CN104730286B - 一种基于piv的通气空穴内部粒子撒布装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PIV的通气空穴内部粒子撒布装置，属于PIV测量装置技术领域。装置包括空化器、PIV粒子、粒子存放盒和外部的气源；空化器为封闭的矩形壳体，其侧面加工有通气孔，空化器上连接有进气管与内部的空腔相通；粒子存放盒同样为封闭的矩形壳体，其侧面上也加工有通气孔，粒子存放盒上连接有进气连接管与空腔相通；粒子存放盒通过进气连接管与所述空化器的侧面连接，使得粒子存放盒位于空化器内部的中央位置，粒子存放盒内装有PIV粒子，粒子存放盒的外表面与空化器的内表面之间形成一个空腔。本发明能够可靠的在通气空穴内部撒布均匀的粒子，便于PIV系统的测量和应用。

Description

一种基于PIV的通气空穴内部粒子撒布装置

技术领域

发明涉及一种粒子图像测速技术测量装置，具体涉及一种通气空穴内部粒子撒布装置,属于粒子图像测速技术测量装置技术领域。

背景技术

流动测量技术的发展对于研究和解决航空、航天、船舶等行业涉及的一系列基础问题具有重要意义，其中粒子图像测速技术的发展对于流场内部运动特性的研究得到了广泛的应用。通气空化作为一种有效的减阻途径，具有较好的发展前景，研究通气空化流场具有重要的实用价值。但是，目前针对通气空化流场的粒子图像测速技术测量仅可获取绕通气空穴外流场的流动细节，对于通气空穴内部气体流动的测量仍无合适途径，这是由粒子图像测速技术的工作原理引起的。粒子图像测速技术对流场的测量是通过记录并分析流场中所撒布的粒子的位置实现的：粒子图像测速技术系统中的激光光源照射流场中的粒子，配套的CCD相机记录粒子的位置并通过后处理软件进行分析可得出局部的流场结构、流速等信息。对于通气空穴，由于其内部的粒子撒布较为困难，在通气流场中没有粒子，CCD相机也记录不到空穴内部的粒子图像，进而就无法分析获取通气流场的运动信息。因此，为了深入分析通气流场的运动特性，通气空穴内部粒子如何可靠有效的撒布是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于PIV的通气空穴内部粒子撒布装置，能够可靠的在通气空穴内部撒布均匀的粒子，便于粒子图像测速技术系统的测量和应用。

一种基于PIV的通气空穴内部粒子撒布装置,包括空化器、粒子图像测速技术粒子、粒子存放盒和外部的气源；

所述空化器为封闭的壳体，其侧面加工有通气孔，空化器上连接有进气管与内部的空腔相通；

所述粒子存放盒同样为封闭的矩形壳体，其侧面上也加工有通气孔，粒子存放盒上连接有进气连接管与空腔相通；

其整体连接关系为：所述粒子存放盒通过进气连接管与所述空化器的侧面连接，使得粒子存放盒位于空化器内部的中央位置，粒子存放盒内装有粒子图像测速技术粒子，粒子存放盒的外表面与空化器的内表面之间形成一个空腔。

进一步地，所述空化器的左侧面和右侧面以及迎流面和背流面互相平行且与水流方向一致，上表面和下表面与水流方向存在夹角，空化器上的通气孔加工在上表面和下表面上，目的是防止在空化过程中水流倒灌进入空化器内部。

进一步地，所述空化器的上表面和下表面与水流方向存在夹角分别为-30°和+30°。

进一步地，所述粒子存放盒上的通气孔加工在除下表面以外的侧面上，防止粒子在撒布前泄漏到空化器中。

工作原理：实验前，在粒子存放装置的内部空腔中提前存放适量的粒子图像测速技术粒子，粒子撒布装置通过空化器的左端面和右端面固定安装在水洞试验段内部；试验进行时，外部气源通过进气管不断向空化器中通入气体，从空化器的通气孔流出的气体在水洞来流的作用下使得空化器后部形成一个较大的通气空穴，持续不断的气流保证流场中通气空穴的形成，也可避免水洞中的水流倒灌进入空化器内部；同时，由进气连接管向粒子存放盒内部供气，进入粒子存放盒的气体在空腔内与提前存放入其内部的粒子图像测速技术粒子混合后，由粒子存放盒表面的通气孔排出，在空化器与粒子存放盒之间的空腔中，粒子存放盒的通气孔排出的混合了粒子的气流与进气管通入空化器内部的气体再次混合均匀，通过空化器侧面的通气孔向外排出，使得通气空穴内部的粒子能够分布均匀。

有益效果：

1、本发明将粒子存放装置置于空化器内部，利用两者之间的空腔使得粒子与空气进行了二次混合，有利于通气空穴中的粒子分布均匀，能够便于粒子图像测速技术系统的测量和观测。

2、本发明采用了外部气源分别向粒子存放盒和空化器内部进行的形式，即使发生空化器内部压力不足产生倒灌的现象，由于粒子存放盒内部还有气压存在，可以保证液体不会进入粒子存放盒内，使得装置的可靠性大大提高。

附图说明

图1为本发明粒子散布装置的结构示意图；

图2为本发明空化器的结构示意图；

图3为本发明粒子存放盒的结构示意图；

图4为本发明在水洞试验段内进行试验的原理图。

其中、1-水洞试验段、2-粒子撒布装置、3-气液交界面、4-通气空穴、5-水体、6-通气孔排出气体、7-空化器、8-通气孔Ⅰ、9-进气管、10-粒子存放盒、11-通气孔Ⅱ、12-进气连接管。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1所示，本发明提供了一种基于PIV的通气空穴内部粒子撒布装置，包括空化器7、粒子图像测速技术粒子、粒子存放盒10和外部的气源；

如附图2所示，所述空化器7为封闭的壳体，空化器7的左侧面和右侧面以及迎流面和背流面互相平行且与水流方向一致，上表面和下表面与水流方向存在夹角，空化器7上的通气孔Ⅰ8加工在上表面和下表面上，空化器7上连接有进气管9与内部的空腔相通。

如附图3所示，所述粒子存放盒10为封闭的矩形壳体，其侧面上也加工有通气孔Ⅱ11，粒子存放盒10上连接有进气连接管12与空腔相通，所述粒子存放盒10上的通气孔Ⅱ11位于与水洞中水流方向一致的一个侧面以及与水洞中水流方向垂直的一个侧面上。

其整体连接关系为：所述粒子存放盒10通过进气连接管12与所述空化器7的侧面连接，使得粒子存放盒10位于空化器7内部的中央位置，粒子存放盒10内装有粒子图像测速技术粒子，粒子存放盒10的外表面与空化器7的内表面之间形成一个空腔。

工作原理如附图4所示：实验前，在粒子存放装置10的内部空腔中提前存放适量的粒子图像测速技术粒子，粒子撒布装置2通过空化器7的左端面和右端面固定安装在水洞试验段1内部；试验进行时，外部气源通过进气管9不断向空化器7中通入气体，从通气孔Ⅰ8流出的气体在水洞来流的作用下使得空化器7后部形成一个较大的通气空穴4，持续不断的气流保证流场中通气空穴的形成，也可避免水洞中的水流倒灌进入空化器7内部；同时，由进气连接管12向粒子存放盒10内部供气，进入粒子存放盒10的气体在空腔内与提前存放入其内部的粒子混合后，由粒子存放盒表面的通气孔Ⅱ11排出：在空化器7与粒子存放盒10之间的空腔中，粒子存放盒10的通气孔Ⅱ11排出的混合了粒子的气流与进气管9通入空化器内部的气体再次混合均匀，通过空化器7侧面通气孔Ⅰ8向外排出，使得通气空穴内部的粒子能够分布均匀。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于粒子图像测速技术的通气空穴内部粒子撒布装置，其特征在于，包括空化器(7)、粒子图像测速技术粒子、粒子存放盒(10)和外部的气源；

所述空化器(7)为封闭的壳体，空化器(7)的左侧面和右侧面以及迎流面和背流面互相平行且与水流方向一致，上表面和下表面与水流方向存在夹角，空化器(7)的上表面和下表面上加工有通气孔Ⅰ(8)，空化器(7)上连接有进气管(9)与内部的空腔相通；

所述粒子存放盒(10)同样为封闭的矩形壳体，其侧面上也加工有通气孔Ⅱ(11)，粒子存放盒(10)上连接有进气连接管(12)与空腔相通；所述粒子存放盒(10)上的通气孔Ⅱ(11)位于与水洞中水流方向一致的一个侧面以及与水洞中水流方向垂直的一个侧面上；

其整体连接关系为：所述粒子存放盒(10)通过进气连接管(12)与所述空化器(7)的侧面连接，使得粒子存放盒(10)位于空化器(7)内部的中央位置，粒子存放盒(10)内装有粒子图像测速技术粒子，粒子存放盒(10)的外表面与空化器(7)的内表面之间形成一个空腔。

2.如权利要求1所述的一种基于粒子图像测速技术的通气空穴内部粒子撒布装置，其特征在于，所述空化器(7)的上表面和下表面与水流方向存在夹角分别为-30°和+30°。

3.如权利要求1或2所述的一种基于粒子图像测速技术的通气空穴内部粒子撒布装置，其特征在于，所述粒子存放盒(10)上的通气孔加工在除下表面以外的侧面上。