CN101408476B - 空气湍流运动模拟微型装置 - Google Patents

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Abstract

空气湍流运动模拟微型装置，特点是：直筒B底部连接一锥体，锥体的侧下壁通过凸沿与支架连接，直筒B上方与直筒A连接，直筒B侧上壁沿圆周切线方向连接进风弯道、进风管一端与进风弯道连接，另一端通过软管与风机出风口连接，风机电源端与风机控制器连接，进风管道与直筒B之间有支撑筋板连接，进风管内设置有加热器或制冷器，经线缆与进风管外的温度控制器连接。电源与风机控制器和温度控制器连接，空气流量是通过风机控制器调节风机功率实现的；空气温度是通过温度控制器调节加热器或制冷器的功率实现的。本发明结构简单，参数可调，装置微型化。

Description

空气湍流运动模拟微型装置
技术领域
本发明属于空气动力学，传感器、测量与控制技术领域。本发明涉及一种空气湍流运动模拟装置，用于给空气湍流运动物理参数测量传感器的研制、校正提供测量环境；用于给空气湍流现象的理论研究提供实验验证；用于给空气湍流运控制研究提供实验对象。
背景技术
空气湍流现象普遍存在于自然界和工业领域，对湍流现象的研究是多方位多层次的。例如，湍流速度场研究对航空器安全飞行、风力发电机安全运行、风力发电机功率优化控制等有广泛应用前景。设计制造一种微型空气湍流模拟装置，对研究、测试测量空气湍流物理量传感器，以及研究和描述空气湍流运动规律的数学物理方程等有重要意义。现有的空气湍流模拟装置模拟大气湍流现象，体积庞大，费用高，建设周期长，一般由国家资助建设，主要用于国家重点工程的前期科学论证。采用的湍流发生机理与本发明有本质不同。本发明以传感器与测控技术研究与应用为出发点，为测控技术提供测试环境，同时也可作为湍流理论研究的实验验证对象。为此目的研制的空气湍流微型模拟装置，目前国内外尚未见报道。
发明内容
本发明的目是创造一种产生模拟空气湍流运动的微型装置，其特点在于：它能产生空气湍流，湍流的参数是可以调节的，装置微型化；克服现有的空气湍流模拟装置模拟大气湍流现象，体积庞大，费用高，建设周期长等弊端。
空气湍流运动模拟微型装置，其特征在于：直筒B底部连接一锥体，椎体的侧下壁通过凸沿与支架连接，直筒B上方与直筒A连接，直筒B侧上壁沿圆周切线方向连接进风弯道，进风管一端与进风弯道连接，另一端通过软管与风机出风口连接，风机电源端与风机控制器连接，进风管内设置有加热器或制冷器，经线缆与进风管外的温度控制器连接；电源与风机控制器和温度控制器连接；空气流量是通过风机控制器调节风机功率实现的，该风机控制器用单片机和模拟电路实现，通过数据通信接口与其他计算机通信；空气温度是通过加热器或制冷器的温度控制器调节加热器或制冷器的功率实现的，该温度控制器用单片机和模拟电路实现，通过数据通信接口与其他计算机通信。
所述的直筒B的直径大于直筒A的直径。
所述的直筒A、直筒B、和锥体上，沿垂直方向分别开有传感器测量孔。
所述的进风弯道与直筒B之间连接有支撑筋板。
所述的空气湍流运动模拟装置独立设置，或由前一装置的直筒A经由管道与后一装置的进风管串联连接，组成多个空气湍流运动模拟系统。
所述的空气湍流运动模拟微型装置上安装了测量传感器及测量电路，用以测量空气湍流参数。
本发明结构简单，并能产生空气湍流，且湍流的参数是可以调节的，装置微型化。配置了基本的测量传感器，信号处理与控制电路。
附图说明
图1为空气湍流运动模拟微型装置结构原理图；
图2为多个空气湍流运动模拟微型装置连接图。
1.直筒A，2.直筒B，3.锥体，4.支架，5.进风弯道，6.进风管，7.温度控制器，8.风机，9.风机控制器，10.软管，11.加热器或制冷器，12.电源，13.凸沿，14.支撑筋板，15.传感器测量孔。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
空气湍流运动模拟微型装置结构如图1所示，直筒B2底部连接一锥体3，侧下壁通过凸沿13与支架4连接，直筒B2上方与直筒A1连接，直筒B2侧上壁沿圆周切线方向连接进风弯道5，进风管6一端与进风弯道5连接，另一端通过软管10与风机8的出风口连接，风机8电源端与风机控制器9连接，进风管道6与直筒B2之间有支撑筋板14连接，进风管6内设置有加热器或制冷器11，经线缆与进风管外的温度控制器7连接；空气流量是通过风机控制器调节风机功率实现的，该风机控制器用单片机和模拟电路实现，通过数据通信接口与其他计算机通信；空气温度是通过加热器或制冷器的温度控制器调节加热器或制冷器的功率实现的，该温度控制器用单片机和模拟电路实现，通过数据通信接口与其他计算机通信。直筒B2直径大于直筒A1直径。直筒A1、直筒B2和锥体3上各开有传感器测量孔15，电源12与风机控制器9和加热控制器7连接，给该装置提供电源。空气湍流运动模拟装置独立设置，或由前一装置的直筒A1通过管道与后一装置的进风管6串联连接，组成多个空气湍流运动模拟系统。
空气湍流运动模拟微型装置独立设置，或由前一装置的直筒A1通过管道与后一装置的进风口6串联连接，组成多个空气湍流运动模拟微型系统，如图2所示。
使用时，由风机产生的速度可调节的风通过软管10，经过进风管6进入进风弯道5，经加热器或制冷器11后，从进风弯道5沿直筒B2与弯道的切线方向进入直筒B2，然后进入锥体3后，以湍流运动形态，经由直筒B2和直筒A1流出，进入大气，或进入另一个空气湍流运动模拟装置的进风管6，见图2。制造材料可以选用有机玻璃、塑料、玻璃、陶瓷或金属等，根据用途而定。例如，作为空气湍流的冷态模拟装置，为增加对湍流运动可观察性，可用有机玻璃制造，并在其中加入示踪颗粒，该颗粒与空气运动形态一致，可以观测到空气的运动形态。控制加热器温度小于有机玻璃温度上限值，模拟有一定温度的空气湍流；或者关闭加热器，模拟常温态空气湍流；或者将加热器换成制冷器，模拟低温空气湍流。模拟高温态空气湍流，则制造材料要选用玻璃、陶瓷材料或金属材料。

Claims (6)

1.空气湍流运动模拟微型装置，其特征在于：直筒B(2)底部连接一锥体(3)，椎体的侧下壁通过凸沿(13)与支架(4)连接，直筒B(2)上方与直筒A(1)连接，直筒B(2)侧上壁沿圆周切线方向连接进风弯道(5)，进风管(6)一端与进风弯道(5)连接，另一端通过软管(10)与风机(8)的出风口连接，风机(8)电源端与风机控制器(9)连接，进风管(6)内设置有加热器或制冷器(11)，经线缆与进风管外的温度控制器(7)连接；电源(12)与风机控制器(9)和温度控制器(7)连接；空气流量是通过风机控制器调节风机功率实现的，该风机控制器用单片机和模拟电路实现，通过数据通信接口与计算机通信；空气温度是通过加热器或制冷器的温度控制器调节加热器或制冷器的功率实现的，该温度控制器用单片机和模拟电路实现，通过数据通信接口与计算机通信。
2.根据权利要求1所述的空气湍流运动模拟微型装置，其特征在于：所述的直筒B(2)的直径大于直筒A(1)的直径。
3.根据权利要求1所述的空气湍流运动模拟微型装置，其特征在于：所述的直筒A(1)、直筒B(2)和锥体(3)上，沿垂直方向分别开有传感器测量孔(15)。
4.根据权利要求1所述的空气湍流运动模拟微型装置，其特征在于：进风弯道(5)与直筒B(2)之间连接有支撑筋板(14)。
5.根据权利要求1所述的空气湍流运动模拟微型装置，其特征在于：空气湍流运动模拟装置独立设置，或由前一装置的直筒A(1)经由管道与后一装置的进风管(6)串联连接，组成多个空气湍流运动模拟系统。
6.根据权利要求1所述的空气湍流运动模拟微型装置，其特征在于：空气湍流运动模拟装置上安装了测量传感器及测量电路，用以测量空气湍流参数。
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