[發(fā)明專(zhuān)利]多物理場(chǎng)同時(shí)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210442227.6
• 申請(qǐng)日: 2022-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114719912B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王澤棟;張年梅;陽(yáng)倦成;呂澤;倪明玖
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大學(xué);西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01D21/02
• 分類(lèi)號(hào): G01D21/02
• 代理公司: 重慶律知誠(chéng)專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 50281
• 代理人: 殷興旺;王俊超

本發(fā)明提供一種多物理場(chǎng)同時(shí)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與測(cè)量方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、固體場(chǎng)的耦合及同時(shí)測(cè)量的問(wèn)題，包括：耦合系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)；耦合系統(tǒng)包括：透明實(shí)驗(yàn)段，換熱系統(tǒng)和水泵，透明實(shí)驗(yàn)段、換熱系統(tǒng)和水泵通過(guò)管道連接形成循環(huán)系統(tǒng)，透明實(shí)驗(yàn)段包括透明流體腔、加熱系統(tǒng)和擾流組件，加熱系統(tǒng)用于對(duì)透明流體腔內(nèi)的流體進(jìn)行加熱，擾流組件包括剛性件和柔性件，柔性件連接在剛性件上，換熱系統(tǒng)包括換熱器和制冷裝置；測(cè)量系統(tǒng)包括：流體測(cè)溫系統(tǒng)、流體測(cè)速系統(tǒng)和固體形變場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，分別用于同時(shí)測(cè)量熱流固耦合作用下的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、固體場(chǎng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱流固多場(chǎng)耦合領(lǐng)域，特別是涉及多物理場(chǎng)同時(shí)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與測(cè)量方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有專(zhuān)利CN201320544155.2提供一種測(cè)試熱流固多場(chǎng)耦合實(shí)驗(yàn)裝置，其針對(duì)的是在不同溫度、速度、擾流物體等多場(chǎng)耦合條件下的測(cè)試，未能實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)部熱流固耦合作用下管道內(nèi)部的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、固體形變場(chǎng)同時(shí)測(cè)量，目前尚未有固體變形場(chǎng)、速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)多場(chǎng)同時(shí)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和測(cè)量方法，特別是熱浮力效應(yīng)明顯下固體變形場(chǎng)、速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)的耦合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及測(cè)量方法。

現(xiàn)有對(duì)“熱流固”多場(chǎng)耦合系統(tǒng)測(cè)量的相關(guān)技術(shù)和存在缺點(diǎn)：通過(guò)PIV（ParticalImage Velocimetry：粒子圖像處理技術(shù)）僅能獲得流場(chǎng)的速度矢量圖，無(wú)法實(shí)時(shí)獲取顆粒以外物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)得到固體變形場(chǎng)，溫度場(chǎng)測(cè)量中接觸式測(cè)量會(huì)改變流場(chǎng)導(dǎo)致溫度場(chǎng)隨之變化，且傳統(tǒng)的非接觸測(cè)溫大多為表面溫度非流場(chǎng)內(nèi)部溫度。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種多物理場(chǎng)同時(shí)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與測(cè)量方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中熱流固多場(chǎng)耦合作用下溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、固體場(chǎng)無(wú)法同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量的問(wèn)題，并通過(guò)圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)流固耦合場(chǎng)圖像，使得研究流固耦合相互作用的問(wèn)題變得更加方便和直觀。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種可實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)同時(shí)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括：透明實(shí)驗(yàn)段，換熱系統(tǒng)和水泵，所述透明實(shí)驗(yàn)段、所述換熱系統(tǒng)和所述水泵通過(guò)管道連接形成循環(huán)系統(tǒng)，所述透明實(shí)驗(yàn)段包括透明流體腔、加熱系統(tǒng)和擾流組件，所述透明流體腔內(nèi)部用于供流體流通，所述加熱系統(tǒng)用于對(duì)所述透明流體腔內(nèi)的流體進(jìn)行加熱，所述擾流組件包括剛性件和柔性件，所述柔性件連接在所述剛性件上，所述擾流組件用于對(duì)所述透明流體腔內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行干擾，所述換熱系統(tǒng)用于對(duì)所述透明流體腔的液體進(jìn)行換熱；

所述測(cè)量系統(tǒng)包括：流體測(cè)溫系統(tǒng)、流體測(cè)速系統(tǒng)和固體形變場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)；

所述流體測(cè)溫系統(tǒng)包括：熒光劑、連續(xù)激光儀和第一高速相機(jī)，所述熒光劑與所述透明流體腔內(nèi)流體均勻混合，所述連續(xù)激光儀用于誘導(dǎo)所述透明流體腔內(nèi)的所述熒光劑發(fā)光，所述高速相機(jī)用于拍攝所述透明流體腔內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

所述流體測(cè)速系統(tǒng)包括：示蹤粒子、雙脈沖激光儀和第二高速相機(jī)，所述示蹤粒子與所述透明流體腔內(nèi)流體均勻混合，所述雙脈沖激光儀用于照射所述透明流體腔內(nèi)示蹤粒子，所述第一高速相機(jī)用于拍攝所述透明流體腔內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

所述固體形變場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)包括：光源和所述第二高速相機(jī)，所述光源用于給拍攝所述透明流體腔內(nèi)流體在“熱流固”耦合作用下固體形變場(chǎng)提供光源。

可選的，所述透明流體腔由亞克力材料或者透明玻璃材料構(gòu)成。

可選的，所述加熱系統(tǒng)包括導(dǎo)熱件、發(fā)熱件和直流穩(wěn)壓電源，所述發(fā)熱件和所述直流穩(wěn)壓電源電連接形成通電回路，所述導(dǎo)熱件用于將所述發(fā)熱件的熱量傳遞給所述透明流體腔內(nèi)的流體。

可選的，還包括測(cè)溫元件，所述測(cè)溫元件用于所述透明流體腔內(nèi)的流體內(nèi)部溫度及所述導(dǎo)熱件與流體接觸表面的溫度。

可選的，所述剛性件在所述透明流體腔內(nèi)可更換。

可選的，所述柔性件和所述剛性件可拆卸連接。