[發明專利]內桿與外筒自轉誘發流體平面流動測量實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201710653540.3
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107389303B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 李子豐;李銀朋;王長進;戚珉;任文明
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01C11/00
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所23118
• 代理人: 曹愛華

1.一種內 桿與外筒自轉誘發流體平面流動測量實驗裝置，其特征在于：這種內桿與外筒自轉誘發流體平面流動測量實驗裝置包括實驗裝置主體、內桿自轉裝置、外筒自轉裝置、PIV測量裝置，實驗裝置主體為框架，內桿自轉裝置包括第一交流電機（12）、第一減速機（2）、內桿，傳動拋光桿（1）的下端固定有機玻璃棒（10）構成內桿，第一減速機（2）通過移動通孔（21）固定在框架的頂板（13）上，第一減速機（2）連接傳動拋光桿（1）；外筒自轉裝置包括第二交流電機、第二減速機（23）、傳動軸（15）、同步帶（6）、外筒，第二減速機（23）固定在框架的底板（8）上，第二減速機（23）連接傳動軸（15），傳動軸（15）垂向設置，傳動軸（15）上端連接第一同步輪（5），第一同步輪（5）與傳動軸（15）過盈配合，第一同步輪（5）通過同步帶（6）與外筒中部外側設置的第二同步輪配合傳動，外筒為有機玻璃管（7），外筒通過上外球面帶座軸承（4）和下外球面帶座軸承（9）固定在實驗裝置主體中，上外球面帶座軸承（4）通過頂絲吊裝在頂板（13）下，下外球面帶座軸承（9）固定在框架的底板（8）上；PIV測量裝置的雙脈沖激光器（16）設置于外筒外側，雙脈沖激光器（16）與有機玻璃棒（10）對應設置，CCD相機（11）置于外筒的正下方，雙脈沖激光器（16）、CCD相機（11）均通過同步控制器（18）連接計算機（19）。

2.根據權利要求1所述的內 桿與外筒自轉誘發流體平面流動測量實驗裝置，其特征在于：所述的實驗裝置主體包括頂板（13）、底板（8），頂板（13）、底板（8）均焊接在四根立柱（3）上，構成四方柱體式框架，頂板（13）上設置有調偏通孔（22），調偏通孔（22）為條形的，調偏通孔（22）的兩側設置有移動通孔（21），移動通孔（21）也為條形的，每個移動通孔（21）的外側設置有螺栓孔（20）；螺栓孔（20）用于固定上外球面帶座軸承（4），移動通孔（21）用于固定第一減速機（2），傳動拋光桿（1）從調偏通孔（22）中穿過。

3.根據權利要求2所述的內 桿與外筒自轉誘發流體平面流動測量實驗裝置，其特征在于：所述的傳動拋光桿（1）上端設有托臺和鍵槽，穿過并懸掛在第一減速機（2）上，傳動拋光桿（1）的下端同心絲扣連接有機玻璃棒（10）。

4.根據權利要求3所述的內 桿與外筒自轉誘發流體平面流動測量實驗裝置，其特征在于：所述的第二同步輪與外筒通過第二同步輪上內置的四個頂絲配合；傳動軸（15）下端設有托臺和鍵槽，穿過并承托在第二減速機（23）上，第二同步輪在同步帶（6）的傳動下帶動外筒旋轉，轉速及旋轉方向由交流電機控制器控制。

5.根據權利要求4所述的內 桿與外筒自轉誘發流體平面流動測量實驗裝置，其特征在于：所述的上外球面帶座軸承（4）、下外球面帶座軸承（9）同軸，且均內置頂絲固定并承受外筒及外筒中液體的重量。

6.一種權利要求4或5所述的內 桿與外筒自轉誘發流體平面流動測量實驗裝置的實驗方法，其特征在于：

1）向外筒內灌注配有粒子的待測液體；

2）調整內桿的偏心距離，并固定；

4）調整雙脈沖激光器（16）的位置，使之打出水平激光，同時穿過外筒和內桿下端的有機玻璃棒（10），調整CCD相機（11）垂直向上拍攝待測平面；

5）調整內桿、外筒自轉方向及轉速；

6）待流場穩定后，打開計算機（19）進行數據采集與分析；

7）實驗結束后，關閉電源；

8）收好CCD相機（11），放掉外筒里的液體。