[实用新型]液态金属运动的二维测速装置

说明书

本实用新型涉及一种测试仪器，特别是一种用于液态金属运动下的二维测速装置。

在工业生产试验过程中和科研工作中，测定液态金属运动中某点的速度是具有重要意义的。但如何进行准确的测定是复杂而又困难的问题。特别当对液态金属施加某种外力，使其强制运动时，例如：采用电磁搅拌高温金属液体时，由于磁场对金属液体的作用，这时测量液态金属中某点的速度就更加困难。目前国内通常采用直接法对液态金属进行测速，其方法手段之一是，选择一个小瓷舟，放在流动的液态金属表面，使其一起运动，测下小瓷舟的运动速度，即表示液态金属表面的运动速度；之二是，用一种耐高温的试件放在旋转运动的液态金属液中与金属液一起运动，记录下试件的单位时间转数，即求出对应点的线速度。之三是，国外目前有的采用电磁比托管或电磁流量计进行测速，这种测量方法由于外加磁场的作用，这样对液态金属的流场影响较大，特别是当要求测量较小区域内金属流场中的某点速度，影响就更为明显。上述这些方法和装置都只能是同时一次测量液态金属中某点的一维运动速度，不能同时进行二维速度的测量，而且测量准确度不高，适用范围有限，故不能充分满足科研和工业试验的数据要求。

本实用新型的目的是克服上述测试装置中存在的缺陷，研究设计一种能对液态金属中某点一次同时进行二维测速的装置。

本实用新型的目的是以如下方式实现的。它根据流体力学的附面层概念，流体中以一定速度运动的颗粒要受到粘性摩擦阻力和压差阻力，在液态金属中，颗粒大小一定时，阻力的大小与颗粒本身运动速度有关，所以设计一种能够测得液态金属中某点相对稳定放置的球形颗粒所受到的阻力值f_x、f_y大小的装置，然后将该阻力值代入数学换算式中，即可得出某点运动速度的大小。该装置是这样设计的，它在一个座标架上 固定装有一个“L”形弹性元件，该弹性元件上贴有构成桥路的电阻应变片，弹性元件的一端固定在座标架上，另一端连接一用高纯石英做成的毛细管，毛细管的另一端做成一个小球。

下面结合实施例附图对本实用新型做进一步说明。

附图1是实施本实用新型的结构示意图；

附图2、3是实施本实用新型电阻应变片组成的桥路图；

参照附图1、2和3，看出该装置由座标架［2］、弹性元件［1］、电阻应变片［3］、毛细管［4］、小球［5］相互而构成。座标架［2］上固定连接一“L”形弹性元件［1］，该弹性元件上贴有三组电阻应变片［3］，并按电阻应变片角号数R₁R₂R₃R^X₄、R^’₁R^’₂R^’₃R^’₄分别构成两组 桥路，弹性元件［1］的一端连接一用高纯石英做成的毛细管［4］，该细管的端部制成一小球［5］。工作时，将小球插入被测的液态金属液体中，当金属液流动（运动）时，小球此时受到水平、垂直等方向的阻力f_x、f_y，此时，弹性元件［1］变形，通过三组电阻应变片［3］组成的两组全桥电路，分别把两个方向的阻力F_X、F_Y经过动态电组应变仪转换成电信号，送至光线示波器中显示或记录下测试结果，得出水平、垂直方向的二维阻力值f_x、f_y大小。再将得到的f_x、f_y数据代入数学换算式中即可得出被测的液态金属某点的二维速度V_x、V_y的大小。

本实用新型的优点是，由于设计了一种对液态金属中某点阻力值直接测量而间接得出某点二维速度的测量装置，从而实现了对液态金属中某点二维速度的准确测量，为科研和生产试验提供了可靠参数，特别在研究连铸过程中钢液的运动规律提供了重要参数，为建立数学模型提供了可靠的依据。该装置也适用在非磁场作用下的金属液体中的二位测速。