[发明专利]一种实时追踪上浮气泡动态特性和流场特征的装置

说明书

本发明提供的是一种实时追踪上浮气泡动态特性和流场特征的装置。包括上浮气泡发生装置、跟踪气泡运动拍摄装置和氢气气泡产生与追踪装置，上浮气泡发生装置包括玻璃箱、气泵、集气漏斗和电解液，玻璃箱为方形双壁玻璃箱，双壁之间装满与玻璃箱中的电解液相同的电解液，跟踪气泡运动拍摄装置包括高速相机、雷达测速仪，高速相机安装在电控升降平台上，雷达测速仪通过信号转换装置、电动推杆调速器控制电控升降平台的电机，氢气气泡产生与追踪装置由阴极、阳极、直流电源、脉冲发生器、光电池和照明设备构成。本发明结构设计新颖，可操作性强，运行成本低，可以实现实时追踪上浮气泡动态特性及周围流场变化情况。

技术领域

本发明涉及的是一种追踪上浮气泡动态特性和流场特征的装置。

背景技术

目前，人们越来越重视利用气泡实验来研究气泡运动及其流场中的物理特性，在实验中气泡上浮运动速度较快，流场变化情况复杂，难以使用固定的高速相机捕捉到清晰的画面，现有技术中大都使用粒子图像测速法(PIV)追踪上浮气泡的动态特性和流场特征，但是该技术运行成本很高。另外，现有技术中大多利用溶液颜色来捕捉上浮气泡运动尾迹及周围流场信息，溶液颜色会遮盖住大量流场信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可操作性强、运行成本低，可以实现实时追踪上浮气泡动态特性及周围流场变化情况的实时追踪上浮气泡动态特性和流场特征的装置。

本发明的目的是这样实现的：包括上浮气泡发生装置和跟踪气泡运动拍摄装置，所述上浮气泡发生装置包括玻璃箱1、安装在玻璃箱底部的气泵2、罩在气泵上方的集气漏斗3和装在玻璃箱中的电解液13，所述跟踪气泡运动拍摄装置包括高速相机11，其特征是：所述玻璃箱1为方形双壁玻璃箱，方形双壁玻璃箱的双壁之间装满与玻璃箱中的电解液相同的电解液，所述跟踪气泡运动拍摄装置还包括设置在玻璃箱一侧的雷达测速仪14，高速相机11安装在电控升降平台12上，雷达测速仪通过信号转换装置6、电动推杆调速器15控制电控升降平台12的电机16，还包括由阴极10、阳极9、直流电源8、脉冲发生器7、光电池5和照明设备4构成的氢气气泡产生与追踪装置，与直流电源连接的阴极、阳极置于玻璃箱上部的电解液中，光电池和照明设备等高安装在玻璃箱的两侧，光电池控制脉冲发生器，脉冲发生器控制直流电源。

本发明还可以包括：

1、气泵2的出口上有三根不同直径的软管，各软管上带有阀门。

2、集气漏斗3上直管与气漏斗之间为活动连接，包括三根直径分别与气泵的出口上的三根软管的直径相对应的直管。

本发明提供了一种实时追踪上浮气泡动态特性和流场特征的系统，可以实现实时追踪上浮气泡的动态特性及周围流场情况。

本发明的结构特点在于：

(1)、气泵2将空气注入集气漏斗3内，产生上浮气泡，气泵2上有三根不同直径的软管，各软管上方附有阀门，通过开关阀门产生不同尺寸的气泡，通过调节气泵2的功率大小调节气体的流量，进而调节气泡的上升速度和气泡的产生量。

(2)、集气漏斗3倒置于方形双壁玻璃箱1中，集气漏斗3管径可以更换大小以配合气泵2产生的不同尺寸气泡，使集气漏斗3内气泡保持垂直上升状态一一通过集气漏斗3。

(3)、雷达测速仪14位于方形双壁玻璃箱1右方，略高于集气漏斗3，利用雷达测速原理测量上浮气泡的上升速度，并把速度信号传递给信号转换装置6。

(4)、信号转换装置6与电动推杆调速器15、雷达测速仪14相连接，接收雷达测速仪14的速度信号，并把速度信号转化为电信号传递给电动推杆调速器15，不同的速度信号对应不同的电信号。