一種用于水槽試驗(yàn)的示蹤粒子投放裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于水槽試驗(yàn)的示蹤粒子投放裝置，具體屬于一種在水槽水流流動(dòng)測(cè)試過程中，進(jìn)行單點(diǎn)、多點(diǎn)或全流場(chǎng)投放固、液態(tài)示蹤粒子的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水槽試驗(yàn)是研究水流特性及規(guī)律的重要方法之一。在水槽試驗(yàn)中，水流在流動(dòng)過程中產(chǎn)生的難以用肉眼直接觀察的物理現(xiàn)象，可通過添加示蹤物的方法將其以直觀的形式顯示出來。常用的示蹤物按粒子的物態(tài)可分為固態(tài)(鋁粉、聚苯乙烯小球、有機(jī)玻璃粉末、滑石粉等)、液態(tài)(墨水、牛奶、染色液等)和氣態(tài)(電解產(chǎn)生氫氣泡等)三種。
[0003]針對(duì)風(fēng)洞流動(dòng)顯示和PIV測(cè)量的示蹤粒子發(fā)生、投放裝置研究較多，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，因而未能較為普遍地應(yīng)用于水槽試驗(yàn)中。目前，對(duì)固態(tài)示蹤粒子的投放采取人工均勻布撒、施放懸濁液等方式進(jìn)行，存在的缺陷是:不能保證均勻性和連續(xù)性，且粒子的上浮或下沉明顯，使其對(duì)水流流動(dòng)的響應(yīng)較慢，從而可能對(duì)試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響;對(duì)液態(tài)示蹤粒子的單點(diǎn)、多點(diǎn)投放采用小注射管或小孔釋放，施放時(shí)可能存在的缺陷為:射流引起染色線的脈動(dòng)，或有垂直于模型表面的速度分量，對(duì)水流造成一定的干擾。對(duì)應(yīng)水槽試驗(yàn)中示蹤粒子的投放要求，需要一種專用、便捷的的投放裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]實(shí)用新型目的:針對(duì)上述存在的問題，本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題在于提供一種適用于水槽試驗(yàn)要求的固、液態(tài)示蹤粒子的投放裝置，使用方便，滿足要求。
[0005]技術(shù)方案:為了解決上述存在的問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:一種用于水槽試驗(yàn)的示蹤粒子投放裝置，包括放置于水槽上方的液態(tài)示蹤粒子施放箱及固態(tài)示蹤粒子施放箱、高壓氣源、連接高壓氣源與液態(tài)示蹤粒子施放箱的第一高壓氣體管路、連接高壓氣源與固態(tài)示蹤粒子施放箱的第二高壓氣體管路。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0007]通過液態(tài)示蹤粒子施放箱釋放液態(tài)示蹤粒子，并可以選擇通過空氣進(jìn)氣口及伸縮導(dǎo)管控制施放流量，或者進(jìn)一步選擇注入高壓氣體來增大示蹤液體的施放流量。并且，可以通過固體示蹤粒子施放箱釋放固體示蹤粒子，并利用高壓氣體管路出口的強(qiáng)大氣流將固體粉末打散，粒子顆粒非常小，可均勻散布于高壓氣體中，通過單向出氣孔進(jìn)入空氣中進(jìn)一步分散后，均勻持續(xù)地進(jìn)入水流流場(chǎng)。
[0008]本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單，可適用于水槽試驗(yàn)中液態(tài)示蹤粒子的定點(diǎn)、多點(diǎn)、多層次投放及固態(tài)示蹤粒子的全流場(chǎng)投放，施放過程中有效保證了示蹤粒子投放的均勻性和連續(xù)性;且施放液態(tài)示蹤粒子時(shí)，可調(diào)整示蹤液的注入流速與水流速度基本相等，避免了由于射流不穩(wěn)定性引起的染色線的脈動(dòng);示蹤液體沿水流流動(dòng)方向注入，不存在垂直于模型表面的速度分量，有效避免了對(duì)水流的干擾。且可利用裝置同時(shí)、多層次、多點(diǎn)靈活設(shè)置施放點(diǎn)；而施放固態(tài)示蹤粒子時(shí)，較為均勻且粒子速度較小，上浮或下沉不明顯，能較快地響應(yīng)水流的流動(dòng)，且不對(duì)流動(dòng)本身造成較大影響。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型用于水槽試驗(yàn)的示蹤粒子投放裝置放置于水槽上的示意圖；
[0010]圖2是液態(tài)示蹤粒子施放箱結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011 ]圖3是分流出口選擇連接橡膠蓋的示意圖；
[0012]圖4是分流出口選擇接口連接L型針管的示意圖；
[0013]圖5是固態(tài)示蹤粒子施放箱結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體使用作更進(jìn)一步的說明。
[0015]請(qǐng)參閱圖1至圖4所示，本實(shí)用新型公開一種用于水槽試驗(yàn)的示蹤粒子投放裝置，包括放置于水槽上方的液態(tài)示蹤粒子施放箱8及固態(tài)示蹤粒子施放箱9、高壓氣源3、連接高壓氣源與液態(tài)示蹤粒子施放箱的第一高壓氣體管路6、連接高壓氣源與固態(tài)示蹤粒子施放箱的第二高壓氣體管路7。所述液態(tài)示蹤粒子施放箱(8)頂部設(shè)有空氣進(jìn)氣口 8-2、空氣進(jìn)氣口閥門8-1、壓力表8-3、進(jìn)液口8-4及進(jìn)液口閥門8-5，液態(tài)示蹤粒子施放箱8側(cè)面設(shè)有視窗
8-6、視窗范圍內(nèi)設(shè)有刻度8-7，液態(tài)示蹤粒子施放箱8底部延伸出可伸縮導(dǎo)管8-8，可伸縮導(dǎo)管8-8上設(shè)有流量控制閘閥8-9。所述可伸縮導(dǎo)管8-8下部接有多孔分流導(dǎo)管10，且多孔分流導(dǎo)管下方設(shè)有若干橫向排列的分流出口 11。如圖3及圖4中所示，分流出口 11連接橡膠蓋12或通過接口 13連接L型針管14，所述11分流出口為等距分布。
[0016]如圖5所示，所述固態(tài)示蹤粒子施放箱9頂部設(shè)有空氣進(jìn)氣口 9-2、空氣進(jìn)氣口閥門
9-1、壓力表9-3，尚壓氣體管路7由固態(tài)不蹤粒子施放箱底部接入，固態(tài)不蹤粒子施放箱內(nèi)部設(shè)有干燥劑放置箱9-4、多孔置物板9-5，固態(tài)示蹤粒子施放箱的側(cè)面設(shè)有等距單向出氣孔9-7。其中，所述多孔置物板9-5為均勻分布毛細(xì)孔。
[0017]進(jìn)行水槽試驗(yàn)時(shí)，先確定水流測(cè)試相關(guān)儀器的位置，在其上游合理的距離放置本示蹤粒子投放裝置。附圖1中，示蹤粒子施放裝置通過支架2放置在水槽I上。
[0018]正式投放示蹤粒子之前，先確定高壓氣源3可用，高壓氣體管路6、7未堵塞，閥門4、5可正常使用后，全部關(guān)閉。
[0019]若進(jìn)行液態(tài)示蹤粒子的投放，則需使用液態(tài)示蹤粒子施放箱8及其配件，見附圖2。具體實(shí)施過程如下:首先開啟空氣進(jìn)氣口 8-2的閥門8-1，關(guān)閉流量控制閘閥8-9，而后調(diào)整可伸縮導(dǎo)管8-8，使多孔分流導(dǎo)管10末端位于液面上方。根據(jù)示蹤液施放點(diǎn)的選取，對(duì)多孔分流導(dǎo)管10的各分流出口 11采用橡膠蓋12進(jìn)行密封，或以接口 13接入可調(diào)節(jié)高度的L型針管14，調(diào)整其出流口 15方向與水流方向一致。從進(jìn)液口 8-4投入配置好的示蹤液，從視窗8-6及其刻度8-7觀測(cè)示蹤液充足即可關(guān)閉閥門8-5。估算或?qū)崪y(cè)示蹤液施放點(diǎn)的水流流速，若流速較小，則可保持空氣進(jìn)氣口的閥門8-1開啟，利用流量控制閘閥8-9來控制施放流量，使示蹤液的注入流速與水流流速基本一致，沒有明顯的射流和脈動(dòng)現(xiàn)象;若對(duì)示蹤液的注入流速要求很大，考慮密閉箱體8并開啟閥門4通過高壓氣體導(dǎo)管6接入高壓氣體來增大示蹤液體的施放流量，箱體內(nèi)壓強(qiáng)可通過讀壓力表8-3進(jìn)行調(diào)控。投放結(jié)束后，依次關(guān)閉閥門8-9和4，開啟8-1，進(jìn)行后續(xù)處理。
[0020]若進(jìn)行固態(tài)示蹤粒子的投放，則需使用固態(tài)示蹤粒子施放箱9，見附圖3。具體實(shí)施過程如下:首先在干燥劑放置箱9-4和多孔置物板9-5分別放置干燥劑和示蹤粒子粉末9-6，關(guān)閉空氣進(jìn)氣口 9-2的閥門9-1使箱體密閉。開啟閥門5通過高壓氣體導(dǎo)管7接入高壓氣體，利用管路出口的強(qiáng)大氣流將固體粉末9-6打散，粒子顆粒均勻散布于高壓氣體中，而后開啟系列單向出氣孔9-7使之進(jìn)入空氣中進(jìn)一步分散，可加用臨時(shí)擋板使示蹤粒子快速、均勻、持續(xù)地落入水流流場(chǎng)，投放濃度可通過讀壓力表9-3或開啟不同組合的單向出氣孔9-7進(jìn)行調(diào)控。投放結(jié)束后，關(guān)閉閥門5，開啟9-1，進(jìn)行后續(xù)處理。
[0021]以上所述僅是本實(shí)用新型的實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)及原理的前提下，可以做出若干修改和潤飾，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于水槽試驗(yàn)的示蹤粒子投放裝置，其特征在于，包括放置于水槽上方的液態(tài)示蹤粒子施放箱(8)及固態(tài)示蹤粒子施放箱(9)、高壓氣源(3)、連接高壓氣源與液態(tài)示蹤粒子施放箱的第一高壓氣體管路(6)、連接高壓氣源與固態(tài)示蹤粒子施放箱的第二高壓氣體管路(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水槽試驗(yàn)的示蹤粒子投放裝置，其特征在于，所述液態(tài)示蹤粒子施放箱(8)頂部設(shè)有空氣進(jìn)氣口( 8-2)、空氣進(jìn)氣口閥門(8-1)、壓力表(8-3)、進(jìn)液口(8-4)及進(jìn)液口閥門(8-5)，液態(tài)示蹤粒子施放箱(8)側(cè)面設(shè)有視窗(8-6)、視窗范圍內(nèi)設(shè)有刻度(8-7)，液態(tài)示蹤粒子施放箱(8)底部延伸出可伸縮導(dǎo)管(8-8)，可伸縮導(dǎo)管(8-8)上設(shè)有流量控制閘閥(8-9)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水槽試驗(yàn)的示蹤粒子投放裝置，其特征在于，所述可伸縮導(dǎo)管(8-8)下部接有多孔分流導(dǎo)管(10)，且多孔分流導(dǎo)管下方設(shè)有若干橫向排列的分流出口(11)04.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于水槽試驗(yàn)的示蹤粒子投放裝置，其特征在于，分流出口(11)連接橡膠蓋(12)或通過接口(13)連接L型針管(14)，所述(11)分流出口為等距分布。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水槽試驗(yàn)的示蹤粒子投放裝置，其特征在于，所述固態(tài)示蹤粒子施放箱(9)頂部設(shè)有空氣進(jìn)氣口(9-2)、空氣進(jìn)氣口閥門(9-1)、壓力表(9-3)，高壓氣體管路(7)由固態(tài)不蹤粒子施放箱底部接入，固態(tài)不蹤粒子施放箱內(nèi)部設(shè)有干燥劑放置箱(9-4)、多孔置物板(9-5)，固態(tài)示蹤粒子施放箱的側(cè)面設(shè)有等距單向出氣孔(9-7)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于水槽試驗(yàn)的示蹤粒子投放裝置，其特征在于，所述多孔置物板(9-5)為均勻分布毛細(xì)孔。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于水槽試驗(yàn)的示蹤粒子投放裝置，裝置包括兩根支架、高壓氣源、高壓氣體管路及閥門、固態(tài)示蹤粒子施放箱、液態(tài)示蹤粒子施放箱及各種配件。所述示蹤粒子施放箱通過兩根支架放置于水槽上，高壓氣源通過高壓氣體管路及閥門控制接入示蹤粒子施放箱。本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單，可適用于水槽試驗(yàn)中液態(tài)示蹤粒子的定點(diǎn)、多點(diǎn)、多層次靈活投放及固態(tài)示蹤粒子的全流場(chǎng)投放，施放過程中能有效保證示蹤粒子投放的均勻性和連續(xù)性，同時(shí)降低對(duì)水流流動(dòng)的干擾和影響。
【IPC分類】G01M10/00
【公開號(hào)】CN205333292
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620059429
【發(fā)明人】戴文鴻, 馮逸君, 張明, 陳揚(yáng), 史常樂, 丁偉
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2016年1月21日