用于piv實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置，包括帶有保壓腔的罐體，罐體上設(shè)有進(jìn)氣孔和出氣孔，所述進(jìn)氣孔至少有三個(gè)，各進(jìn)氣孔沿罐體周向均勻布置，各進(jìn)氣孔位于罐體下方，所述保壓腔內(nèi)壁上設(shè)有自進(jìn)氣孔處延伸出的導(dǎo)氣管，各導(dǎo)氣管的出氣口沿罐體周向且朝同一方向設(shè)置；進(jìn)氣孔和出氣孔處均設(shè)有閥門。本發(fā)明主要在常規(guī)PIV實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用，不僅操作簡(jiǎn)單，而且結(jié)構(gòu)小巧，隨制隨用，可在A地點(diǎn)制備完畢后，通過(guò)手提方式攜帶至B地點(diǎn)儲(chǔ)存或?qū)嶒?yàn)用，從而解決空壓機(jī)體積太大造成實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的浪費(fèi)，以及空壓機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的噪音污染等問(wèn)題。本發(fā)明還涉及一種用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置操作方法。
【專利說(shuō)明】用于Pl V實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種保壓投放裝置，尤其是一種用于Piv實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置。本發(fā)明還涉及一種保壓投放裝置操作方法，尤其是一種用于Piv實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置操作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]PIV (粒子圖像測(cè)速)技術(shù)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型流動(dòng)測(cè)量及顯示技術(shù)，在對(duì)流場(chǎng)不產(chǎn)生干擾的情況下，對(duì)流場(chǎng)的流動(dòng)情形進(jìn)行觀測(cè)。其工作的原理是在需觀測(cè)流場(chǎng)中加入示蹤粒子，并跟蹤流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，CCD (電荷耦合元件)相機(jī)記錄該粒子在流場(chǎng)中某時(shí)刻的光學(xué)成像并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，然后對(duì)粒子圖像進(jìn)行分析處理就可以得到該時(shí)刻的流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，而PIV實(shí)驗(yàn)中實(shí)際測(cè)量的是示蹤粒子的運(yùn)動(dòng)形態(tài)。主要通過(guò)對(duì)大量粒子圖像的處理，從而得到該流場(chǎng)觀測(cè)面的速度、渦量、流線、等速度線等反映該流場(chǎng)特征的各項(xiàng)參數(shù)，由此獲得示蹤粒子來(lái)反映流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和現(xiàn)實(shí)現(xiàn)象。
[0003]PIV實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ囊粋€(gè)關(guān)鍵因素為粒子的濃度情況，特別對(duì)于高速的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，示蹤粒子的選擇和布撒直接或間接地影響著粒子濃度。其中，示蹤粒子在流場(chǎng)中的布撒技術(shù)，在PIV實(shí)驗(yàn)中是極其重要的環(huán)節(jié)。示蹤粒子在流場(chǎng)中的運(yùn)行品質(zhì)，直接影響PIV對(duì)被測(cè)流場(chǎng)客觀實(shí)際描述的真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠程度。而示蹤粒子在流場(chǎng)中的運(yùn)行品質(zhì)極大地依賴示蹤粒子布撒的方式。對(duì)同一被測(cè)流場(chǎng)，由于采取不同的示蹤粒子布撒方式，Piv實(shí)驗(yàn)則可能測(cè)出準(zhǔn)度、精度均有相當(dāng)差異的結(jié)果，由此對(duì)被測(cè)流場(chǎng)描述的細(xì)致程度也不相同。
[0004]目前，在PIV實(shí)驗(yàn)中有兩種常用的布撒示蹤粒子方式:
[0005]第一種方式是:通過(guò)被測(cè)模型內(nèi)部的管路，在模型某些部位向被測(cè)區(qū)域均勻布撒示蹤粒子。此種方式在復(fù)雜流動(dòng)測(cè)量和邊界層測(cè)量中有使用。
[0006]第二種方式是:在全流場(chǎng)中均勻布撒示蹤粒子，或者在局部流場(chǎng)中均勻布撒示蹤粒子。這是當(dāng)前PIV測(cè)速最常用的方式。此種方式可由風(fēng)洞的穩(wěn)定段向試驗(yàn)段的局部區(qū)域或者全流場(chǎng)均勻布撒示蹤粒子。但由于布撒管路安置在穩(wěn)定段，距離試驗(yàn)段較近，不可避免地對(duì)試驗(yàn)段流場(chǎng)有一定影響。需要采取一些措施，減少布撒管路對(duì)試驗(yàn)段流場(chǎng)的影響。在回流式風(fēng)洞中，可以由風(fēng)洞的擴(kuò)散段向全流場(chǎng)均勻布撒示蹤粒子。其布撒管路安置在擴(kuò)散段，不會(huì)對(duì)試驗(yàn)段流場(chǎng)產(chǎn)生任何影響，形成較高品質(zhì)的示蹤粒子流，穩(wěn)定均勻地跟隨氣流布滿整個(gè)試驗(yàn)段，流過(guò)被測(cè)區(qū)域，但對(duì)CXD相機(jī)的局部流場(chǎng)拍攝有些影響。
[0007]上述兩種方式主要是針對(duì)低速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中投放示蹤粒子時(shí)的操作，而一旦需要進(jìn)行高速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)，高速氣流進(jìn)入被測(cè)流場(chǎng)后會(huì)導(dǎo)致被測(cè)流場(chǎng)內(nèi)示蹤粒子在短時(shí)間內(nèi)被吹飛，從而無(wú)法使得被測(cè)流場(chǎng)內(nèi)始終存在示蹤粒子混合均勻的氣流場(chǎng)，極大程度上影響著PIV實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)度和精度。另外，在Piv實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，CCD相機(jī)等設(shè)備安放完畢后，不能輕易移動(dòng)，否則嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而傳統(tǒng)示蹤粒子的投放用設(shè)備體積較大，不利于隨制隨用。因此，如何合理布撒不蹤粒子，獲得聞品質(zhì)的流場(chǎng)圖像稱為PIV實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種攜帶方便，可預(yù)混合、預(yù)保壓，保證所投放示蹤粒子濃度及混合充分均勻的保壓投放裝置。
[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種攜帶方便，可預(yù)混合、預(yù)保壓，保證所投放示蹤粒子濃度及混合充分均勻的保壓投放裝置操作方法。
[0010]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置，包括帶有保壓腔的罐體，罐體上設(shè)有進(jìn)氣孔和出氣孔，
[0011]所述進(jìn)氣孔至少有三個(gè)，各進(jìn)氣孔沿罐體周向均勻布置，各進(jìn)氣孔位于罐體下方；
[0012]所述保壓腔內(nèi)壁上設(shè)有自進(jìn)氣孔處延伸出的導(dǎo)氣管，各導(dǎo)氣管的出氣口沿罐體周向且朝同一方向設(shè)置；
[0013]進(jìn)氣孔和出氣孔處均設(shè)有閥門。
[0014]為了保證罐體內(nèi)的壓力不會(huì)泄露，所以閥門包括有:進(jìn)氣單向閥，安裝于進(jìn)氣孔處且氣流方向朝向保壓腔內(nèi)；出氣單向閥，安裝于出氣孔處且氣流方向朝向罐體外。而且憑借進(jìn)氣單向閥和出氣單向閥的設(shè)置，就算未及時(shí)關(guān)閉進(jìn)氣孔和出氣孔，保壓腔內(nèi)的高壓氣體都不會(huì)泄露出來(lái)，從而保證該保壓投放裝置的安全、及操作的簡(jiǎn)易。
[0015]為了能實(shí)時(shí)獲得保壓腔內(nèi)的壓力情況，所以在所述罐體上設(shè)有用于監(jiān)測(cè)保壓腔內(nèi)部壓力的氣壓表，從而在保壓腔內(nèi)部壓力達(dá)到所需大小時(shí)，在第一時(shí)間結(jié)束對(duì)保壓腔內(nèi)充壓。
[0016]為了操作時(shí)的安全，避免因?yàn)槭韬鰧?dǎo)致罐體內(nèi)壓力超過(guò)極限，所以在所述罐體上設(shè)有用于控制保壓腔內(nèi)部壓力的安全閥，而該安全閥的安全閥值可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
[0017]為了便于觀察保壓腔內(nèi)示蹤粒子的混合情況，所以在所述罐體上設(shè)有用于觀察保壓腔內(nèi)部情況的觀察窗。
[0018]為了優(yōu)化保壓腔內(nèi)示蹤粒子能混合充分均勻，罐體和各導(dǎo)氣管出氣口吹出的氣流角度有相應(yīng)要求，所以所述導(dǎo)氣管出氣口的朝向與水平面呈O?60°夾角設(shè)置，導(dǎo)氣管出氣口的朝向與對(duì)應(yīng)進(jìn)氣孔所在平面呈O?60°夾角設(shè)置。其中，對(duì)應(yīng)進(jìn)氣孔指的是導(dǎo)氣管所在的進(jìn)氣孔。通過(guò)各導(dǎo)氣管出氣口相互配合，及導(dǎo)氣管出氣口相對(duì)水平面的傾斜角，從而保證自導(dǎo)氣管出氣口吹出的各股氣流能相互交叉，并在切入合并的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)螺旋狀的蝸流形態(tài)，進(jìn)而隨各股氣流運(yùn)動(dòng)的示蹤粒子得到充分均勻的混合。
[0019]優(yōu)選方案為，所述進(jìn)氣孔的數(shù)量為四個(gè)，導(dǎo)氣管出氣口的朝向與水平面呈30°夾角設(shè)置，導(dǎo)氣管出氣口的朝向與對(duì)應(yīng)進(jìn)氣孔所在平面呈45°夾角設(shè)置。在該夾角的設(shè)置下，各股氣流所能形成的蝸流更強(qiáng)，能更好地實(shí)現(xiàn)示蹤粒子充分均勻混合。
[0020]為了便于對(duì)罐體的清理，以及便于對(duì)罐體內(nèi)添加示蹤粒子，所述罐體由相互密封配合的罐本體和罐蓋組成，所述進(jìn)氣孔位于罐本體上靠近底部的周壁處。
[0021]為了保證向保壓腔內(nèi)添加示蹤粒子時(shí)更加簡(jiǎn)便，所以在所述保壓投放裝置還包括有粒子投放座，該粒子投放座包括有:定位架，卡設(shè)于進(jìn)氣孔處；粒子安置臺(tái)，架設(shè)于支撐架上，且供示蹤粒子放置用；支撐架，用于將粒子安置臺(tái)支撐在定位架上。只需將示蹤粒子放置于粒子安置臺(tái)上，并將粒子投放座安裝于進(jìn)氣孔處，然后通過(guò)空壓機(jī)從進(jìn)氣孔向保壓腔內(nèi)充氣，由此可滿足對(duì)示蹤粒子進(jìn)行混合的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)保壓腔內(nèi)進(jìn)行沖壓。另外，通過(guò)粒子投放座進(jìn)行示蹤粒子的投放，可以無(wú)需打開罐體，最大程度上保證了不必要的操作和雜質(zhì)進(jìn)入保壓腔，影響示蹤粒子的純度；示蹤粒子可從一開始就隨著氣流從進(jìn)氣孔處進(jìn)入保壓腔，不僅解決了示蹤粒子進(jìn)入的位置，而且解決了示蹤粒子安放的位置。另外，粒子安置臺(tái)的優(yōu)選位置是進(jìn)氣孔的中央位置，并通過(guò)支撐架固定。當(dāng)氣流從進(jìn)氣孔進(jìn)入時(shí)，示蹤粒子將在進(jìn)氣孔中央位置擴(kuò)散開來(lái)，從而保證自導(dǎo)氣管出氣口處吹出的氣流中所攜帶的示蹤粒子更加均勻，使得混合的效果更均勻和充分。
[0022]為了保證粒子安置臺(tái)上的示蹤粒子能安放穩(wěn)定，不會(huì)在安放過(guò)程中灑出來(lái)，所以所述粒子安置臺(tái)為喇叭狀，該粒子安置臺(tái)上靠近大喇叭口的內(nèi)壁處設(shè)有向下凹陷且用于放置示蹤粒子的安置槽，該安置槽與粒子安置臺(tái)內(nèi)壁的連接部位為弧面過(guò)渡。示蹤粒子放置于安置槽內(nèi)時(shí)受到有效限位，輕微的晃動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致示蹤粒子的灑落，而且安置槽與粒子安置臺(tái)內(nèi)壁的連接部位為弧面過(guò)渡，使得氣流吹過(guò)時(shí)更加順滑，可將位于安置槽內(nèi)的示蹤粒子全部吹走，不會(huì)有任何殘留，避免保壓腔內(nèi)示蹤粒子量的不足，及實(shí)驗(yàn)材料的浪費(fèi)。其中，粒子安置臺(tái)為喇叭狀，氣流從粒子安置臺(tái)的大口處吹入，小口處吹出。在粒子安置臺(tái)內(nèi)的示蹤粒子不僅受安置槽限位并安穩(wěn)放置于粒子安置臺(tái)內(nèi)，而且還受內(nèi)壁限位并隨氣流從小口處平穩(wěn)吹出，因此，從導(dǎo)氣管出氣口處吹出的氣流中，所攜帶的示蹤粒子不會(huì)散開，提高混合的效率和充分性。安置槽位于大喇叭口的位置，是因?yàn)榇颂幋灯鸬氖聚櫫Ｗ訌男±瓤谔幋党銮埃苁芰Ｗ影仓门_(tái)內(nèi)壁的限位而路徑更加穩(wěn)定，朝向也更加準(zhǔn)確，這有助于氣流攜帶示蹤粒子充分均勻地混合。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:初始狀態(tài)下，進(jìn)氣孔和出氣孔處的閥門均為關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)需要進(jìn)行PIV實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需往保壓腔內(nèi)加入示蹤粒子，然后將進(jìn)氣孔連接上空壓機(jī)的出氣口并向保壓腔內(nèi)充氣，打開進(jìn)氣孔處閥門，使得氣流進(jìn)入進(jìn)氣孔并從導(dǎo)氣管出氣口吹出，所吹出的氣流將在保壓腔內(nèi)形成螺旋狀蝸流，而該蝸流將攪動(dòng)保壓腔內(nèi)的氣體，使得示蹤粒子在被攪動(dòng)的氣體下得到充分均勻的混合；而在示蹤粒子混合的過(guò)程中，保壓腔的壓強(qiáng)也將不斷增加，當(dāng)保壓腔內(nèi)壓力達(dá)到所需要求是關(guān)閉進(jìn)氣孔處閥門并撤去空壓機(jī)；此時(shí)罐體內(nèi)的示蹤粒子不僅混合充分均勻，而且保壓腔內(nèi)的壓力極大，只需將保壓投放裝置攜帶至PIV實(shí)驗(yàn)所在現(xiàn)場(chǎng)，在罐體出氣孔處接上相應(yīng)的出氣管，并使出氣管出氣口位于被測(cè)流場(chǎng)內(nèi)的合適位置，打開出氣單向閥，憑借保壓腔內(nèi)的高壓將混合充分均勻的示蹤粒子從出氣管出氣口處排出。本保壓投放裝置主要在常規(guī)PIV實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用，不僅操作簡(jiǎn)單，而且結(jié)構(gòu)小巧，隨制隨用，可在A地點(diǎn)制備完畢后，通過(guò)手提方式攜帶至B地點(diǎn)儲(chǔ)存或?qū)嶒?yàn)用，從而解決空壓機(jī)體積太大造成實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的浪費(fèi)，以及空壓機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的噪音污染等問(wèn)題。本發(fā)明中進(jìn)氣孔的優(yōu)選數(shù)量為四個(gè)。另外，各導(dǎo)氣管的出氣口沿罐體周向且朝同一方向設(shè)置中，同一方向指同為順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较颉?br> [0024]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置操作方法，
[0025]I)將示蹤粒子放置于粒子投放座的粒子安置臺(tái)上，并將粒子投放座安裝于進(jìn)氣孔處，初始狀態(tài)下，進(jìn)氣單向閥和出氣單向閥均處于關(guān)閉狀態(tài)；
[0026]2)將罐體的進(jìn)氣孔與空壓機(jī)的出氣口相對(duì)接，打開進(jìn)氣孔處的進(jìn)氣單向閥，并通過(guò)空壓機(jī)向保壓腔內(nèi)吹氣；[0027]3)在導(dǎo)氣管的導(dǎo)引下，示蹤粒子隨著氣流進(jìn)入保壓腔內(nèi)，各導(dǎo)氣管所導(dǎo)引的氣流相互作用并在保壓腔內(nèi)形成螺旋狀蝸流，通過(guò)蝸流將保壓腔內(nèi)的示蹤粒子進(jìn)行充分均勻的混合，同時(shí)通過(guò)空壓機(jī)實(shí)現(xiàn)保壓腔內(nèi)部的增壓；
[0028]4)當(dāng)壓力表顯示的壓力數(shù)值達(dá)到所需壓力時(shí)，關(guān)閉進(jìn)氣單向閥，撤去空壓機(jī)，并攜帶保壓投放裝置至PIV實(shí)驗(yàn)所在現(xiàn)場(chǎng)；
[0029]5)在罐體出氣孔處接上相應(yīng)的出氣管，并將出氣管出氣口位于被測(cè)流場(chǎng)內(nèi)的合適位置，打開出氣單向閥，憑借保壓腔內(nèi)的高壓將混合充分均勻的示蹤粒子從出氣管出氣口處排出。
[0030]本發(fā)明的有益效果是:本保壓投放裝置為常規(guī)PIV實(shí)驗(yàn)用的，故不僅操作簡(jiǎn)單，而且結(jié)構(gòu)小巧，隨制隨用，可在A地點(diǎn)制備完畢后，通過(guò)手提方式攜帶至B地點(diǎn)儲(chǔ)存或?qū)嶒?yàn)用，從而解決空壓機(jī)體積太大造成實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的浪費(fèi)，以及空壓機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的噪音污染等問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，導(dǎo)氣管為透視部分，省略了進(jìn)氣單向閥和出氣單向閥。
[0032]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一罐體和導(dǎo)氣管裝配的俯視圖。
[0033]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一粒子投放座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一粒子安置臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖5為本發(fā)明實(shí)施例二罐體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0037]實(shí)施例一:如圖1、2、3、4所示，本實(shí)施例包括帶有保壓腔2的罐體1，罐體I由相互密封配合的罐本體11和罐蓋12組成，罐本體11和罐蓋12的密封方式很多也屬于常規(guī)技術(shù)，在此不做詳細(xì)描述，罐體I底部設(shè)有支撐腳13。罐體I上設(shè)有進(jìn)氣孔14和出氣孔15，進(jìn)氣孔14位于罐本體11的下部周壁上，其中進(jìn)氣孔14的數(shù)量為四個(gè)，各進(jìn)氣孔14沿罐體I周向均勻布置，任意兩相鄰進(jìn)氣孔14間相互四分之一圓周。在保壓腔2的內(nèi)壁上設(shè)有自進(jìn)氣孔14處延伸出的導(dǎo)氣管3，各導(dǎo)氣管3的出氣口 31沿罐體I周向且均為逆時(shí)針設(shè)置，因此從導(dǎo)氣管3處吹出的氣流能形成一個(gè)環(huán)繞罐體I中心點(diǎn)并相互配合的螺旋狀蝸流。在進(jìn)氣孔14處安裝有只能向保壓腔2內(nèi)進(jìn)氣的進(jìn)氣單向閥；在出氣孔15處安裝有只能向保壓腔2外出氣的出氣單向閥。當(dāng)然，此處也可以采用普通的閥門，只要能對(duì)進(jìn)氣孔14和出氣孔15實(shí)施密封操作即可。
[0038]當(dāng)罐體I內(nèi)保壓腔2充氣后，保壓腔內(nèi)2壓力會(huì)大幅度增加，故在罐體I上設(shè)有用于監(jiān)測(cè)保壓腔2內(nèi)部壓力的氣壓表4，通過(guò)氣壓表4實(shí)時(shí)觀察保壓腔2內(nèi)部的壓力變化，特別是保壓腔2內(nèi)壓力達(dá)到所需大小時(shí)，即可在第一時(shí)間結(jié)束對(duì)保壓腔2內(nèi)充壓。有時(shí)候，因?yàn)橐粫r(shí)的疏忽和大意，有可能導(dǎo)致保壓腔2內(nèi)壓力超過(guò)安全值，所以在罐體I上還設(shè)有用于控制保壓腔2內(nèi)部壓力的安全閥5，而該安全閥5的安全閥值可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。為了便于觀察保壓腔2內(nèi)示蹤粒子的混合情況，所以在罐體I上設(shè)有用于觀察保壓腔2內(nèi)部情況的觀察窗6，實(shí)驗(yàn)人員可直觀地做出是否混合均勻的判斷。為了優(yōu)化保壓腔2內(nèi)示蹤粒子能混合充分均勻，罐體I和各導(dǎo)氣管3出氣口 31吹出的氣流角度有相應(yīng)要求，所以導(dǎo)氣管3出氣口 31的朝向a與水平面b呈30°夾角設(shè)置，導(dǎo)氣管3出氣口 31的朝向a與對(duì)應(yīng)進(jìn)氣孔14所在平面c呈45°夾角設(shè)置。其中，對(duì)應(yīng)進(jìn)氣孔14指的是導(dǎo)氣管3所在的進(jìn)氣孔14。通過(guò)各導(dǎo)氣管3出氣口 31相互配合，及導(dǎo)氣管3出氣口 31與對(duì)應(yīng)進(jìn)氣孔14所在平面c的傾斜角，從而保證自導(dǎo)氣管3出氣口 31吹出的各股氣流能相互交叉，并在切入合并的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)螺旋狀的蝸流形態(tài)，進(jìn)而隨各股氣流運(yùn)動(dòng)的示蹤粒子得到充分均勻的混合。根據(jù)進(jìn)氣孔14數(shù)量的不同，導(dǎo)氣管3出氣口 31的朝向也將進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，從而保證自導(dǎo)氣管3出氣口 31吹出的氣流能產(chǎn)生最強(qiáng)大蝸流，進(jìn)而提高示蹤粒子充分均勻混合的效率。當(dāng)進(jìn)氣孔14和導(dǎo)氣管3數(shù)量為三個(gè)時(shí)，導(dǎo)氣管3出氣口 31的朝向a與水平面b呈60°夾角設(shè)置，導(dǎo)氣管3出氣口 31的朝向與對(duì)應(yīng)進(jìn)氣孔14所在平面c呈60°夾角設(shè)置。
[0039]其中，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施例，改進(jìn)點(diǎn)在于進(jìn)氣孔14數(shù)量和導(dǎo)氣管3出氣口31朝向a的設(shè)置不同。當(dāng)進(jìn)氣孔14和導(dǎo)氣管3數(shù)量為六個(gè)時(shí)，導(dǎo)氣管3出氣口 31的朝向與水平面b呈60°夾角設(shè)置，導(dǎo)氣管3出氣口 31的朝向a與對(duì)應(yīng)進(jìn)氣孔14所在平面c呈30°夾角設(shè)置。其中規(guī)律為:導(dǎo)氣管3的數(shù)量為X，該導(dǎo)氣管3出氣口 31的朝向a和對(duì)應(yīng)進(jìn)氣孔14所在平面c的夾角為Y，則X*Y的積為180°。
[0040]為了保證向保壓腔2內(nèi)添加示蹤粒子時(shí)更加簡(jiǎn)便，所以本實(shí)施例還包括有用于預(yù)先安放示蹤粒子的粒子投放座7，該粒子投放座7包括有定位架71、粒子安置臺(tái)72和支撐架73，定位架71為圓形的骨架，定位架71的直徑大小與進(jìn)氣孔14的直徑相對(duì)應(yīng)，因此定位架71可直接卡設(shè)于進(jìn)氣孔14處；在定位架71上還固定有一根用于支持粒子安置臺(tái)72的支撐架73，而為了提高粒子安置臺(tái)72的穩(wěn)定性，支撐架73的數(shù)量可以為多根，并對(duì)稱分布于粒子安置臺(tái)72的周壁上；粒子安置臺(tái)72用于示蹤粒子的預(yù)安放，并通過(guò)支撐架73架設(shè)于定位架71上，該粒子安置臺(tái)72為喇叭狀，該粒子安置臺(tái)72上靠近大喇叭口的內(nèi)壁處設(shè)有向下凹陷且用于穩(wěn)定放置示蹤粒子的安置槽721，該安置槽721與粒子安置臺(tái)72內(nèi)壁的連接部位為弧面過(guò)渡。通過(guò)粒子投放座7方式進(jìn)行示蹤粒子的投放，可以無(wú)需打開罐體1，最大程度上保證了不必要的操作和雜質(zhì)進(jìn)入保壓腔，影響示蹤粒子的純度；示蹤粒子可從一開始就隨著氣流從進(jìn)氣孔處進(jìn)入保壓腔，不僅解決了示蹤粒子進(jìn)入的位置，而且解決了示蹤粒子安放的位置。其中，粒子安置臺(tái)72的優(yōu)選位置是進(jìn)氣孔14的中央位置，因此當(dāng)氣流從進(jìn)氣孔14進(jìn)入時(shí)，示蹤粒子將在進(jìn)氣孔14中央位置擴(kuò)散開來(lái)，從而保證自導(dǎo)氣管3出氣口 31處吹出的氣流所攜帶的示蹤粒子布撒更加均勻。另外，示蹤粒子放置于安置槽721內(nèi)時(shí)可有相應(yīng)的限位作用，輕微的晃動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致示蹤粒子的灑落，而且安置槽721與粒子安置臺(tái)72的內(nèi)壁間為弧面連接，使得氣流吹過(guò)時(shí)更加順滑，可將位于安置槽721內(nèi)的示蹤粒子全部吹走，不會(huì)有任何殘留，避免保壓腔2內(nèi)示蹤粒子量的不足，及實(shí)驗(yàn)材料的浪費(fèi)。
[0041]本發(fā)明中，初始狀態(tài)下，進(jìn)氣孔14和出氣孔15處的閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)需要進(jìn)行PIV實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需往保壓腔2內(nèi)加入示蹤粒子，然后將進(jìn)氣孔14連接上空壓機(jī)的出氣口并向保壓腔2內(nèi)充氣，打開進(jìn)氣孔14處閥門，使得氣流進(jìn)入進(jìn)氣孔14并從導(dǎo)氣管3出氣口 31吹出，所吹出的氣流將在保壓腔2內(nèi)形成螺旋狀蝸流，而該蝸流將攪動(dòng)保壓腔2內(nèi)的氣體，使得示蹤粒子在被攪動(dòng)的氣體下得到充分均勻的混合；而在示蹤粒子混合的過(guò)程中，保壓腔2的壓強(qiáng)也將不斷增加，當(dāng)保壓腔2內(nèi)壓力達(dá)到所需要求是關(guān)閉進(jìn)氣孔14處閥門并撤去空壓機(jī)；此時(shí)罐體I內(nèi)的示蹤粒子不僅混合充分均勻，而且保壓腔2內(nèi)的壓力極大，只需將保壓投放裝置攜帶至PIV實(shí)驗(yàn)所在現(xiàn)場(chǎng)，在罐體I出氣孔15處接上相應(yīng)的出氣管，并使出氣管出氣口位于被測(cè)流場(chǎng)內(nèi)的合適位置，打開出氣單向閥，憑借保壓腔2內(nèi)的高壓將混合充分均勻的示蹤粒子從出氣管出氣口處排出。本保壓投放裝置在常規(guī)PIV實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用，不僅操作簡(jiǎn)單，而且結(jié)構(gòu)小巧，隨制隨用，可在A地點(diǎn)制備完畢后，通過(guò)手提方式攜帶至B地點(diǎn)儲(chǔ)存或?qū)嶒?yàn)用，從而解決空壓機(jī)體積太大造成實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的浪費(fèi)，以及空壓機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的噪音污染等問(wèn)題。
[0042]實(shí)施例二:如圖5所示，本實(shí)施例其他均與實(shí)施例一相同，唯一的區(qū)別是，不設(shè)置粒子投放座7，而是在罐體I中央位置安放一用于預(yù)放示蹤粒子的粒子臺(tái)81，在粒子臺(tái)81的下部延伸出與罐體I內(nèi)部固定的支腳82。通過(guò)各導(dǎo)氣管3出氣口 31形成蝸流后，該蝸流會(huì)卷帶起位于粒子臺(tái)81上的示蹤粒子,并通過(guò)蝸流中進(jìn)行充分混合。
[0043]本發(fā)明還涉及一種用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置操作方法:
[0044]I)將示蹤粒子放置于粒子投放座7的粒子安置臺(tái)72上，并將粒子投放座7安裝于進(jìn)氣孔14處，初始狀態(tài)下，進(jìn)氣單向閥和出氣單向閥均處于關(guān)閉狀態(tài)；
[0045]2)將罐體I的進(jìn)氣孔14與空壓機(jī)的出氣口相對(duì)接，打開進(jìn)氣孔14處的進(jìn)氣單向閥，并通過(guò)空壓機(jī)向保壓腔內(nèi)吹氣；
[0046]3)在導(dǎo)氣管3的導(dǎo)引下，示蹤粒子隨著氣流進(jìn)入保壓腔2內(nèi)，各導(dǎo)氣管3所導(dǎo)引的氣流相互作用并在保壓腔2內(nèi)形成螺旋狀蝸流，通過(guò)蝸流將保壓腔2內(nèi)的示蹤粒子進(jìn)行充分均勻的混合，同時(shí)通過(guò)空壓機(jī)實(shí)現(xiàn)保壓腔2內(nèi)部的增壓；
[0047]4)當(dāng)壓力表4顯示的壓力數(shù)值達(dá)到所需壓力時(shí)，關(guān)閉進(jìn)氣單向閥，撤去空壓機(jī)，并攜帶保壓投放裝置至PIV實(shí)驗(yàn)所在現(xiàn)場(chǎng)；
[0048]5)在罐體I出氣孔15處接上相應(yīng)的出氣管，并將出氣管出氣口位于被測(cè)流場(chǎng)內(nèi)的合適位置，打開出氣單向閥，憑借保壓腔2內(nèi)的高壓將混合充分均勻的示蹤粒子從出氣管出氣口處排出。
[0049]本發(fā)明的保壓投放裝置主要應(yīng)用在常規(guī)PIV實(shí)驗(yàn)中，其不僅操作簡(jiǎn)單，而且結(jié)構(gòu)小巧，隨制隨用，可在A地點(diǎn)制備完畢后，通過(guò)手提方式攜帶至B地點(diǎn)儲(chǔ)存或?qū)嶒?yàn)用，從而解決空壓機(jī)體積太大造成實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的浪費(fèi)，以及空壓機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的噪音污染等問(wèn)題。
【權(quán)利要求】
1.一種用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置，包括帶有保壓腔的罐體，罐體上設(shè)有進(jìn)氣孔和出氣孔，其特征是: 所述進(jìn)氣孔至少有三個(gè)，各進(jìn)氣孔沿罐體周向均勻布置，各進(jìn)氣孔位于罐體下方； 所述保壓腔內(nèi)壁上設(shè)有自進(jìn)氣孔處延伸出的導(dǎo)氣管，各導(dǎo)氣管的出氣口沿罐體周向且朝同一方向設(shè)置； 進(jìn)氣孔和出氣孔處均設(shè)有閥門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置，其特征是，所述閥門包括有: 進(jìn)氣單向閥，安裝于進(jìn)氣孔處且氣流方向朝向保壓腔內(nèi)； 出氣單向閥，安裝于出氣孔處且氣流方向朝向罐體外。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置，其特征是:所述罐體上設(shè)有用于監(jiān)測(cè)保壓腔內(nèi)部壓力的氣壓表。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置，其特征是:所述罐體上設(shè)有用于控制保壓腔內(nèi)部壓力的安全閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置，其特征是:所述罐體上設(shè)有用于觀察保壓腔內(nèi)部情況的觀察窗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置，其特征是:所述導(dǎo)氣管出氣口的朝向與水平面呈O~60°夾角設(shè)置，導(dǎo)氣管出氣口的朝向與對(duì)應(yīng)進(jìn)氣孔所在平面呈O~60°夾角設(shè)置。`
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置，其特征是:所述進(jìn)氣孔的數(shù)量為四個(gè)，導(dǎo)氣管出氣口的朝向與水平面呈30°夾角設(shè)置，導(dǎo)氣管出氣口的朝向與對(duì)應(yīng)進(jìn)氣孔所在平面呈45°夾角設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置，其特征是，所述保壓投放裝置還包括有粒子投放座，該粒子投放座包括有: 定位架，卡設(shè)于進(jìn)氣孔處； 粒子安置臺(tái)，架設(shè)于支撐架上，且供示蹤粒子放置用； 支撐架，用于將粒子安置臺(tái)支撐在定位架上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置，其特征是:所述粒子安置臺(tái)為喇叭狀，該粒子安置臺(tái)上靠近大喇叭口的內(nèi)壁處設(shè)有向下凹陷且用于放置示蹤粒子的安置槽，該安置槽與粒子安置臺(tái)內(nèi)壁的連接部位為弧面過(guò)渡。
10.一種用于PIV實(shí)驗(yàn)示蹤粒子的保壓投放裝置操作方法，其特征在于: 1)將示蹤粒子放置于粒子投放座的粒子安置臺(tái)上，并將粒子投放座安裝于進(jìn)氣孔處，初始狀態(tài)下，進(jìn)氣單向閥和出氣單向閥均處于關(guān)閉狀態(tài)； 2)將罐體的進(jìn)氣孔與空壓機(jī)的出氣口相對(duì)接，打開進(jìn)氣孔處的進(jìn)氣單向閥，并通過(guò)空壓機(jī)向保壓腔內(nèi)吹氣； 3)在導(dǎo)氣管的導(dǎo)引下，示蹤粒子隨著氣流進(jìn)入保壓腔內(nèi)，各導(dǎo)氣管所導(dǎo)引的氣流相互作用并在保壓腔內(nèi)形成螺旋狀蝸流，通過(guò)蝸流將保壓腔內(nèi)的示蹤粒子進(jìn)行充分均勻的混合，同時(shí)通過(guò)空壓機(jī)實(shí)現(xiàn)保壓腔內(nèi)部的增壓； 4)當(dāng)壓力表顯示的壓力數(shù)值達(dá)到所需壓力時(shí)，關(guān)閉進(jìn)氣單向閥，撤去空壓機(jī)，并攜帶保壓投放裝置至PIV實(shí)驗(yàn)所在現(xiàn)場(chǎng)； 5)在罐體出氣孔處接上相應(yīng)的出氣管，并將出氣管出氣口位于被測(cè)流場(chǎng)內(nèi)的合適位置，打開出氣單向閥，憑借保 壓腔內(nèi)的高壓將混合充分均勻的示蹤粒子從出氣管出氣口處排出。
【文檔編號(hào)】G01M9/00GK103743537SQ201310711603
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】金玉珍, 李俊, 韓濤, 胡旭東 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)