[發明專利]一種強迫各向同性湍流實驗裝置

有效

• 申請號: 201110282076.4
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN102435416A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 蔡偉華;李鳳臣;張紅娜;李小斌;徐鴻鵬;陽倦成
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本發明涉及一種湍流實驗裝置，具體涉及一種強迫各向同性湍流實驗裝置。

背景技術

各向同性湍流是一種最簡單的湍流，且最容易進行理論分析、實驗研究及數值模擬。通過在風洞實驗段的均勻氣流中設置一排或幾排規則的格柵，均勻氣流垂直流過格柵時產生不規則擾動。這種不規則擾動向下游運動過程中，由于沒有外界干擾，逐漸演化為各向同性湍流。在流向距離大于格柵尺度的30～40倍以后，風洞實驗段中心區的均勻氣流中湍流接近各向同性。網格后面的流動可分成三個典型區域：(1)網格湍流形成區；(2)網格湍流衰減初期；(3)網格湍流衰減末期。目前在風洞或水槽(或水洞)實驗裝置中，只能產生衰減各向同性湍流，而無法獲得強迫(統計穩定)各向同性湍流。目前實驗裝置為解決上述問題，采用在一個小方腔的八個頂角位置處放置風扇，在方腔中心處獲得了強迫各向同性湍流，但存在實驗系統復雜、測量不方便及不能用于液體實驗的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有實驗裝置存在實驗系統復雜、測量不方便及無法用于液體實驗的問題，進而提供一種強迫各向同性湍流實驗裝置。

本發明的技術方案是：一種強迫各向同性湍流實驗裝置包括底架和水箱，水箱設置在底架上，所述強迫各向同性湍流實驗裝置還包括電機、支撐架、第一皮帶輪、第二皮帶輪、同步帶、第一傳動軸、第二傳動軸、第一偏心凸輪、第二偏心凸輪、第一網格、第二網格、第一連接桿、第二連接桿、第一支撐板、第二支撐板、第三支撐板和第四支撐板，支撐架設置在水箱上，水箱的外壁上部開有進水口，水箱的外壁下部開有出水口，第一支撐板和第二支撐板并列設置在底架的底端，第三支撐板和第四支撐板并列設置在支撐架的上端，第一傳動軸穿設在第一支撐板和第二支撐板上，第二傳動軸穿設在第三支撐板和第四支撐板上，電機設置在底架的底端，且電機的輸出端與第一傳動軸連接，第一皮帶輪設置在第一支撐板上，第二皮帶輪設置在第三支撐板上，第一皮帶輪與第二皮帶輪之間通過同步帶連接，第一網格和第二網格設置在水箱內，第一偏心凸輪偏心穿設在第一傳動軸上，第一連接桿的一端與第一網格連接，第一連接桿的另一端穿過水箱與第一偏心凸輪轉動連接，第二偏心凸輪偏心穿設在第二傳動軸上，第二連接桿的一端與第二網格連接，第二連接桿的另一端穿過水箱與第二偏心凸輪轉動連接。

本發明與現有技術相比具有以下效果：1.本發明的實驗系統簡單，使用液體進行實驗，體積小，結構簡單。2.本發明的電機通過變速的方式可以改變網格振蕩的頻率，從而改變強迫各向同性湍流的強度，從而在不同工況下進行實驗。3.本發明的第一偏心凸輪、第二偏心凸輪、第一連接桿、第二連接桿、第一網格和第二網格之間均是固定連接，且均具有一定的剛度，有效的保證了振蕩頻率的穩定性。4.本發明使用兩個相同的偏心凸輪實現第一網格和第二網格的往復運動，保證往復運動行程相同、對稱，實現強迫各向同性湍流。5.本發明使用同步帶傳動，實現了第一傳動軸和第二傳動軸轉動的同步性，從而保證了第一網格和第二網格運動的同步性。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1說明本實施方式，本實施方式的一種強迫各向同性湍流實驗裝置包括底架1和水箱2，水箱2設置在底架1上，所述強迫各向同性湍流實驗裝置還包括電機3、支撐架4、第一皮帶輪5、第二皮帶輪6、同步帶7、第一傳動軸8、第二傳動軸9、第一偏心凸輪10、第二偏心凸輪11、第一網格12、第二網格13、第一連接桿14、第二連接桿15、第一支撐板16、第二支撐板17、第三支撐板18和第四支撐板19，支撐架4設置在水箱2上，水箱2的外壁上部開有進水口2-1，水箱2的外壁下部開有出水口2-2，第一支撐板16和第二支撐板17并列設置在底架1的底端，第三支撐板18和第四支撐板19并列設置在支撐架4的上端，第一傳動軸8穿設在第一支撐板16和第二支撐板17上，第二傳動軸9穿設在第三支撐板18和第四支撐板19上，電機3設置在底架1的底端，且電機3的輸出端與第一傳動軸8連接，第一皮帶輪5設置在第一支撐板16上，第二皮帶輪6設置在第三支撐板18上，第一皮帶輪5與第二皮帶輪6之間通過同步帶7連接，第一網格12和第二網格13設置在水箱2內，第一偏心凸輪10偏心穿設在第一傳動軸8上，第一連接桿14的一端與第一網格12連接，第一連接桿14的另一端穿過水箱2與第一偏心凸輪10轉動連接，第二偏心凸輪11偏心穿設在第二傳動軸9上，第二連接桿15的一端與第二網格13連接，第二連接桿15的另一端穿過水箱2與第二偏心凸輪11轉動連接。