[实用新型]一种用于流动显示、测量的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于流体力学实验技术领域，具体涉及一种用于流动显示、测量的实验装置。

背景技术

流体实验总体上包括流动显示和流动测量。流动显示实验主要任务是使流体流动过程可视化，而流动测量主要是获取流体流动过程定量化信息，它们相辅相成，是实验流体力学的组成部分。通过各种流动显示与测量实验，可以使人们了解复杂流动现象，探索物理机制和运动规律，为建立新概念和数学模型提供科学依据。流动显示与测量技术本身也是解决实际工程问题的主要手段。可以说，在流体力学发展过程中每一次理论上的突破及其工程中的应用，几乎都是从对流动现象的观察开始。如1880年的雷诺转捩实验，1888年的马赫激波现象实验，1904年普朗特提出边界层的概念，1912年冯卡门对圆柱体绕流涡街分析等，无一不是以流动显示和测量的结果为基础，而对流动现象的深入分析又是建立和验证新概念、发现新规律的关键。在航空航天领域涉及到的流动状况更加复杂多变，尤以航空发动机内部的流动为甚，作为“工业上的皇冠明珠”，航空发动机燃烧室燃气出口温度越来越高，透平叶片的冷却也显得更加重要、突出，气膜冷却便是一种重要的冷却方式，但对气膜冷却的研究更多集中于冷却效率上，而利用实验手段，结合冷却性能分析，从流动机理或者气流掺混机理的角度分析气膜冷却特性的研究很少。实际叶片形状复杂，气膜孔多，而平板单孔射流可以相对容易地研究各个参数所带来的影响，同时又不失一般性，也因此利用实验手段，从流动特性的角度研究高温燃气流与冷却气体的掺混，以好的流动显示、测量方法获取流场中的涡系结构，继而从复杂流动结构特性的角度来揭示掺混机理具有创新性。鉴于此，如何设计一种现实可行，流动结构显示清晰，对流场干扰小，便于流场显示、测量、改造，实验结果准确可靠的实验装置及方法具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于流动显示、测量的实验装置，以克服现有技术中的问题，本实用新型适用于不同类型规格风洞，流体力学中经典的问题——横向射流中流动结构的流动显示、测量实验，对流场干扰小，显示效果好，测量准确，成本低；实验方法结果精度高，操作简便易行；便于进行改装以进行其他的流体实验。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于流动显示、测量的实验装置，包括用于连接在风洞上的实验腔，实验腔的底部可拆卸的连接有射流板，射流板下部连接有集气腔，且集气腔通过射流板上的射流孔与实验腔连通，集气腔的底部通过软管和过渡接头依次连接有流量计、稳流阀、稳压阀、烟雾器以及空压机；

实验腔的后侧设置有升降台，升降台上连接有二维移动滑台，二维移动滑台的底部连接有光源设备，实验腔的顶部设有供光源通过的槽缝，实验腔的外侧设有正对实验腔的数据采集设备，且数据采集设备电连接至计算机。

进一步地，实验腔的壁面均为透明亚克力板。

进一步地，实验腔后端的壁面内侧设置有遮光布。

进一步地，数据采集设备正对设置有遮光布的壁面。

进一步地，射流板下部表面上均匀地刻有若干刻度线，且相邻的刻度线之间的间距等于射流孔孔径。

进一步地，数据采集设备为超高速相机或CCD相机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型装置采用实验腔和射流板分离的形式，避免了进行不同射流角度的实验时，整体更换实验腔，既保证了实验的顺利进行，减小实验误差，又节约了成本，也可相应的移植到其他实验中，我们可以通过对实验进行深入分析，考虑主要问题、矛盾，实验时可以将射流板长宽设置的比要研究的范围多出一定尺寸，射流板与实验腔的配合处加工精度要高，保证嵌合准确，同时不需要对实验腔进行拆卸，相应的其他光源设备和测试、测量仪器就可以稳定在原处，再加上准确的嵌入配合就可以使得实验在相同条件下进行，减小因重新安装实验腔、调整设备、仪器等外界因素的干扰造成的误差；另外实验中要求片光源设备或者脉冲光源设备在三维空间中进行较为准确的移动、定位，传统上都是利用现有的三维移动台实现，但是其价格昂贵，而且风洞位置固定，难以有规格类型合适的三维移动台，基于此，本实用新型采用升降台和二维移动滑台，既可以准确的实现实验要求，成本又较为低廉。