[實用新型]溫度場、速度場、固體場耦合的實驗系統

有效

• 申請號: 202220975945.5
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN217276795U
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 王澤棟;陽倦成;張年梅;呂澤;倪明玖
• 申請（專利權）人: 中國科學院大學;西安交通大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01N25/20;G01R31/00;G09B23/16;G09B23/18
• 代理公司: 重慶律知誠專利代理事務所(普通合伙) 50281
• 代理人: 殷興旺;王俊超

本實用新型提供一種溫度場、速度場、固體場耦合的實驗系統，用于解決現有技術中溫度場、速度場、固體場的“熱?流?固”強耦合問題，包括：透明實驗段，換熱系統和水泵，所述透明實驗段、所述換熱系統和所述水泵通過管道連接形成循環系統，所述透明實驗段包括透明流體腔、加熱系統和擾流組件，所述透明流體腔內部用于供流體流通，所述加熱系統用于對所述透明流體腔內的流體進行加熱，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，所述擾流組件用于增強所述透明流體腔的熱對流來實現增強換熱，所述換熱系統用于對所述透明流體腔的液體進行換熱冷卻。

技術領域

本實用新型涉及熱流固耦合領域，特別是涉及一種溫度場、速度場、固體場耦合的實驗系統。

背景技術

目前尚未有可實現同時測量溫度場、速度場、固體場的耦合系統，特別是溫度場、速度場、固體場的“熱-流-固”強耦合系統。現有對“熱-流-固”強耦合系統測量的相關技術和存在缺點：通過PIV(Partical Image Velocimetry：粒子圖像處理技術)僅能獲得流場的速度矢量圖但無法實時識別柔性體變形來得到固體場，溫度場測量中接觸式測量會改變流場導致溫度場隨之變化，且傳統的非接觸測溫大多為表面溫度，無法得到流動實時的截面溫度分布，且難以實現非接觸式測量下溫度和速度場的同時獲得。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種溫度場、速度場、固體場耦合的實驗系統，用于解決現有技術中強流下固體場、速度場、溫度場耦合的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種溫度場、速度場、固體場耦合的實驗系統，包括透明實驗段，換熱系統和水泵，所述透明實驗段、所述換熱系統和所述水泵通過管道連接形成循環系統，所述透明實驗段包括透明流體腔、加熱系統和擾流組件，所述透明流體腔內部用于供流體流通，所述加熱系統用于對所述透明流體腔內的流體進行加熱，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，所述擾流組件用于增強所述透明流體腔的熱對流來實現增強換熱，所述換熱系統用于對所述透明流體腔的液體進行換熱冷卻。

可選地，所述透明流體腔由亞克力材料或者透明玻璃材料構成。

可選地，所述加熱系統包括導熱件、發熱件和直流穩壓電源，所述發熱件和所述直流穩壓源電連接形成通電回路，所述導熱件用于將所述發熱件的熱量傳遞給所述透明流體腔內的流體。

可選地，所述導熱件上為刻有均勻溝槽的銅板，所述發熱件置于所述銅板溝槽內。

可選地，還包括測溫元件，所述測溫元件用于所述透明流體腔內的流體內部溫度及所述導熱件與流體接觸表面的溫度。

可選地，所述擾流組件在所述透明流體腔內可更換。

可選地，所述柔性件和所述剛性件可拆卸連接。

可選地，所述換熱系統包括換熱器和制冷裝置，所述換熱器與所述換熱板通過導管相連。

可選地，還包括流量計和閥門，所述流量計在所述透明實驗段進口處，所述閥門用于控制所述透明流體腔內流量。

可選地，所述流量計為非接觸式流量計，所述非接觸式流量計用于測量所述透明流體腔內流量。

如上所述，本實用新型的實現溫度場、速度場、固體場耦合的實驗系統，至少具有以下有益效果：

1.在所述透明實驗段內流體通過所述水泵達到預定壓力，經過所述流量計測得流量，并由所述換熱系統達到預定流體溫度，通過所述加熱系統吸收熱量，由于所述擾流系統的對流增強作用，使得所述流體在透明實驗腔內形成“熱-流-固”強耦合，在所述換熱系統釋放熱量形成循環系統；

2.所述透明流體腔由亞克力或者透明玻璃材料構成，使得“熱-流-固”耦合作用下的溫度場、速度場、固體場能同時被測量；