專利名稱：測量激波加載固定顆粒群非穩(wěn)態(tài)力的傳感器固定裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測量力的實驗裝置，尤其是涉及ー種測量激波加載固定顆粒群非穩(wěn)態(tài)カ的傳感器固定裝置。
背景技術：
超聲速氣相流場中的氣固兩相流現象在醫(yī)療、流體機械、環(huán)保和航空航天等多個領域中具有重要的應用，例如粉末藥物的無針注射、燃氣輪機葉柵中的固體顆粒沖蝕、熱加エエ藝中的超音速冷噴涂、粉末滅火、含塵燃氣的超聲速分離、再入式飛行器的表面沖擊溶蝕模擬等。激波管是超聲速氣相流場的發(fā)生裝置之一，其通道內部的流動形式為存在運動激波的非穩(wěn)態(tài)氣固兩相流場，涉及氣、固兩相間以及固體顆粒間的相互作用等問題。對這類復雜的流動現象的研究，必須考慮多種動力學的相互作用，相關研究也具有顯著的工程應用和學術價值。國內外雖然做過很多研究，但是都基本采用簡化的單球阻力系數模型且簡化帶來的誤差合理性也沒有有效的實驗驗證，此外還有種種的不足。針對這些不足我們設計了一套實驗來研究，以便得出顆粒群阻力系數模型。在實驗中需要在裝載室內部固定顆粒群，因此按鋼球的不同排布方式給鋼球開小孔，并用高強度的細金屬絲將若干球穿連，一起固定在壁面上均勻布置一定數量小孔的裝載室內部。此處稱固定的鋼球顆粒群稱為球陣模型。實驗中需要利用動態(tài)壓力傳感器對球陣模型的非穩(wěn)態(tài)受カ直接測量，這是本實驗的重點和難點，也涉及到所建立的顆粒群阻力系數模型能否客觀的反映顆粒群受カ和運動，然而如何利用動態(tài)壓カ傳感器實現球陣模型所受非穩(wěn)態(tài)カ的測量是一個亟待解決的問題。

發(fā)明內容
針對上述背景技術中所述的實驗中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種測量激波加載固定顆粒群非穩(wěn)態(tài)カ的傳感器固定裝置。為實現上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是
本發(fā)明包括底座和籠狀支架兩部分，其中
1)底座包括底座上蓋板、底座墊板和底座下蓋板；底座上蓋板和底座下蓋板間用底座墊板連成一體；
2)籠狀支架包括籠狀支架頂蓋、籠狀支架底蓋、四根連接桿和傳感器螺紋連接環(huán)；等距分布四根連桿穿過固定底座上蓋板后，將籠狀支架頂蓋與位于底座上蓋板下面的籠狀支架底蓋固連成一體，壓カ傳感器的一端穿過固定底座上蓋板中心孔后直至籠狀支架底蓋，通過傳感器螺紋連接環(huán)在底座上蓋板下端面鎖緊，壓カ傳感器的一端與籠狀支架底蓋內孔間充有油液，壓カ傳感器與高速數據采集系統(tǒng)相連。本發(fā)明具有的有益效果是
本發(fā)明固定好傳感器后可以方便的測各種球陣模型所受激波作用的非穩(wěn)態(tài)力，實現了在激波加載固定顆粒群實驗中壓カ傳感器的固定，可以對固定顆粒群所受非穩(wěn)態(tài)カ直接測量方便了開展以后的實驗工作


圖I是傳感器固定裝置的整體結構圖。圖2是圖I中籠狀支架A的放大示意圖。圖3是激波管實驗的總體布置圖。圖4是圖I中底座上蓋板I的俯視圖。圖5是圖I中底座墊板2的側視圖。圖6是圖I中底座下蓋板3的俯視圖。圖7是圖2中傳感器螺紋連接環(huán)8的放大主視圖。圖8、圖9分別是圖2中籠狀支架底蓋5的主視圖和俯視圖。圖10是圖2中籠狀支架頂蓋4的俯視圖。圖11是圖3中固定夾18的結構圖。圖中1、底座上蓋板，2、底座墊板，3、底座下蓋板，4、籠狀支架頂蓋，5、籠狀支架底蓋，6、連接桿，7、壓カ傳感器，8、傳感器螺紋連接環(huán)，9、探頭，10、試驗段，11、高速數據采集系統(tǒng)，12、動態(tài)測カ計，13、傳感器固定裝置，14、高壓氣瓶，15、被驅動段，16、鋁制膜片固定處，17、驅動段，18、固定夾，19、激波管臺架，20、螺紋孔，21、等距分布的四個孔。
具體實施例方式下面結合附圖和實例對本發(fā)明做進ー步說明。如圖I、圖2所示，本發(fā)明包括底座和籠狀支架兩部分，其中底座包括底座上蓋板I、底座墊板2和底座下蓋板3，其中底座墊板2和底座下蓋板3的結構如圖5、圖6所示；籠狀支架包括籠狀支架頂蓋4、籠狀支架底蓋5、連接桿6和傳感器螺紋連接環(huán)8 (其結構如圖7所示)，其中連接桿6是全螺紋的；四塊底座墊板2的兩側都分別開有螺紋孔，底座上蓋板I和底座下蓋板3也分別對應的開有螺紋孔，將這三個部件用螺栓連接成整體；將壓カ傳感器7旋緊到底座上蓋板I中心的螺紋孔20里，如圖4所示；然后將傳感器螺紋連接環(huán)8旋到底座上蓋板I下面的壓カ傳感器7的螺紋段，然后四根全螺紋連接桿6穿過底座上蓋板I的等距分布的四個孔21后，將籠狀支架頂蓋4和籠狀支架底蓋5連接成一體，并在籠狀支架底蓋5的內環(huán)凸臺與壓カ傳感器7之間封有油液，其中籠狀支架底蓋5的結構如圖8、圖9所示，籠狀支架頂蓋4的結構如圖10所示。然后將裝配完成的裝置安放到激波管的試驗段10下方的臺架上，并用四個固定夾18 (其結構如圖11所示)將裝置底座下蓋板3和激波管臺架19固定在一起，如圖3所示；將一根金屬絲的始端穿過試驗段10壁面上的小孔，將球陣模型固定在試驗段10內部后，把金屬絲末端打結固定于試驗段10壁面上，而金屬絲始端穿出試驗段10壁面下方的小孔后，再穿過位于試驗段10垂直下方的籠狀支架頂蓋4中間的小孔，然后拉緊固定；而后將壓カ傳感器7連接到高速數據采集系統(tǒng)11上，再將動態(tài)測カ計12的探頭直接接觸球陣模型，如圖3所示，此時給球陣模型一個動態(tài)的軸向力，動態(tài)測カ計12和高速數據采集系統(tǒng)11會同時采集到信號，因為動態(tài)測カ計12得到的是球陣模型的軸向受力信號，而高速數據采集系統(tǒng)11得到的是傳感器的壓カ信號；如果得到的兩種信號都以有坐標系的曲線形式表示，便可以通過對比這兩條曲線而確定球陣模型所受的非穩(wěn)態(tài)カ與高速數據采集系統(tǒng)采集到的信號的關系，完成標定。本發(fā)明主要用鋼鐵材料做成，其中傳感器螺紋連接環(huán)、籠狀支架頂蓋和籠狀支架底蓋以及全螺紋連接桿用不銹鋼材料制作。實驗中的具體應用
接下來，便可以進行激波加載固定顆粒群的實驗，完成對固定顆粒群所受激波作用的非穩(wěn)態(tài)カ的測量
實驗中所用到的激波管的結構如圖3所示，15為被驅動段；17為驅動段；10是激波管中的試驗段，用有機玻璃管做成，便于觀察，球陣模型便固定在試驗段10的內部；16處夾固鋁制膜片，將驅動段和被驅動段分隔開。將高壓氣瓶14中的氮氣充到激波管的驅動段17，壓強達到一定數值后破膜產生超音速氣流并產生激波，球陣模型由于受到激波施加的非穩(wěn)態(tài)カ的作用而產生一定的軸向位移，同時拉緊高強度細金屬絲，再通過裝置拉緊籠狀支架底蓋5，使油液受到壓緊カ的作用，然后壓力信號被傳感器接收并輸出到高速數據采集系統(tǒng)11上。根據已經標定好的球陣模型的受カ與高速數據采集系統(tǒng)11采集到的信號的關系，便 可以確定球陣模型所受到的非穩(wěn)態(tài)カ的大小。用該方法直接測量顆粒的受カ值，具有操作簡單方便的優(yōu)點。
權利要求
1.ー種測量激波加載固定顆粒群非穩(wěn)態(tài)カ的傳感器固定裝置，其特征在于包括底座和籠狀支架兩部分，其中 .1)底座包括底座上蓋板(I)、底座墊板(2)和底座下蓋板(3);底座上蓋板(I)和底座下蓋板(3)間用底座墊板(2)連成一體； .2)籠狀支架包括籠狀支架頂蓋(4)、籠狀支架底蓋(5)、四根連接桿(6)和傳感器螺紋連接環(huán)(8);等距分布四根連桿￠)穿過固定底座上蓋板(I)后，將籠狀支架頂蓋(4)與位于底座上蓋板(I)下面的籠狀支架底蓋(5)固連成一體，壓カ傳感器(7)的一端穿過固定底座上蓋板(I)中心孔后直至籠狀支架底蓋(5)，通過傳感器螺紋連接環(huán)(8)在底座上蓋板(I)下端面鎖緊，壓カ傳感器(7)的一端與籠狀支架底蓋(5)內孔間充有油液，壓カ傳感器(7)與高速數據采集系統(tǒng)(11)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量激波加載固定顆粒群非穩(wěn)態(tài)力的傳感器固定裝置。包括底座和籠狀支架；底座由底座上蓋板和底座下蓋板并用底座墊板連成一體；籠狀支架包括籠狀支架頂蓋、籠狀支架底蓋、四根連接桿和傳感器螺紋連接環(huán)；等距分布四根連桿穿過固定底座上蓋板后，將籠狀支架頂蓋與位于底座上蓋板下面的籠狀支架底蓋固連成一體，壓力傳感器的一端穿過固定底座上蓋板中心孔后直至籠狀支架底蓋，通過傳感器螺紋連接環(huán)在底座上蓋板下端面鎖緊，壓力傳感器的一端與籠狀支架底蓋內孔間充有油液，壓力傳感器與高速數據采集系統(tǒng)相連。本發(fā)明可方便的測各種球陣模型所受激波作用的非穩(wěn)態(tài)力，實現在激波加載固定顆粒群實驗中壓力傳感器的固定。
文檔編號G01L9/00GK102620880SQ20121009120
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權日2012年3月31日
發(fā)明者亓洪訓, 張?zhí)O, 施紅輝, 章利特 申請人:浙江理工大學