[發明專利]激波加載雙排模型球陣動態力直接測量裝置

無效

• 申請號: 201310033467.1
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103115853A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 章利特;黃保乾;陳婉君;施紅輝;亓洪訓;張蘋
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種動態力直接測量裝置，尤其是涉及一種激波加載雙排模型球陣動態力直接測量裝置。

背景技術

?激波與固體顆粒群的相互作用普遍存在于超聲速氣固兩相流中，涉及醫療衛生、清潔能源、材料表面處理、安全防控和航空航天等眾多領域，具體應用例如粉末無針注射器、含塵燃氣超聲速分離、脈沖式粉末滅火器、超音速冷噴涂、固體燃料助推器噴嘴等。開展激波誘導的氣固兩相流研究，其關鍵科學問題之一是揭示激波與固體顆粒群的相互作用機理，掌握激波加載顆粒群的動態力，而實驗研究則是解決該問題的行之有效的手段之一，這就依賴為此專門設計的實驗裝置。前人利用激波管風洞產生激波，其一是基于光學方法，即利用高速攝影技術獲得激波及波后氣流驅動下的顆粒群運動圖像，獲得速度、加速度數據，從而確定顆粒群受力，其主要缺陷是氣相參數不能精確控制與測量；其二是針對單球或者若干球模型，開展有效阻力的直接測量，其主要缺陷是不能合理考慮顆粒群的空間排布或者臨近顆粒的激波與尾跡渦結構干涉的影響。

發明內容

針對上述背景技術中所存在的問題，本發明的目的在于提供一種激波加載雙排模型球陣動態力直接測量裝置。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：

本發明包括高壓氣源、驅動段、膜片、被驅動段、測試段、金屬絲、模型球和高速數據采集系統；驅動段的一端與被驅動段的一端用膜片連接組成激波管，高壓氣源與驅動段的另一端相連，測試段的一端與被驅動段的另一端相連，測試段內模型球中的加速度計傳感器引線與高速數據采集系統連接。

所述測試段軸向圓柱面上開有兩排等距分布的小孔，每排孔的同一徑向截面均開有36等分分布的小孔，測試段安裝多個結構相同的模型球，每個模型球均一分為二，上半球頂部有一個連接孔，用金屬絲和固定膠與模型球上半球連接，上半球底部對稱有兩個螺紋孔，下半球底部有一個的連接孔，用于金屬絲和固定膠與模型球下半球的連接，下半球頂部中心一個有加速度計傳感器安裝孔，用于安裝加速度計傳感器，加速度計傳感器安裝孔底部側面有一個信號線輸出孔，下半球底部對稱有兩個螺紋孔與上半球的兩個螺紋孔用螺釘連接，如此將模型球經金屬絲串聯形成球陣模型固定于測試段孔內，與模型球個數相同的加速度計傳感器引線與高速數據采集系統相連，實現同步進行動態力測量。

所述的測試段為透明有機玻璃圓管，測試段兩排孔的孔徑均為Φ1.5mm。

所述的球陣模型為正排模型和錯排模型。

本發明具有的有益效果是：

本發明的測試段是透明的有機玻璃管，可進行光學測量，測試段有雙排孔，每排孔的同一徑向截面均勻分布的36個小孔，能精確控制模型球數量、排布、間距，形成實驗所需的不同模型球陣，利用加速度計傳感器與高速數據采集系統實現對激波加載顆粒群動態力的直接測量，用高速攝影儀和紋影儀拍攝激波與模型球相互作用過程，結合光學測量和力的直接測量可以實現對激波與顆粒群相互作用機理以及激波誘導顆粒群動態阻力系數模型的實驗研究。為后續的研究提供了一種很好的實驗裝置和測試方法。

附圖說明

圖1是激波管實驗的總體布置圖。

圖2是模型球裝配剖面圖。

圖3是模型球上半球剖面圖。

圖4是模型球下半球剖面圖。

圖5是模型球陣正排模型圖。

圖6是模型球陣錯排模型圖。

圖中：1、高壓氣源，2、驅動段，3、膜片，4、被驅動段，5、測試段，6、金屬絲，7、模型球，8、高速數據采集系統，9、固定膠，10、下半球，11、上半球，12、加速度計傳感器，13、螺釘，14、螺紋孔，15、連接孔，16、信號線輸出孔，17、加速度計傳感器安裝孔，18、兩排等距分布的小孔，19、球陣模型，20、正排模型，21、錯排模型。

具體實施方式

下面結合附圖和實例對本發明做進一步說明。

如圖1所示，包括高壓氣源1、驅動段2、膜片3、被驅動段4、測試段5、金屬絲6、模型球7和高速數據采集系統8；驅動段2的一端與被驅動段4的一端用膜片3連接組成激波管，高壓氣源1與驅動段2的另一端相連，測試段5的一端與被驅動段4的另一端相連，測試段5內模型球7中的加速度計傳感器12引線與高速數據采集系統8連接。