[發明專利]一種用于粒子圖像測速的脈沖射流沖擊旋轉壁面的實驗裝置及其測速方法

在審

• 申請號: 201910340176.4
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN109974972A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 王川;張穎翀;成立;陳欣欣;羅燦
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01P5/20
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

1.一種用于粒子圖像測速的脈沖射流沖擊旋轉壁面的實驗裝置，其特征是：包括脈沖射流系統、旋轉壁面系統和PIV測量系統；

所述脈沖射流系統包括蓄水池（1）、磁力泵（2）、流量計（3）、閘閥（4）、脈沖發射器（5）、連接軟管（6）、圓形銅管（7），蓄水池（1）依次經磁力泵（2）、流量計（3）、閘閥（4）、脈沖發射器（5）、連接軟管（6）與圓形銅管（7）貫通連接；

所述旋轉壁面系統包括變頻器（12）、電機（13）、軸（14）、圓盤（18）, 變頻器（12）、電機（13）固定于支撐架上，且變頻器（12）與電機（13）電連接，所述軸（14）的一端與電機（13）的動力輸出軸固定，另一端與圓盤（18）固定；電機（13）通過變頻器（12）連接到電源上，并通過軸（14）與圓盤（18）相連，電機（13）動力輸出軸的旋轉帶動軸（14）的旋轉，軸（14）的旋轉帶動圓盤（18）旋轉，圓盤（18）保持水平；

所述PIV測量系統包括外方內圓水槽（17）、片光源（8）、激光器（9）、CCD相機（19）、同步儀（10）、計算機（11），片光源（8）、激光器（9）、同步儀（10）、CCD相機（19）、計算機（11）依次連接；

所述外方內圓水槽（17）與圓盤（18）保持同心，外方內圓水槽（17）包括圓形水槽及方形水槽，圓形水槽粘在方形水槽內部，圓形水槽的高度小于方形水槽的高度，圓形水槽、方形水槽均為透明狀，所述方形水槽的上部設有溢水口（20），溢水口（20）外接有溢水管，溢水管一端與溢水口（20）貫通連接，另一端置于蓄水池（1）上部；

所述圓形銅管（7）與外方內圓水槽（17）相互固定，圓形銅管（7）穿過外方內圓水槽（17）底面，與外方內圓水槽（17）同心，并相互固定，且圓形銅管（7）豎直設置；圓形銅管（7）一端與連接軟管（6）貫通，另一端伸于外方內圓水槽（17）的圓形水槽內，所述圓盤（18）置于外方內圓水槽（17）的圓形水槽內，且位于圓形銅管（7）上方；

所述片光源（8）設置于外方內圓水槽（17）外的一側，CCD相機（19）設置于外方內圓水槽（17）的另一側；

還設有架子（16），架子（16）上設有底座（15），底座（15）可沿架子（16）上下滑動；所述圓形銅管（7）、外方內圓水槽（17）均置于架子（16）上的底座（15）上；所述底座（15）的四角設有底座圓孔，架子（16）上等距分布著大小和位置與底座（15）的四角的底座圓孔相對應的架子圓孔；底座（15）升降后，通過圓柱插銷穿過架子（16）上的架子圓孔和底座（15）四角的底座圓孔，使底座（15）固定于架子（16）上，確定圓形銅管（7）出口到圓盤（18）壁面的不同沖擊距離。

2.根據權利要求1所述的一種用于粒子圖像測速的脈沖射流沖擊旋轉壁面的實驗裝置，其特征是：架子（16）上設有滑桿，底座（15）上設有與滑桿相匹配的滑孔，滑孔套于滑桿上，底座（15）沿滑桿上下滑動，帶動底座（15）沿架子（16）上下滑動；所述架子圓孔設置于滑桿上。

3.根據權利要求1所述的一種用于粒子圖像測速的脈沖射流沖擊旋轉壁面的實驗裝置，其特征是：所述脈沖發射器（5）用于形成不同頻率的脈沖射流。

4.根據權利要求1所述的一種用于粒子圖像測速的脈沖射流沖擊旋轉壁面的實驗裝置，其特征是：所述外方內圓水槽（17）的圓形水槽、方形水槽均采用有機玻璃制造，且方形水槽與圓形水槽之間充滿水，可以有效減少激光折射帶來的誤差。

5.根據權利要求1所述的一種用于粒子圖像測速的脈沖射流沖擊旋轉壁面的實驗裝置，其特征是：所述外方內圓水槽（17）上方形水槽的底部設有排水閥，排水閥的進水口與方形水槽內貫通，排水閥的出水口連接排水管（21），排水管（21）一端與排水閥的出水口貫通連接，另一端置于蓄水池（1）上部，打開排水閥，排水管（21）與方形水槽貫通，方形水槽內的水可全部依次經排水閥、排水管（21）流入蓄水池（1）；關閉排水閥，水無法經排水閥、排水管（21）流入蓄水池（1）。