一種小尺寸piv流場測試實驗中示蹤粒子布撒裝置制造方法
【專利摘要】一種小尺寸PIV流場測試實驗中示蹤粒子布撒裝置，屬于激光粒子測量【技術(shù)領(lǐng)域】。這種示蹤粒子布撒裝置包括一個儲液罐、供氣氣源、穩(wěn)壓罐、加壓氣源和視盅，儲液罐采用上蓋板封閉，加壓氣源連接儲液罐,伸入儲液罐底部液體中的內(nèi)部導管連接上蓋板，上蓋板經(jīng)外部導管連接視盅內(nèi)的旋流噴嘴，穩(wěn)壓罐經(jīng)進氣分管連接法蘭上與視盅相通的氣動接頭。該裝置能夠持續(xù)穩(wěn)定的產(chǎn)生示蹤粒子，粒徑可調(diào)，粒子質(zhì)量好，可以較好的反應流場情況；裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，原料價格低廉，易于普及。
【專利說明】一種小尺寸PIV流場測試實驗中示蹤粒子布撒裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種小尺寸PIV流場測試實驗中示蹤粒子布撒裝置，它產(chǎn)生的噴霧粒子可以為粒子圖像測速(PIV)提供有效的示蹤粒子，尤其適用于進氣壓力較高、進氣口尺寸較小、測量空間尺寸有限的空氣流動測量。屬于激光粒子測量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]為探求內(nèi)燃機等工程機械內(nèi)部流場，PIV激光測試技術(shù)以其能夠測量全場等優(yōu)點被廣泛應用于流場的測試中。在Piv實驗中，示蹤粒子的選擇對于實驗的結(jié)果起著至關(guān)重要的作用。示蹤粒子必須嚴格具有散射光的能力以及良好的跟隨性、安全性、經(jīng)濟性等。
[0003]目前PIV實驗中所采用的示蹤粒子發(fā)生器所產(chǎn)生的示蹤粒子大多只能用于測量大氣壓或者低于大氣壓的氣體流動，對于進氣壓力較高的流場，示蹤粒子會出現(xiàn)團聚，甚至會產(chǎn)生嚴重的撞壁現(xiàn)象，無法進入到高壓氣體中與氣體混合。而針對超音速流動測量的示蹤粒子發(fā)生器則需要進行抽真空來吸入示蹤粒子粉末，這些粒子粉末多為固體示蹤粒子，如二氧化鈦、三氧化二鋁等，價格較為昂貴，實驗設備較為復雜。并且在測量區(qū)域的空間較小時，固體粉末容易遮蓋進光和照相的取景窗，不利于進光和采像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實用新型提供一種小尺寸PIV流場測試實驗中示蹤粒子布撒裝置，能有效減少了粒子的團聚和撞壁現(xiàn)象，裝置簡單，價格適中。同時液體示蹤粒子的透明性提高了進光和采像的準確性，也更易于拆解和清理。
[0005]本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種小尺寸PIV流場測試實驗中示蹤粒子布撒裝置，它包括一個供氣氣源，它還包括一個儲液罐、穩(wěn)壓罐、加壓氣源和視盅，所述儲液罐采用上蓋板封閉，加壓氣源經(jīng)加壓閥門、加壓導管和上蓋板連接儲液罐，伸入儲液罐底部液體中的內(nèi)部導管連接上蓋板上的寶塔型分流，寶塔型氣動接頭經(jīng)噴霧閥門、外部導管連接法蘭上的限流接頭，法蘭與視盅固定連接，在對應限流接頭位置的視盅內(nèi)設置一個旋流噴嘴，供氣氣源經(jīng)供氣閥門與穩(wěn)壓罐連接，所述穩(wěn)壓罐經(jīng)進氣閥門、進氣總管、分流氣動接頭和進氣分管連接法蘭上與視盅相通的氣動接頭。
[0006]所述分流氣動接頭連接4-5個進氣分管，每個進氣分管連接到與視盅相通的氣動接頭上。
[0007]所述旋流噴嘴采用旋流噴嘴出口與旋流擋板之間的距離為可調(diào)式結(jié)構(gòu)。
[0008]采用上述的技術(shù)方案，將液體裝入儲液罐中，下導管插入液體底部，蓋上上蓋板2，保證裝置封閉。生成示蹤粒子所用的液體為柴油或礦物質(zhì)油，價格便宜，易于獲得。液體的液位需要達到儲液罐高度的2/3，以滿足多次實驗的用量。
[0009]本實用新型的有益效果是:這種小尺寸PIV流場測試實驗中示蹤粒子布撒裝置包括一個儲液罐、穩(wěn)壓罐、供氣氣源、加壓氣源和視盅，儲液罐采用上蓋板封閉，加壓氣源連接儲液罐，伸入儲液罐底部液體中的內(nèi)部導管連接上蓋板，上蓋板經(jīng)外部導管連接視盅內(nèi)的旋流噴嘴，供氣氣源通過供氣閥門連接穩(wěn)壓罐，穩(wěn)壓罐經(jīng)進氣分管連接法蘭上與視盅相通的氣動接頭。該裝置能夠持續(xù)穩(wěn)定的產(chǎn)生示蹤粒子，粒徑可調(diào)；粒子質(zhì)量好，可以較好的反應流場情況；裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便；原料價格低廉，易于普及。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為示蹤粒子布撒裝置的工作原理圖。
[0011]圖2為旋流噴嘴的安裝結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖3為圖2中的A-A剖視圖。
[0013]圖4為法蘭的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖中:1、儲液罐，2、上蓋板，3、儲液罐壓力表，4、內(nèi)部導管，5、噴霧閥門，6、寶塔型氣動接頭，7、外部導管，8、限流接頭，9、旋流噴嘴，10、法蘭，11、分流氣動接頭，12、進氣分管，13、氣動接頭，14、進氣總管，15、進氣閥門，16、進氣壓力表，17、穩(wěn)壓罐，18、加壓閥門，19、加壓導管，20、加壓氣源，21、橡膠密封圈，22、螺栓，23、旋流噴嘴出口，24、旋流擋板，25、視盅，26、法蘭螺栓，27、供氣氣源，28、供氣閥門
[0015]【具體實施方式】
[0016]圖1為示蹤粒子布撒裝置的工作原理圖。圖中，小尺寸PIV流場測試實驗中示蹤粒子布撒裝置包括加壓氣源20、儲液罐1、穩(wěn)壓罐17、供氣氣源28和視盅25。儲液罐I采用上蓋板2封閉，加壓氣源20經(jīng)加壓閥門18、加壓導管19和上蓋板2連接儲液罐1，伸入儲液罐I底部液體中的內(nèi)部導管4連接上蓋板2上的寶塔型氣動接頭6，寶塔型氣動接頭6經(jīng)噴霧閥門5、外部導管7連接法蘭10上的限流接頭8，法蘭10與視盅25固定連接，在對應限流接頭8位置的視盅25內(nèi)設置一個旋流噴嘴9，旋流噴嘴9采用旋流噴嘴出口 23與旋流擋板24之間的距離為可調(diào)式結(jié)構(gòu)。供氣氣源27通過供氣閥門28與穩(wěn)壓罐17相連，穩(wěn)壓罐17經(jīng)進氣閥門15、進氣總管14、分流氣動接頭11和進氣分管12連接法蘭10上與視盅25相通的氣動接頭13。
[0017]上蓋板2為比儲液罐I直徑較大的板料，其上設有與罐體上螺栓相匹配的通孔和與儲液罐I直徑相同的凹槽，用于安放環(huán)形橡膠密封圈21。上蓋板2和橡膠密封圈21通過三個螺栓22與儲液罐I連接，加壓導管19 一端穿過上蓋板2與儲液罐I相連，另一端與供氣氣源20相接，噴霧導管(包括內(nèi)部導管4和外部導管7) —端穿過上蓋板2，一段伸入罐底，另一端安裝旋流噴嘴9與進氣分管12配合使用，進氣分管12 —端與穩(wěn)壓罐17相連，另一端安裝在法蘭10上，法蘭10通過法蘭螺栓26與視盅25相連。
[0018]供氣氣源27可根據(jù)實驗條件自行選定，壓力可調(diào)，但應滿足實驗的進氣要求，可保證穩(wěn)壓罐內(nèi)的壓力可以穩(wěn)定在實驗所需壓力，供氣閥門18是外螺紋黃銅球閥，型號DN81/4,公稱直徑8mm,公稱壓力1.6MPa。
[0019]加壓氣源20可根據(jù)實驗條件自行選定，壓力可調(diào)，但應保證氣流的壓力高于罐內(nèi)的壓力，可以使罐內(nèi)產(chǎn)生6-8 bar的穩(wěn)定壓力，加壓閥門18是外螺紋黃銅球閥，型號DN81/4,公稱直徑8mm,公稱壓力1.6MPa。
[0020]噴霧閥門5為是黃銅球閥，型號DN8 1/4，通過外螺紋安裝在密封上蓋板2上，外部導管7通過寶塔型氣動接頭6與噴霧閥門5的上端相連，內(nèi)部導管4通過寶塔型氣動接頭6與噴霧閥門5下端相連(即寶塔型氣動接頭6與噴霧閥門5共用一個螺紋孔)，伸入到儲液罐I內(nèi)液體底部，外部導管7的另一端裝有外徑與導管內(nèi)徑相同的限流接頭8，旋流噴嘴9通過該限流接頭8與外部導管7連接。
[0021]穩(wěn)壓罐17需要壓力穩(wěn)定，可選用體積較大的穩(wěn)壓罐，保證科承受壓力為實驗所需的進氣壓力，該進氣閥門15為是黃銅球閥，型號DN15 1/2，出口與進氣總管14相連，出口總管14通過分流氣動接頭11與分流導管12相連，各個分流導管12的長度盡量相等，以保證出口氣流分布均勻，分流導管12通過氣動接頭13與法蘭10相連。
[0022]上述所有導管，包括內(nèi)部導管4、外部導管7、進氣分管12、進氣總管14和進氣導管19均為標準氣動軟管，內(nèi)徑5.5mm，外徑8mm，可以承受8bar以下的壓力，不產(chǎn)生變形。
[0023]上述寶塔型氣動接頭6的外徑為6_，與導管的內(nèi)徑尺寸匹配，寶塔型氣動接頭6的內(nèi)壁厚度為1.5mm,以保證可以承受一定的壓力。
[0024]上述限流接頭8為T字形黃銅圓柱，中心有一通孔，前端原片外徑為5.5mm,內(nèi)徑為2.7mm,厚度為2mm，有效減少了液體的流量，后端圓柱外徑與噴嘴后端內(nèi)徑相同，間隙配
入
口 ο
[0025]圖2、3為旋流噴嘴的安裝結(jié)構(gòu)圖。將旋流噴嘴9通過噴嘴后端的外螺紋固定在法蘭10的中心，法蘭的尺寸與視盅的尺寸匹配。在法蘭10上安裝旋流噴嘴位置的四周均布4個螺紋孔(圖4)，這些孔與旋流噴嘴9的距離均為10-15mm，用于安裝氣動接頭13，氣動接頭13均為內(nèi)徑為8_的標準件，與進氣分管12配合使用。進氣分支管12通過分流氣動接頭11與進氣總管14連接，進氣總管14通過進氣閥門15連接到穩(wěn)壓罐17上。該進氣系統(tǒng)可使進氣氣流分布均勻，有效防止了示蹤粒子的撞壁，使得產(chǎn)生的示蹤粒子在視盅內(nèi)的混合更均勻。
[0026]使用上述的示蹤粒子布撒裝置，在實驗開始時，首先打開加壓閥門18，待儲液罐壓力表3的讀數(shù)達到6bar左右時關(guān)閉閥門。隨后打開供氣閥門28給進氣系統(tǒng)的穩(wěn)壓罐17供氣，可根據(jù)實驗要求調(diào)解壓力的大小，根據(jù)現(xiàn)有設計，穩(wěn)壓罐內(nèi)的氣體壓力為4bar。測量時先打開進氣閥門15，隨后打開噴霧閥門4，即可產(chǎn)生示蹤粒子。可通過調(diào)節(jié)儲液罐I的壓力和旋流噴嘴出口 23與旋流擋板24的位置來調(diào)節(jié)示蹤粒子的大小。儲液罐I內(nèi)液體壓力小，旋流噴嘴出口 23與旋流擋板24之間的距離大，產(chǎn)生的粒子粒徑較大，反之則較小。
【權(quán)利要求】
1.一種小尺寸PIV流場測試實驗中示蹤粒子布撒裝置，它包括一個供氣氣源(27)，其特征在于:它還包括一個儲液罐(I)、穩(wěn)壓罐(17)、加壓氣源(20)和視盅(25)，所述儲液罐(I)采用上蓋板(2)封閉，加壓氣源(20)經(jīng)加壓閥門(18)、加壓導管(19)和上蓋板(2)連接儲液罐(1)，伸入儲液罐(I)底部液體中的內(nèi)部導管(4)連接上蓋板(2)上的寶塔型氣動接頭(6)，寶塔型氣動接頭(6)經(jīng)噴霧閥門(5)、外部導管(7)連接法蘭(10)上的限流接頭(8)，法蘭(10)與視盅(25)固定連接，在對應限流接頭(8)位置的視盅(25)內(nèi)設置一個旋流噴嘴(9)，供氣氣源(27)通過供氣閥門(28)與穩(wěn)壓罐(17)相連，所述穩(wěn)壓罐(17)經(jīng)進氣閥門(15)、進氣總管(14)、分流氣動接頭(11)和進氣分管(12)連接法蘭(10)上與視盅(25)相通的氣動接頭(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小尺寸PIV流場測試實驗中示蹤粒子布撒裝置，其特征在于:所述分流氣動接頭(11)連接4個進氣分管(12)，每個進氣分管(12)連接到與視盅(25)相通的氣動接頭(13)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小尺寸PIV流場測試實驗中示蹤粒子布撒裝置，其特征在于:所述旋流噴 嘴(9)采用旋流噴嘴出口(23)與旋流擋板(24)之間的距離為可調(diào)式結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】G01M9/00GK203824731SQ201420226153
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】馮立巖, 翟君, 曲闖, 禮博, 梁桂華, 隆武強, 陳雷, 王猛, 王偉堯 申請人:大連理工大學