[發明專利]一種可視化閥門流場-壓力脈動耦合測量實驗系統

在審

• 申請號: 202011284158.8
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112504660A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 譚思超;周鵬;王爽;盧瑞博;陳明鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01M13/003
• 分類號: G01M13/003;G01M10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種可視化閥門流場?壓力脈動耦合測量實驗系統，包括可視化循環回路與脈動壓力采集及光路系統，脈動壓力采集及光路系統包括光源、濾光片、高頻脈動壓力傳感器、反射平面鏡、高速攝像機、計算機、數據采集系統；平面反光鏡將激光光源打在閥門底部，高速攝像機設置在閥門的正面，濾光片設置在高速攝像機與閥門之間，通用數據采集系統、高速攝像機連接在同一計算機。本發明通過同步控制器控制相機與采集系統同步觸發，充分保證了在耦合測量工程中的同步性；本發明針對閥門的結構特點巧妙利用平面反光鏡設計光路，同時根據閥門特點進行相適應的壓力測孔開孔方式，避免了對于流場拍攝的影響同時更加準確獲得內部脈動壓力。

技術領域

本發明提供的是一種可視化閥門流場-壓力脈動耦合測量實驗系統，主要應用于閥門內部復雜流場-脈動壓力場的耦合測量，在不同流動工況下展開閥門內部流場特性及壓力脈動特性研究，主要涉及到流體力學、光學、信號采集、核安全等技術領域。

背景技術

閥門是現代工業中進行起到流體傳動與控制作用的裝置之一，隨著科學技術的進步，閥門的應用范圍越來越廣，人們也越來越重視閥門運行的經濟性與安全性。閥門內部工質流動是一種極其復雜的復合運動，閥門性能的好壞在很大程度上取決于內部流動情況，此外，內部流體引發的高頻壓力脈動會產生噪聲，進而引起閥體振動，并通過管路向外傳播，嚴重時會損壞閥門以及管路系統。因此，進行閥門內部流場的流動特性與壓力脈動特性研究，將對于改進閥門結構設計、提高運行效率、節能降噪具有極其重大的意義。目前已有的可視化測量系統雖可實現閥門流場的全場測量，但仍存在以下不足：第一、由于采用脈沖激光和跨幀相機組合，受限于脈沖激光的工作原理，無法實現流場時序上的連續測量；第二、由于閥門邊界處的特殊性，在此處容易引起強烈反光，導致閥門邊界流場無法準確測量；第三、無法實現流場特性與壓力脈動特性的同步測量，同時缺乏壓力脈動測量的實際經驗；因此有必要設計一種可視化閥門流場-壓力脈動同步耦合測量系統，實現閥門流場特性與壓力脈動特性準確、方便的同步測量。

發明內容

本發明的目的是為了很好得獲取流場流動信息與壓力脈動信息而提供一種可視化閥門流場-壓力脈動耦合測量實驗系統。

本發明的目的是這樣實現的：

一種可視化閥門流場-壓力脈動耦合測量實驗系統，包括可視化循環回路與脈動壓力采集及光路系統，可視化循環回路包括循環水箱、工質水箱、染色劑水箱、換熱器、主閥、電磁流量計、立式離心泵、變頻器、過濾器、排水箱、三通閥門、排氣閥、透明閥門、入口壓力表、出口壓力表、溫度計；透明閥門入水口通過管路與進口壓力表、排氣閥、三通閥門一的右端口依次相連接，三通閥門一左端口通過管路與過濾器、立式離心泵、主閥、循環水箱下出水口依次相連接，立式離心泵通過線路與遠端變頻器相連，三通閥門一上端口與排水箱相連接，透明閥門出水口通過管路與出口壓力表、三通閥門二右端口相連接，三通閥門二右端口通過管路與電磁流量計相連接，電磁流量計通過管路伸入循環水箱，三通閥門二下端口通過管路與排水箱相連接，循環水箱內部靠近下出口附近設有換熱器，工質水箱出水口通過管路與染色劑水箱出水口連接，循環水箱上端進水口通過管路與工質水箱與染色劑水箱出水口相連接，循環水箱左端進水口、染色劑水箱出水口以及工質水箱出水口處均設置有調節閥；脈動壓力采集及光路系統包括光源、濾光片、高頻脈動壓力傳感器、反射平面鏡、高速攝像機、計算機、數據采集系統；平面反光鏡將激光光源打在閥門底部，高速攝像機設置在閥門的正面，濾光片設置在高速攝像機與閥門之間，通用數據采集系統、高速攝像機連接在同一計算機。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：