[发明专利]一种固体形变场测量方法

说明书

本发明涉及传热、磁流体动力学等技术领域，特别是一种固体形变场测量方法，该方法利用了磁热流固多场耦合实验系统，该系统包括：导电流体循环系统和测量系统；导电流体循环系统用于在磁场环境下形成导电流体循环，导电流体在循环中进行加热并在循环过程中形成磁热流固耦合现象；测量系统包括温度场测量装置、速度场测量装置和形变场测量装置，温度场测量装置、速度场测量装置和形变场测量装置分别用于测量导电流体腔内导电流体的温度场分布、速度场和柔性件在磁热流固耦合作用下的固体形变场。一种固体形变场测量方法可以实现对不同磁场、不同热流密度、不同扰流件下的流场、热场、柔性件变形场的相互作用的研究。

技术领域

本发明涉及传热、磁流体动力学等技术领域，特别是涉及一种固体形变场测量方法。

背景技术

在可控核聚变的研究领域中，研究导电流体工质下的传热和对流换热过程具有重要意义。导电流体运动观察与测量的现有技术如下：UDV实现界面捕捉：流固耦合场中，采用布置多组UDV探头进行对柔性件变形场测量；电势探针测速原理：在 发明专利CN202011515059.6中有具体方案描述，其导电流体为非透明流体，其速度测量无法通过可视化测量手段得到，目前测量手段为UDV测速和电势探针测速，该专利采用了壁面电势探针、浸入式电势探针；测量壁面探针间的电势差可以得到壁面附近的流向速度；通过七针电势探针的电势差可以得到空间位置处的速度和涡量；以上两种探针的空间分辨率均为2mm；热电偶测温：利用热电偶的Seeback效应测量温度在不同材料间产生的电势差，再通过提前标定好的曲线得到更加精确的温度。

发明内容

鉴于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种固体形变场测量方法，为研究导电流体作为载热流体在多场耦合相互作用下流动和传热特性提供思路。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种磁热流固多场耦合实验系统，包括：导电流体循环系统和测量系统；

导电流体循环系统包括：导电流体腔、电磁泵和储液罐，导电流体腔、电磁泵和储液罐通过管道连通，储液罐用于储存导电流体，电磁泵导电流体为导电流体在管道中循环流动提供动力；

导电流体腔包括：腔体、扰流装置和加热装置；腔体包括入口、出口、稳流段和实验段，入口用于向导电流体腔内部输入导电流体，稳流段与出口和实验段前后连接，实验段与稳流段和出口前后连接，出口用于排出导电流体腔内导电流体，稳流段用于稳定导电流体的流速，实验段可加热导电流体；扰流装置包括柔性件和刚性件，柔性件固定于刚性件上，扰流装置固定于实验段内，扰流装置用于扰动导电流体的运动生成流固耦合效应；加热装置与导电流体腔连接，加热装置用于加热导电流体；

测量系统包括温度场测量装置、速度场测量装置和形变场测量装置，温度场测量装置用于测量导电流体腔内导电流体的温度场分布；速度场测量装置用于测量导电流体腔内导电流体的速度场；形变场测量装置用于测量柔性件在导电流体扰动下的固体形变场。

优选地，磁热流固耦合实验系统设置于磁场环境中；

更进一步优选地，磁场环境利用线圈电磁铁生成；

更进一步优选地，磁场环境利用通过线圈的电流控制磁场强度；

更进一步优选地，磁场环境利用电磁铁旋转可改变磁场方向。

优选地，还包括第一冷水机和散热装置，第一冷水机与电磁泵通过导管连接，第一冷水机用于降低电磁泵的温度，散热装置包括换热器和第二冷水机，第二冷水机通过管道与换热器连通，散热装置用于吸收导电流体热量。

优选地，扰流装置与导电流体腔为可拆卸连接。

优选地，柔性件和刚性件为可拆卸连接。

优选地，还包括电磁流量计，电磁流量计用于测量腔体内导电流体的流量。