；所述管道的兩端分別設置有進風口和出風ロ ；在靠近進風ロ的管道中布置有示蹤氣體發生裝置；在靠近出風ロ的管道中布置有軸流風機；在示蹤氣體發生裝置和軸流風機之間的管道上布置有觀察段；在上述觀察段中布置有模型控制裝置；在觀察段上方布置有片光切割流場裝置和圖像數據采集控制裝置；在上述示蹤氣體發生裝置和觀察段之間的管道中布置有穩流管束；所述計算機通過數據傳輸線與模型控制裝置、圖像數據采集控制裝置和軸流風機相連；上述計算機和軸流風機之間連接有風機變頻控制裝置。作為本專利技術的改進，所述示蹤氣體發生裝置包括可調加熱器、恒溫盤、可調速給粉電機、均勻給粉螺旋桿、儲粉漏斗；所述恒溫盤固定連接在可調加熱器上；所述均勻給粉螺旋桿橫向布置在恒溫盤的上方，均勻給粉螺旋桿的一端與可調速給粉電機的輸出端相連，另一端伸入到儲粉漏斗中。作為本專利技術的進ー步改進，所述示蹤氣體發生裝置還包括攪拌除渣桿、可調速攪拌電機和攪拌頭；所述攪拌頭連接在攪拌除渣桿的一端，攪拌頭布置在恒溫盤中；可調速攪拌電機的輸出端與攪拌除渣桿的另一端相連。作為本專利技術的改進，所述片光切割流場裝置連接在一可以在360°范圍內調節片光角度的旋轉支架上。本專利技術中的流場顯示實驗裝置采用粒子示蹤方法顯示流場，即在暗環境下利用光學透鏡將線狀激光發散成較薄的類似干“激光片光”的光源，以此片光切割帶有示蹤氣體的流場，顯示流場某個截面上的流動狀況，并通過調整片光系統的角度來實現流場各個截面上的顯示。示蹤粒子依次通過示蹤氣體發生裝置、穩流管束、管道、觀察段，生成的清晰圖像傳輸到計算機中。計算機可以集中統ー控制模型控制裝置、風機變頻控制裝置和圖像數據采集控制裝置，令實驗操作大為簡化。計算機發出“風機啟動”指令，通過數據線將該指令傳輸到風機變頻控制裝置。風機變頻控制裝置對上述指令處理后，通過數據線將“風機啟動”指令傳到軸流風機，將軸流風機按照指定頻率啟動。上述軸流風機通過計算機控制的風機變頻控制裝置可以對軸流風機進行無級變速，通過計算機控制風機的頻率，進而控制風機轉速和示蹤氣體在管道中的流速。示蹤氣體發生裝置接通電源后，可調加熱器開始以設定溫度恒溫加熱恒溫盤。待恒溫盤穩定加熱到設定溫度之后，可調速給粉電機帶動均勻給粉螺旋桿轉動，使得儲粉漏斗內的示蹤氣體發生原料通過螺旋輸送方式均勻、持續、可靠的送到恒溫盤內。同時，可調速攪拌電機啟動，帶動攪拌除渣桿轉動，布置在恒溫盤中攪拌頭在攪拌除渣 桿的帶動下不停地轉動，從而不停地攪拌恒溫盤中的示蹤氣體發生原料，防止上述原料結渣過高而影響裝置的安全。上述示蹤氣體發生裝置通過可調加熱器將帶有示蹤特性的固體顆粒加熱成氣體，氣體發生量可控可調，該裝置中還可優選裝有攪拌機構，以及時處理顆粒物加熱燃燒后所產生的灰渣，安全可靠。通過上述恒溫盤加熱生成示蹤氣體，示蹤氣體進入管道，通過穩流管束形成穩定流場后進入觀察段。穩流管束根據流體力學原理科學設置，與示蹤氣體發生裝置距離為し確保流場穩定。片光切割流場裝置接通電源后，通過一束紅色片光將來流的穩定示蹤氣體流場切割出一片清晰可見的流場截面。借助于調整旋轉支架，可將片光調整到實驗最佳位置。片光切割流場裝置強度很高，通過旋轉支架可以360°范圍內調節片光角度，便于實驗觀察。計算機可通過數據線向模型控制裝置發出指令，以將連接在模型控制裝置上的實驗模型調整到不同角度進行實驗研究。實驗模型通過計算機控制的上述模型控制裝置可以簡單方便的控制實驗模型的角度。圖像數據采集控制裝置通過數據線將采集到的聲音和圖像實時實驗數據傳輸到計算機，以進行實驗結果分析處理，從而為實驗提供最準確及時的數據信息。通過上述實驗，可以顯示三維空間內任意流場截面上的流動分離、尾流、旋渦、邊界層等多種流動現象，從而為研究流體力學規律提供了可靠的實驗依據。附圖說明圖I是本專利技術的流場顯示實驗裝置示意 圖2是本專利技術的示蹤氣體發生裝置結構 圖中I-計算機，2-管道，2-1-進風ロ，2-2-出風ロ，3_不蹤氣體發生裝置，3-1-可調加熱器，3_2_恒溫盤,3-3-可調速給粉電機，3-4-均勻給粉螺旋桿，3-5-儲粉漏斗，3-6-攬拌除渣桿、3-7-可調速攪拌電機，3-8-攪拌頭，4-軸流風機，5-觀察段，6-模型控制裝置，7_片光切割流場裝置，8-圖像數據采集控制裝置，9-穩流管束，10-風機變頻控制裝置，11-旋轉支架。具體實施例方式下面結合附圖中的實施例對本專利技術作進ー步描述 如圖I所示，本專利技術中的流場顯示實驗裝置包括計算機I、管道2、示蹤氣體發生裝置3、軸流風機4、觀察段5、模型控制裝置6、片光切割流場裝置7、圖像數據采集控制裝置8、穩流管束9、風機變頻控制裝置10。所述管道2的兩 端分別設置有進風ロ 2-1和出風ロ 2-2。在靠近進風ロ 2-1的管道2中布置有示蹤氣體發生裝置3 ;在靠近出風ロ 2-2的管道2中布置有軸流風機4。在示蹤氣體發生裝置3和軸流風機4之間的管道2上布置有觀察段5。在上述觀察段5中布置有模型控制裝置6 ;在觀察段5上方布置有片光切割流場裝置7和圖像數據采集控制裝置8。在上述示蹤氣體發生裝置3和觀察段5之間的管道2中布置有穩流管束9。所述計算機I通過數據傳輸線與模型控制裝置6、圖像數據采集控制裝置8和軸流風機4相連。上述計算機I和軸流風機4之間連接有風機變頻控制裝置10。上述片光切割流場裝置7優選由一旋轉支架11支撐。借助于上述旋轉支架11，片光切割流場裝置7可在360°范圍內旋轉，以便生成各種實驗所需的片光角度。如圖2所示，所述示蹤氣體發生裝置3包括可調加熱器3-1、恒溫盤3-2、可調速給粉電機3-3、均勻給粉螺旋桿3-4、儲粉漏斗3-5。所述恒溫盤3-2固定連接在可調加熱器3-1上。所述均勻給粉螺旋桿3-4橫向布置在恒溫盤3-2的上方，均勻給粉螺旋桿3-4的一端與可調速給粉電機3-3的輸出端相連，另一端伸入到儲粉漏斗3-5中。上述由可調速給粉電機3-3本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.ー種流場顯示實驗裝置，其特征在于包括計算機(I)、管道(2)、示蹤氣體發生裝置(3)、軸流風機(4)、觀察段(5)、模型控制裝置(6)、片光切割流場裝置(7)、圖像數據采集控制裝置(8)、穩流管束(9)、風機變頻控制裝置(10);所述管道(2)的兩端分別設置有進風ロ(2-1)和出風ロ( 2-2 );在靠近進風ロ( 2-1)的管道(2 )中布置有示蹤氣體發生裝置(3 );在靠近出風ロ(2-2)的管道(2)中布置有軸流風機(4);在示蹤氣體發生裝置(3)和軸流風機(4)之間的管道(2)上布置有觀察段(5);在上述觀察段(5)中布置有模型控制裝置(6);在觀察段(5)上方布置有片光切割流場裝置(7)和圖像數據采集控制裝置(8);在上述示蹤氣體發生裝置(3)和觀察段(5)之間的管道(2)中布置有穩流管束(9);所述計算機(I)通過數據傳輸線與模型控制裝置(6 )、圖像數據采集控制裝置(8 )和軸流風機(4)相連；上述計算機(I)和軸流風機(4 )之間連接有風機變頻控制裝置(10 ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭維紅，張昕喆，王歡，陳寧，曹國華，晁陽，王磊，徐勇，
申請(專利權)人：中國礦業大學，
類型：發明
國別省市：