專利名稱:閃頻光導渦量計的制作方法
本實用新型屬于流體中渦流測量儀器。
在現(xiàn)代科學研究和生產建設中，經(jīng)常遇到與流體流動中渦流有關的問題，如燃氣輪機械中的火焰穩(wěn)定器的最佳形式；艦船及潛艇的整形減阻及噪音；高樓群間的旋風走向；橋墩下游的尾流及大跨度橋梁在強風中的振動問題等都與流體流經(jīng)障礙物后形成的迴流區(qū)內旋渦的生成、發(fā)展及旋渦的穩(wěn)定有關。要研究這些問題，就要確定迴流區(qū)內流體的渦量。以前缺乏直接測量的儀器，只好用測量迴流區(qū)內速度場或通過數(shù)值計算的方法來間接地確定。由于流體流經(jīng)形狀復雜的物體后形成的迴流區(qū)速度場的測定是很困難的。用數(shù)值計算時邊界的渦量值也很難確定，特別是計算時必須依賴湍流模型，而當今流行的湍流模型本身的正確性還需檢驗，所以此二種間接的方法很難在實際中應用。
本實用新型、提供一種能直接測得迴流區(qū)渦量分布的渦量計，為驗證各種湍流理論，提高流體機械的效率，解決建筑物穩(wěn)定性等問題提供直接的依據(jù)。
圖1是本實用新型工作框圖，其中1.測渦風輪，2.測桿，3.光電轉換器，4.放大器，5.脈沖計數(shù)器，6.激光器，7.光導纖維。
圖2是圖1中測渦風輪(1)與測桿(2)的結構方案圖。其中1.葉片，2.軸套，3.軸，4.軸承，5.連接板，6.測桿，7.光導纖維。
圖3是測渦風輪的葉片和軸套的結構方案圖。其中s表面是反射面，h是測渦風輪的徑向高度，L是葉片的寬度，a是葉片厚度，b是軸套的寬度，φ1是軸套的內徑，φ2是軸套的外徑。
圖4是圖1中所說的測桿(2)與光導纖維(7)與測渦風輪(1)的結構方案圖。其中1.表示光導纖維的光信號輸出股，2.表示光導纖維的光信號輸入股，3.測桿外套，4.測渦風輪。
圖5是本實用新型實施所測的渦量分布圖，它是火焰穩(wěn)定器垂直對稱面上高度為15毫米時，渦量沿迴流區(qū)長度的分布。
本實用新型的工作過程如圖1所示，將測渦風輪(1)置放在流場的被測座標點，在該點渦流帶動下測渦風輪轉動。激光器(6)發(fā)出的激光信號，通過光導纖維(7)的輸入股射向測渦風輪(1)的反射面s(見圖3中2所示)。旋轉著的測渦風輪的葉片將由光導纖維射來的連續(xù)光信號，反射成脈沖光信號，并射向光導纖維，光導纖維的輸出股(見圖3中1所示)將反射回的脈沖光信號送入光電轉換器(3)，光電轉換器(3)將脈沖光信號變成脈沖電信號，并轉送到放大器(4)進行放大，經(jīng)放大了的電信號送入脈沖計數(shù)器(5)進行記錄，或將脈沖光信號送入計算機進行處理，這樣就可以得到被測點的渦量。
本實用新型使用時可以配有三維坐標架和微機的位置記錄程序，這樣在各種復雜的三維渦量場中對所需測量的各點進行測量，而得整個場的渦量分布。
為了保證在各種姿態(tài)下光信號的可靠傳輸，本實用新型圖1所示的測渦風輪(1)與測桿(2)和光導纖維(7)做成整體，如圖2所示的結構，這樣可以保證不論測量那一點時，可以使光信號準確的投射到葉片的反射面上，同時葉片的反射光線也可以準確的投射回光導纖維的接收端，正確無誤傳輸?shù)焦怆娹D換器(圖1中3所示)上。
為了得到較好的靈敏度，本實用新型的測渦風輪，制做的輕而小，且摩擦力小。本實用新型的測渦風輪的葉片(圖2－1)可以是2～6個，其材料可以是鋁合金，銅合金，或鐵合金也可以是硬塑料的，在葉片的反射面s(圖3所示)可以鍍上一層銀膜，以便增加反射光的強度。葉片的尺寸應盡量的小，以便減少對流場的干擾，圖3所示的各種尺寸，葉片長度可以是2～10毫米，寬度可以是2－10毫米，厚度可以是0.3～0.6毫米。為了減少摩擦力本實用新型的軸承，可以用耐磨合金，也可以用寶石做成。
本實用新型的實驗舉例選用，氦氖激光器，JH801型數(shù)字頻率計，普通二級放大器，普通光電轉換器，IBM－微機，NSA－671－20型繪圖機和自制的測渦風輪，測桿組成全部測量系統(tǒng)。其中測渦風輪是有四個葉片，葉片長度為5毫米，寬度為4毫米，厚度為0.5毫米，葉片與軸套為整體鋁合金制成，在葉片的反射面上鍍銀為反射層，經(jīng)測量及數(shù)據(jù)處理后所得曲線如圖5所示。
權利要求
1.閃頻光導渦量計，其特征是由測渦鳳輪、測桿、光電轉換器、放大器、脈沖計數(shù)器、激光器、測頭架、光導纖維等組成，
2.如權利要求
1所述的閃頻光導渦量計，其特征是用氦氖激光器為光源，
3.如權利要求
1所述的閃頻光導渦量計，其特征是測渦鳳輪與測桿由測頭架連成一體。
4.如權利要求
1所述的閃頻光導渦量計，其特征是在測桿內的光導纖維束可以是一股而在測桿外分成兩股分別導光，也可以是兩股同時裝在測桿內，
5.如權利要求
1所述的閃頻光導渦量計，其特征是測渦鳳輪是由葉片、軸套、軸、軸承、等組成，
6.如權利要求
5所述的閃頻光導渦量計的測渦鳳輪的葉片數(shù)量可以是2個到6個，
7.如權利要求
5所述的閃頻光導渦量計的測渦鳳輪的葉片和軸套是由鋁制成，
8.如權利要求
5所述的閃頻光導渦量計的測渦鳳輪葉片的反射面上鍍銀，
9.如權利要求
5所述的閃頻光導渦量計的測渦鳳輪的軸承是用寶石制成，
10.如權利要求
5所述的閃頻光導渦量計的測渦鳳輪的葉片和軸套用塑料制成。
專利摘要
本閃頻光導渦量計，是一種直接測量流體回流區(qū)中渦量分布的裝置。它是由測渦鳳輪、測桿、光電轉換器、放大器、脈沖計數(shù)器、激光器和光導纖維等組成。它可為驗證各種湍流理論，提高流體機械效率，解決建筑物穩(wěn)定性等問題提供直接的依據(jù)。
文檔編號G01N11/14GK86207493SQ86207493
公開日1987年8月19日 申請日期1986年10月25日
發(fā)明者林星山, 寧晃, 汪鑄, 王鑄 申請人:北京航空學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan