[發明專利]一種具有CFD仿真系統的流體邊界層分離可視化實驗裝置

在審

• 申請號: 201910709615.4
• 申請日: 2019-08-02
• 公開（公告）號: CN110459076A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 張建平;陳莉莉;朱祥維;王志奇;張彬
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G09B5/02
• 分類號: G09B5/02;G01M10/00;G01N11/00;G01N33/00;G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種具有CFD仿真系統的流體邊界層分離可視化實驗裝置，其特征在于由玻璃裝置組件、實驗臺、進水管道、回水管道、水箱、離心泵、腳輪、計算機控制系統、流體邊界層分離的CFD仿真系統和熒光示蹤儀組成；實驗臺分為兩部分，上部分為上側框架，下部分為空心的長方體框架，玻璃裝置組件通過凹槽安裝在上側框架上，長方體框架上放置水箱、熒光示蹤儀、離心泵、進水管道和回水管道，長方體框架右側利用隔板隔開放置計算機控制系統設備，實驗臺底部安裝腳輪，方便整個裝置移動位置；玻璃裝置組件由圓柱繞流裝置、文丘里與孔板流量計裝置、閘閥裝置和彎管裝置組成，都是由兩塊厚度為10毫米的鋼化玻璃夾著厚度為5毫米的有色塑料，圓柱繞流裝置中有色塑料的形狀是圓柱和不規則柱體，圓柱包括底部繞流圓柱和中部繞流圓柱，底部繞流圓柱等距排布在圓柱繞流裝置底部，中部繞流圓柱排布在圓柱繞流裝置中上部，不規則柱體包括第一底部擋板、第一底部分流柱、中部分流柱、第一側擋板和第一頂部分流柱，第一底部分流柱等距排布在圓柱繞流裝置下部，中部分流柱等距排布在底部繞流圓柱之上，文丘里與孔板流量計裝置中有色塑料的形狀是不規則柱體，不規則柱體包括第二側邊框和第二頂部分流柱，第二側邊框通過對稱排布在文丘里與孔板流量計裝置左右兩側構成文丘里與孔板流量計的曲面，閘閥裝置中有色塑料的形狀是球體和不規則柱體，球體包括繞流球閥，繞流球閥排布在閘閥裝置中部，不規則柱體包括第三底部擋板、第三底部分流柱、第三側邊框和第三頂部分流柱，由第三側邊框和繞流球閥組成閘閥的曲面，彎管裝置中有色塑料的形狀是不規則柱體，不規則柱體包括第四側邊框和第四頂部分流柱，第四側邊框分別排布在彎管裝置上下兩側，構成彎管的曲面，裝置底部都留有出水口和進水口，通過軟管與進水管道和回水管道相連接；計算機控制系統包括計算機主機、顯示屏、壓力傳感器、速度傳感器、電動閥門、壓力傳感器連接線、速度傳感器連接線和電動閥門連接線，計算機主機與壓力傳感器和速度傳感器連接，可在顯示屏上直接讀取實驗中裝置上觀察點的壓力值和速度值，計算機主機與電動閥門的連接可在顯示屏的控制界面上控制玻璃裝置組件的工作狀態，無需手動開啟閥門；流體邊界層分離的CFD仿真系統可以直接查看裝置CFD仿真結果，并與實驗數據進行實時對比；進水管道從水箱出水口開始，連接離心泵，經過管道，管道上連接三通，三通螺紋連接變徑管，進一步地接上電動閥門，變徑管套上軟管，接上裝置中間的進水口，出水管道從裝置的側出水口開始，通過管道分支匯集成一個總管道，回到水箱進水口；熒光示蹤儀安裝在水箱的上部，可觀測水箱水位和水的流動狀態。

2.根據權利要求1所述的一種具有CFD仿真系統的流體邊界層分離可視化實驗裝置，其特征在于所述玻璃裝置組件由有色塑料組成不同的曲面，不同曲面形狀對邊界層分離現象具有不同的影響，圓柱繞流裝置中繞流圓柱塑料較多，可明顯在圓柱曲面上觀測到邊界層分離現象，文丘里與孔板流量計裝置由于第二側邊框間隙一直在變化，流動則一直在改變，可以很明顯地在曲面上觀察到邊界層的形成與分離現象，閘閥裝置由第三側邊框和繞流球閥組成的閘閥曲面，流體經過球閥曲面可明顯觀察到邊界層分離現象，彎管裝置的兩個彎曲處可觀察到明顯的邊界層分離現象，另外有色塑料顏色不同和厚度薄較易觀察到邊界層分離現象。