[实用新型]用于粒子图像测速的脉冲射流冲击旋转壁面的实验装置

说明书

本实用新型是用于粒子图像测速的脉冲射流冲击旋转壁面的实验装置，包括脉冲射流系统、旋转壁面系统和PIV测量系统；所述脉冲射流系统包括蓄水池、磁力泵、流量计、闸阀、脉冲发射器、连接软管、圆形铜管；所述旋转壁面系统包括变频器、电机、轴、圆盘；所述PIV测量系统包括外方内圆水槽、片光源、激光器、CCD相机、同步仪、计算机，片光源、激光器、同步仪、CCD相机、计算机依次连接；本实用新型设计合理、操作方便，而且能够全面地研究不同雷诺数、冲击距离、壁面转速及脉冲周期对射流冲击旋转壁面流场中各流动特征的影响规律。

技术领域

本实用新型涉及用于粒子图像测速的脉冲射流冲击旋转壁面的实验装置，主要用于脉冲射流冲击旋转壁面耦合流动的瞬时速度测量。

背景技术

粒子图像测速（Particle Image Velocimetry，以下简称PIV）是一种用多次摄像以记录流场中粒子的位置，并分析摄得的图像，从而测出流动速度的方法。其基本原理是在流场中布撒示踪粒子，并用脉冲激光片光源入射到所测流场区域中，通过连续两次或多次曝光，粒子的图像被记录在底片上或CCD相机上。采用光学杨氏条纹法、自相关法或互相关法，逐点处理PIV底片或CCD记录的图像，获得流场速度分布。

射流冲击旋转壁面在航空电子冷却、化学气相沉积、玻璃退火、表面热处理等各种工业应用中具有重要的应用价值。除此之外，旋转机械是生活中最简单且应用广泛的结构，许多系统可近似看作射流冲击旋转壁面（例如射流式自吸泵等）。射流冲击是一种极其有效的强化局部传热或传质的方法，射流冲击的剪切效应和旋转壁面周围产生的轴对称壁射流的相互作用可产生非常复杂和剧烈的流动，能够显著改善传热过程，因此对具有射流冲击的旋转壁面进行研究具有重要的学术和工程应用价值。

目前，现有的射流冲击旋转壁面实验装置具有以下特点：大部分试验装置采用热线热膜流速计（HWFA）和激光多普勒测速仪（LDV）计算粒子的运动速度，实现对流场的无接触测量。然而，这些方法都只是采用单点测量技术，难以实现对流场的全场、瞬态测量。少部分射流冲击旋转壁面PIV实验装置存在一定局限，无法系统地研究不同壁面转速、雷诺数、冲击距离对射流冲击旋转壁面耦合流动的影响。过去射流冲击旋转壁面PIV实验装置仅针对连续射流，没有考虑到引入脉冲特性。Y.minagawa等人的论文“Development ofturbulent impinging jet on a rotating disk”（2004）、T.astarita等人的论文“Convective heat transfer on a rotating disk with a centred impinging roundjet”（2007）及S.Harmand等人的论文“Review of fluid flow and convective heattransfer within rotating disk cavities with impinging jet”（2013）所运用的实验装置具备上述1，2，3特点；于洋磊等人的论文“射流冲击对旋转圆盘换热特性的影响”（2018）所运用的实验装置具备上述1，3特点；Liu Y H等人的论文“Particle imagevelocimetry measurement of jet impingement in a cylindrical chamber with aheated rotating disk”（2013）所运用的实验装置具备上述2，3特点。

经检索，目前还没有关于脉冲射流冲击旋转壁面PIV实验装置的专利。

实用新型内容

为了研究脉冲射流冲击旋转壁面的瞬态流动结构，本实用新型提供了一种用于粒子图像测速的脉冲射流冲击旋转壁面的实验装置，该实用新型可以全面地研究不同雷诺数、冲击距离、壁面转速及脉冲周期对流场中各种流动特征的影响规律。

本实用新型的目的是这样实现的，用于粒子图像测速的脉冲射流冲击旋转壁面的实验装置，其特征是：包括脉冲射流系统、旋转壁面系统和PIV测量系统；