[發(fā)明專利]液力減速器內(nèi)流場三維PIV測試系統(tǒng)試驗(yàn)裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210553661.8
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103048114A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周曉軍;馮瑋;魏燕定;羅竹輝
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液力減速器內(nèi)流場三維PIV測試系統(tǒng)試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)

液力減速器作為一種輔助制動裝置，已應(yīng)用于大、中型車輛上。液力減速器主要由殼體、熱交換器、定子葉輪、動子葉輪、花鍵軸、控制器等部件組成。該裝置通過動子帶動液力旋轉(zhuǎn)并沖擊定子，此時(shí)定子也會通過液力產(chǎn)生反作用力作用于動子，從而阻礙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)無接觸制動，是一種高端的緩速器產(chǎn)品。

液力減速器內(nèi)部流場是復(fù)雜的三維流動，由于三維流動理論尚不成熟，不能用來對液力減速器的內(nèi)部流場進(jìn)行精確的計(jì)算和分析。目前，國內(nèi)外針對液力減速器性能研究主要是通過計(jì)算流體力學(xué)（Computational?Fluid?Dynamics，簡稱CFD）數(shù)值仿真，對內(nèi)流場進(jìn)行研究。但目前使用CFD所進(jìn)行的流場分析是在諸多簡化條件下進(jìn)行的，所作的穩(wěn)態(tài)假設(shè)僅僅反映了元件的靜態(tài)特性，數(shù)值模擬的模型還不夠完備，CFD分析仍然局限于正向驗(yàn)證性質(zhì)的數(shù)值模擬，沒能成熟應(yīng)用到液力元件參數(shù)優(yōu)化上。因此，直接針對三維流場的試驗(yàn)分析具有重要的意義，流場測試和數(shù)值模擬相輔相成，因而需要設(shè)計(jì)一套用于液力減速器內(nèi)流場三維特性測試的試驗(yàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容

針對液力減速器及PIV測試技術(shù)的特點(diǎn)，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種液力減速器內(nèi)流場三維PIV測試系統(tǒng)試驗(yàn)裝置及方法。

一種液力減速器內(nèi)流場三維PIV測試系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，它包括可視化液力減速器系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、PIV測試系統(tǒng)；可視化液力減速器系統(tǒng)包括順次相連的驅(qū)動電機(jī)、變速箱、氣動離合器、慣性飛輪箱、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器、可視化試驗(yàn)箱、液力減速器，所述的可視化試驗(yàn)箱采用透明材料制成，具有安裝液力減速器可視化樣機(jī)的定輪、動輪、殼體的標(biāo)準(zhǔn)接口，適用水介質(zhì)，制動器軸由軸承支撐，穿過液力減速器殼體與動輪連接；水循環(huán)系統(tǒng)包括順次相連的儲水箱、水泵、壓力指示器、減壓器、示蹤粒子投放器、流量計(jì)；PIV測試系統(tǒng)包括圓形導(dǎo)軌、第一CCD相機(jī)、第二CCD相機(jī)、計(jì)算機(jī)、雙脈沖激光器、同步器，所述的雙脈沖激光器所發(fā)光源為片光，安裝于圓形導(dǎo)軌上，第一CCD相機(jī)安裝于可視化試驗(yàn)箱頂部，向下拍攝，用于測量內(nèi)流場弦面信息，第二CCD相機(jī)安裝于圓形導(dǎo)軌上，可沿導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動，保持第二CCD相機(jī)的中心軸線與雙脈沖激光器片光平面相垂直，用于測量內(nèi)流場垂直于弦面的任意截面信息。

一種所述的液力減速器內(nèi)流場三維PIV測試系統(tǒng)試驗(yàn)裝置的具體操作方法如下，在對內(nèi)流場進(jìn)行三維PIV測量時(shí)：

1）調(diào)節(jié)雙脈沖激光器片光，使之平行于流場弦面，調(diào)整安裝于試驗(yàn)箱頂部的第一CCD相機(jī)，使之軸線垂直于弦面，當(dāng)液力減速器進(jìn)入制動工況，示蹤粒子隨水流進(jìn)入減速器工作腔時(shí)，同步器控制所述雙脈沖激光器與第一CCD相機(jī)同步工作，激光片光照亮流場，第一CCD相機(jī)對流場進(jìn)行拍照記錄，利用計(jì)算機(jī)PIV分析軟件對所攝圖像進(jìn)行處理，測量內(nèi)流場瞬時(shí)速度場數(shù)據(jù)，獲取內(nèi)流場弦面數(shù)據(jù)；

2）調(diào)節(jié)雙脈沖激光器，使之產(chǎn)生的片光垂直于弦面，調(diào)整圓形導(dǎo)軌上的第二CCD相機(jī)使之中心軸線與激光器片光平面垂直，雙脈沖激光器與第二CCD相機(jī)分別位于圓形導(dǎo)軌的兩處，激光器片光垂直于弦面，第二CCD相機(jī)軸線平行于翼坐標(biāo)軸，與片光平面垂直，控制雙脈沖激光器與第二CCD相機(jī)同步工作，激光片光照亮流場，第二CCD相機(jī)對流場拍照記錄，測量當(dāng)前截面流場信息；

3）調(diào)節(jié)雙脈沖激光器沿圓形導(dǎo)軌轉(zhuǎn)過一定角度?θ，片光平面仍垂直于弦面，調(diào)整第二CCD相機(jī)沿圓形導(dǎo)軌相同方向轉(zhuǎn)過相同角度θ，第二CCD相機(jī)軸線與激光器片光平面保持垂直，控制雙脈沖激光器與第二CCD相機(jī)同步工作，激光片光照亮流場，第二CCD相機(jī)對流場進(jìn)行拍照記錄，測量內(nèi)流場垂直于弦面的任意截面信息，所述的第二CCD相機(jī)與雙脈沖激光器底部均有滑輪，沿圓形導(dǎo)軌滾動，圓形導(dǎo)軌周身標(biāo)有刻度，便于角度調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的有益效果是：

1、可以對液力減速器實(shí)際制動工況下內(nèi)流場全區(qū)域內(nèi)任意截面進(jìn)行三維PIV測量，獲得流速分布等數(shù)據(jù)，優(yōu)化減速器液力元件設(shè)計(jì)。

2、可以方便快速調(diào)節(jié)激光器與CCD相機(jī)，使其片光平面與中心軸線始終保持垂直，保證所測圖像清晰準(zhǔn)確。

附圖說明

圖1是液力減速器內(nèi)流場三維PIV測試系統(tǒng)試驗(yàn)裝置三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是外驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是液力減速器剖面示意圖。

圖4是水循環(huán)系統(tǒng)示意圖。

圖5是液力減速器內(nèi)流場空間示意圖。

圖6是圓形導(dǎo)軌調(diào)節(jié)示意圖。