[實(shí)用新型]用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320848951.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203758718U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金玉珍;李俊;韓濤;胡旭東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M9/00
• 分類號(hào): G01M9/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 肖承云;徐關(guān)壽

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種保壓投放裝置，尤其是一種用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置。

背景技術(shù)

PIV（粒子圖像測(cè)速）技術(shù)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型流動(dòng)測(cè)量及顯示技術(shù)，在對(duì)流場(chǎng)不產(chǎn)生干擾的情況下，對(duì)流場(chǎng)的流動(dòng)情形進(jìn)行觀測(cè)。其工作的原理是在需觀測(cè)流場(chǎng)中加入示蹤粒子，并跟蹤流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，CCD（電荷耦合元件）相機(jī)記錄該粒子在流場(chǎng)中某時(shí)刻的光學(xué)成像并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，然后對(duì)粒子圖像進(jìn)行分析處理就可以得到該時(shí)刻的流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，而PIV實(shí)驗(yàn)中實(shí)際測(cè)量的是示蹤粒子的運(yùn)動(dòng)形態(tài)。主要通過(guò)對(duì)大量粒子圖像的處理，從而得到該流場(chǎng)觀測(cè)面的速度、渦量、流線、等速度線等反映該流場(chǎng)特征的各項(xiàng)參數(shù)，由此獲得示蹤粒子來(lái)反映流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和現(xiàn)實(shí)現(xiàn)象。

PIV實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ囊粋€(gè)關(guān)鍵因素為粒子的濃度情況，特別對(duì)于高速的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，示蹤粒子的選擇和布撒直接或間接地影響著粒子濃度。其中，示蹤粒子在流場(chǎng)中的布撒技術(shù)，在PIV實(shí)驗(yàn)中是極其重要的環(huán)節(jié)。示蹤粒子在流場(chǎng)中的運(yùn)行品質(zhì)，直接影響PIV對(duì)被測(cè)流場(chǎng)客觀實(shí)際描述的真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠程度。而示蹤粒子在流場(chǎng)中的運(yùn)行品質(zhì)極大地依賴示蹤粒子布撒的方式。對(duì)同一被測(cè)流場(chǎng)，由于采取不同的示蹤粒子布撒方式，PIV實(shí)驗(yàn)則可能測(cè)出準(zhǔn)度、精度均有相當(dāng)差異的結(jié)果，由此對(duì)被測(cè)流場(chǎng)描述的細(xì)致程度也不相同。

目前，在PIV實(shí)驗(yàn)中有兩種常用的布撒示蹤粒子方式：

第一種方式是：通過(guò)被測(cè)模型內(nèi)部的管路，在模型某些部位向被測(cè)區(qū)域均勻布撒示蹤粒子。此種方式在復(fù)雜流動(dòng)測(cè)量和邊界層測(cè)量中有使用。

第二種方式是：在全流場(chǎng)中均勻布撒示蹤粒子，或者在局部流場(chǎng)中均勻布撒示蹤粒子。這是當(dāng)前PIV測(cè)速最常用的方式。此種方式可由風(fēng)洞的穩(wěn)定段向試驗(yàn)段的局部區(qū)域或者全流場(chǎng)均勻布撒示蹤粒子。但由于布撒管路安置在穩(wěn)定段，距離試驗(yàn)段較近，不可避免地對(duì)試驗(yàn)段流場(chǎng)有一定影響。需要采取一些措施，減少布撒管路對(duì)試驗(yàn)段流場(chǎng)的影響。在回流式風(fēng)洞中，可以由風(fēng)洞的擴(kuò)散段向全流場(chǎng)均勻布撒示蹤粒子。其布撒管路安置在擴(kuò)散段，不會(huì)對(duì)試驗(yàn)段流場(chǎng)產(chǎn)生任何影響，形成較高品質(zhì)的示蹤粒子流，穩(wěn)定均勻地跟隨氣流布滿整個(gè)試驗(yàn)段，流過(guò)被測(cè)區(qū)域，但對(duì)CCD相機(jī)的局部流場(chǎng)拍攝有些影響。

上述兩種方式主要是針對(duì)低速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中投放示蹤粒子時(shí)的操作，而一旦需要進(jìn)行高速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)，高速氣流進(jìn)入被測(cè)流場(chǎng)后會(huì)導(dǎo)致被測(cè)流場(chǎng)內(nèi)示蹤粒子在短時(shí)間內(nèi)被吹飛，從而無(wú)法使得被測(cè)流場(chǎng)內(nèi)始終存在示蹤粒子混合均勻的氣流場(chǎng)，極大程度上影響著PIV實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)度和精度。另外，在PIV實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，CCD相機(jī)等設(shè)備安放完畢后，不能輕易移動(dòng)，否則嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而傳統(tǒng)示蹤粒子的投放用設(shè)備體積較大，不利于隨制隨用。因此，如何合理布撒示蹤粒子，獲得高品質(zhì)的流場(chǎng)圖像稱為PIV實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種攜帶方便，可預(yù)混合、預(yù)保壓，保證所投放示蹤粒子濃度及混合充分均勻的保壓投放裝置。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置，包括帶有保壓腔的罐體，罐體上設(shè)有進(jìn)氣孔和出氣孔，

所述進(jìn)氣孔至少有三個(gè)，各進(jìn)氣孔沿罐體周向均勻布置，各進(jìn)氣孔位于罐體下方；

所述保壓腔內(nèi)壁上設(shè)有自進(jìn)氣孔處延伸出的導(dǎo)氣管，各導(dǎo)氣管的出氣口沿罐體周向且朝同一方向設(shè)置；

進(jìn)氣孔和出氣孔處均設(shè)有閥門。

為了保證罐體內(nèi)的壓力不會(huì)泄露，所以閥門包括有：進(jìn)氣單向閥，安 裝于進(jìn)氣孔處且氣流方向朝向保壓腔內(nèi)；出氣單向閥，安裝于出氣孔處且氣流方向朝向罐體外。而且憑借進(jìn)氣單向閥和出氣單向閥的設(shè)置，就算未及時(shí)關(guān)閉進(jìn)氣孔和出氣孔，保壓腔內(nèi)的高壓氣體都不會(huì)泄露出來(lái)，從而保證該保壓投放裝置的安全、及操作的簡(jiǎn)易。

為了能實(shí)時(shí)獲得保壓腔內(nèi)的壓力情況，所以在所述罐體上設(shè)有用于監(jiān)測(cè)保壓腔內(nèi)部壓力的氣壓表，從而在保壓腔內(nèi)部壓力達(dá)到所需大小時(shí)，在第一時(shí)間結(jié)束對(duì)保壓腔內(nèi)充壓。

為了操作時(shí)的安全，避免因?yàn)槭韬鰧?dǎo)致罐體內(nèi)壓力超過(guò)極限，所以在所述罐體上設(shè)有用于控制保壓腔內(nèi)部壓力的安全閥，而該安全閥的安全閥值可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

為了便于觀察保壓腔內(nèi)示蹤粒子的混合情況，所以在所述罐體上設(shè)有用于觀察保壓腔內(nèi)部情況的觀察窗。