CN106990261A - 一种荧光风相仪 - Google Patents

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吴艳辉
赵征
刘汉儒
汪舟
汪一舟
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Abstract

本发明一种荧光风相仪，包括储气罐、节气活门、调压阀、拉法尔喷管、荧光颗粒激振箱、高速相机、紫外线发生器、静电除尘板、排气烟囱，本装置的气源为六个高压储气罐，每个储气罐带有独立的节气活门，六个储气罐出口气体汇合到一根总的排气管道中，通过节气活门与后面的拉法尔喷管相连接，荧光颗粒激振箱置于拉法尔喷管收缩段，连接处装有导流片以减小损失。拉法尔喷管扩张段中部为测试区，壁面开孔接有高速相机的摄像头，测试区后面一定距离处是层状紫外光源。拉法尔喷管经一收缩段连接一段直管，内有静电除尘板，直管连接排气烟囱将废气排入大气。

Description

一种荧光风相仪
技术领域
本发明涉及一种对附面层流动状态成像记录的风相仪，可观察记录物体表面附面层内流动状态并计算风速分布。
背景技术
流动状态是影响流体机械中工质工作效率的重要因素之一。对流动状态监测的精度高低成为判断各种工艺技术优劣的重要标志。随着现代科技的发展，在工业生产和理论研究中，流动状态监测技术都获得了长足的发展，世界各国在流体动态监测技术方面的研究不断深入。
传统的方案是通过附面层总压耙测量附面层内的总压分布，通过壁面静压孔测量静压，进而利用总静压关系计算附面层内的马赫数分布。胡永攀等人提出了一种带螺母固定的壁面流畅静压取压头(CN105466624A)便是基于这种方案。此方案要求气流马赫数低于0.3。当马赫数高于0.3时，要考虑气体的可压缩性，可压缩性体现在密度非定值上，而密度可以通过静温来反映。因此，对于可压缩流动而言，应该通过实际测量来获得静温分布，从而利用马赫数分布来得到速度分布。
该方案缺陷在于未考虑附面层内的熵增，未考虑紊流附面层内由于紊流横向脉动分速对静压的影响。而且总温总压测量耙有间距，使得数据不能准确一一对应。再加上气流攻角和侧滑角的影响，使得计算结果有较大的偏差，数据需要进行复杂的修正。
潜力等人提出了一种热线风速仪(CN105092890A)。其工作原理是，将一根通电加热的细金属丝(称热线)置于气流中，热线在气流中的散热量与流速有关，而散热量导致热线温度变化而引起电阻变化，流速信号即转变成电信号。它有两种工作模式：①恒流式。通过热线的电流保持不变，温度变化时，热线电阻改变，因而两端电压变化，由此测量流速；②恒温式。热线的温度保持不变，如保持150℃，根据所需施加的电流可度量流速。恒温式比恒流式应用更广泛。
热线风速仪具有探头体积小，对流场干扰小；响应快，能测量非定常流速；能测量低速流体(如低达0.3米/秒)等优点。但其有一个最大的缺陷，无法测得风向信息。
分子示踪速度测量技术(MTV)是近些年发展较为迅速的流场速度测量技术。它的核心思想是将流场中的分子激发到某个状态，且这个状态具有可分辨、寿命长的特征，利用这些分子作为流场的标记，通过分辨这些分子在一定时间内的运动状态，从而推算流场的速度。MTV的弊端是难于产生可分辨、长寿命的标记分子，也无法获得清晰的影像。
发明内容
本发明解决的技术问题是：为了避免现有技术的不足之处，本发明提出了一种荧光风相仪。本发明的思想在于：利用电子撞击汞原子产生的紫外线以层状射出，激发气流中的稀薄荧光粉颗粒发光，利用高速相机以一定频率间歇曝光，得到流场中的迹线影像，由此获取流场信息。
本发明的技术方案是：一种荧光风相仪，包括供气组件、测量组件和排气组件；供气组件和测量组件之间通过管道进行连接；所述供气组件包括节气活门3和n个储气罐1，n≥1；储气罐1上带有独立的节气活门3，用于控制进入喷管4中荧光颗粒的总量；储气罐1通过管道将其内部的气体送入测量组件中，所述测量处理组件包括拉法尔喷管4、激振箱、高速相机10、封光盒8和电路箱9，拉法尔喷管4收敛端通过管道与供气组件连接，扩张端与排气组件连接；拉法尔喷管4收敛端外壁设有一凸起腔室，该腔室与拉法尔喷管4收敛端内腔贯通，腔室内设有激振箱，激振箱内设有荧光颗粒；拉法尔喷管4扩张端内设有封光盒8，扩张端外壁设有电路箱9，且侧壁上开有透明窗口作为摄像区；封光盒内设有灯管，且封光盒朝向拉法尔喷管4收敛端开有细缝；荧光颗粒在气流和超声影响下依次进入拉法尔喷管4收敛端和扩张端，封光盒8透出的紫外光使得高速相机10捕捉荧光颗粒运动轨迹；排气组件包括静电除尘板16和排气烟囱17，荧光颗粒经静电除尘板16回收，气体从排气烟囱17排出；所述激振箱包括节气活门3、单向通气瓣膜6和超声激振器7，超声激振器7位于激振箱底部，其上设有隔板，隔板上设有荧光颗粒，激振箱侧壁对称开有单向通气瓣膜6，超声激振器7使得荧光颗粒发烟悬浮，气体进入单向通气瓣膜6后带动荧光粉进入拉法尔喷管4收敛端内腔。
本发明的进一步技术方案是：所述储气罐1为六个，且为周向分布；储气罐1上各连一根管道，且管道与储气罐1相互贯通；若干管道汇集至中心后，由一根总管道将所有储气罐1的气体送入拉法尔喷管4收敛端。
本发明的进一步技术方案是：所述封光盒8内的灯管采用石英材质制成，便于更好透出紫外光。
本发明的进一步技术方案是：所述电路箱9内设有启辉器12、开关14和镇流器。
本发明的进一步技术方案是：石英玻璃管11位于封光盒8内，启辉器12、镇流器13、开关14封装于电路箱9中，石英玻璃管11与启辉器12并联后与镇流器13和开关14串联接入电源。
本发明的进一步技术方案是：所述拉法尔喷管4收敛端内腔和激振箱之间还设有导流片5。
本发明的进一步技术方案是：气体进入拉法尔喷管收敛端内流速大，压强较小，在压差的作用下，空气通过器壁上单向通气瓣膜6进入激振器内腔，夹带荧光粉颗粒经导流片5进入拉法尔喷管4中。
发明效果
本发明的技术效果在于：本发明提出的一种荧光风相仪，由于其采用影响分析的方法，无需像传统方案一样要测量大量的流动参数，由此既方便处理测量数据，又可以得到较为准确的结果。本发明可同时得到风场中的风速、风向、旋涡、脉动等信息，极大弥补了热线风速仪的不足。与分子示踪速度测量技术相比，本发明采用荧光粉颗粒来标定风场，颗粒物理化学性质稳定易得，且发光强度高容易追踪。静电除尘装置可回收大部分荧光粉，节约材料减少污染。
附图说明
图1为储气罐连接方式图
图2为拉法尔喷管及荧光颗粒激振箱
图3为风相采集区
图4为紫外发生器内部构造
图5为排气组件结构示意图
图6为本实施例中，本装置结构示意图
附图标记说明：1球形高压储气罐 2调压阀 3节气活门 4拉法尔喷管 5导流片 6单向通气瓣膜 7超声激振器 8封光盒 9电路箱 10高速相机 11石英玻璃管 12启辉器 13镇流器 14开关 15收敛喷管 16静电除尘板 17排气烟囱
具体实施方式
本装置包括储气罐、节气活门、调压阀、拉法尔喷管、荧光颗粒激振箱、高速相机、紫外线发生器、静电除尘板、排气烟囱。
所述储气罐为六个作为气源的高压储气罐，每个储气罐带有独立的节气活门，六个储气罐出口气体汇合到一根总的排气管道中，通过节气活门与后面的拉法尔喷管相连接。所述拉法尔喷管为一种使气体加速的先收敛后扩张形的管道，能使气体有亚音速加速到超音速。所述荧光颗粒激振箱位于拉法尔喷管收缩段，连接处装有导流片以减小损失。底部为超声激振器，使荧光粉发烟为悬浮颗粒，上面有隔板装有荧光粉，器壁开有四个单向通气瓣膜，既能进气又能防止荧光粉泄露。拉法尔喷管扩张段中部为测试区，壁面开孔接有高速相机的摄像头，测试区后面一定距离处是由紫外线发生器产生的层状紫外光源。所述紫外线发生器由石英玻璃管(内有放电钨丝、少量汞蒸气及惰性气体)、启辉器、镇流器、开关组成，由220V交流电驱动。拉法尔喷管经一收缩段连接一段直管，内有静电除尘板回收荧光粉，直管连接排气烟囱将废气排入大气。
根据图1-5详细说明本发明的具体结构。该设备包括储气罐1、节气活门3、调压阀2、拉法尔喷管4、荧光颗粒激振箱(由节气活门3、导流片5、单向通气瓣膜6、超声激振器7组成)、高速相机10、紫外线发生器(由石英玻璃管11、启辉器12、镇流器13、开关14组成)、15收敛喷管、静电除尘板16、排气烟囱17。
储气罐1由六个独立的球形储气罐通过导管连接构成，每个球形储气罐带有独立的节气活门3，气流汇入一个管道中经调压阀2进入拉法尔喷管4中，气流在收敛管道中为亚音速，加速到喉部达到音速，后经扩张形喷管加速到超音速。荧光颗粒激振箱由节气活门3、导流片5、单向通气瓣膜6、超声激振器7组成，超声激振器的作用是使放在激振器上面的荧光粉发烟悬浮。拉法尔喷管内流速大，压强较小，在压差的作用下，空气通过器壁上等间距的四个单向通气瓣膜6进入激振器空腔，夹带荧光粉颗粒经导流片5进入拉法尔喷管4中，节气活门3可控制进入喷管4中荧光粉的量以达到控制掺混浓度的目的。高速相机10以一定的频率间隙性曝光记录荧光粉颗粒的轨迹，储存的一系列电子影像可输入计算机，将光点转换为矩阵数据进行计算并绘制出流场中某一片层的影像图，由于层状激光封光盒8可前后移动，因此可获得一些列片层影像，进而获得三维立体影像。紫外线发生器结构中的石英玻璃管11封装于封光盒8中，封光盒8的迎风面开有狭缝，可使紫外线以片层状射出。玻璃管11必须为石英材质，不可以普通玻璃替代，因为紫外线不易穿过普通玻璃，石英对紫外线有较好的透过性。紫外发生器结构中的启辉器12、镇流器13、开关14封装于电路箱9中，从外界接入220V交流电。收敛喷管15的作用是使超音速气流减速，以便于后面直管中的静电除尘板16捕捉回收荧光粉，直管直接接入排气烟囱17，气流经除尘后进入烟囱17排入大气。

Claims (7)

1.一种荧光风相仪，其特征在于，包括供气组件、测量组件和排气组件；供气组件和测量组件之间通过管道进行连接；所述供气组件包括节气活门(3)和n个储气罐(1)，n≥1；储气罐(1)上带有独立的节气活门(3)，用于控制进入喷管(4)中荧光颗粒的总量；储气罐(1)通过管道将其内部的气体送入测量组件中，所述测量处理组件包括拉法尔喷管(4)、激振箱、高速相机(10)、封光盒(8)和电路箱(9)，拉法尔喷管(4)收敛端通过管道与供气组件连接，扩张端与排气组件连接；拉法尔喷管(4)收敛端外壁设有一凸起腔室，该腔室与拉法尔喷管(4)收敛端内腔贯通，腔室内设有激振箱，激振箱内设有荧光颗粒；拉法尔喷管(4)扩张端内设有封光盒(8)，扩张端外壁设有电路箱(9)，且侧壁上开有透明窗口作为摄像区；封光盒内设有灯管，且封光盒朝向拉法尔喷管(4)收敛端开有细缝；荧光颗粒在气流和超声影响下依次进入拉法尔喷管(4)收敛端和扩张端，封光盒(8)透出的紫外光使得高速相机(10)捕捉荧光颗粒运动轨迹；排气组件包括静电除尘板(16)和排气烟囱(17)，荧光颗粒经静电除尘板(16)回收，气体从排气烟囱(17)排出；所述激振箱包括节气活门(3)、单向通气瓣膜(6)和超声激振器(7)，超声激振器(7)位于激振箱底部，其上设有隔板，隔板上设有荧光颗粒，激振箱侧壁对称开有单向通气瓣膜(6)，超声激振器(7)使得荧光颗粒发烟悬浮，气体进入单向通气瓣膜(6)后带动荧光粉进入拉法尔喷管(4)收敛端内腔。
2.如权利要求1所述的一种荧光风相仪，其特征在于，所述储气罐(1)为六个，且为周向分布；储气罐(1)上各连一根管道，且管道与储气罐(1)相互贯通；若干管道汇集至中心后，由一根总管道将所有储气罐(1)的气体送入拉法尔喷管(4)收敛端。
3.如权利要求1所述的一种荧光风相仪，其特征在于，所述封光盒(8)内的灯管采用石英材质制成，便于更好透出紫外光。
4.如权利要求1所述的一种荧光风相仪，其特征在于，所述电路箱(9)内设有启辉器(12)、开关(14)和镇流器。
5.如权利要求3或4所述的一种荧光风相仪，其特征在于，石英玻璃管(11)位于封光盒(8)内，启辉器(12)、镇流器(13)、开关(14)封装于电路箱(9)中，石英玻璃管(11)与启辉器(12)并联后与镇流器(13)和开关(14)串联接入电源。
6.如权利要求1所述的一种荧光风相仪，其特征在于，所述拉法尔喷管(4)收敛端内腔和激振箱之间还设有导流片(5)。
7.如权利要求1或6所述的一种荧光风相仪，其特征在于，气体进入拉法尔喷管收敛端内流速大，压强较小，在压差的作用下，空气通过器壁上单向通气瓣膜(6)进入激振器内腔，夹带荧光粉颗粒经导流片(5)进入拉法尔喷管(4)中。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101173956A (zh) * 2007-06-27 2008-05-07 清华大学 气力输送管道中气/固相流固体颗粒速度测量装置及方法
WO2011004783A1 (ja) * 2009-07-08 2011-01-13 本田技研工業株式会社 粒子画像流速測定方法、３次元空間の粒子画像流速測定方法、粒子画像流速測定装置および粒子画像流速測定装置におけるトレーサ粒子発生装置
CN103197095A (zh) * 2013-04-08 2013-07-10 天津大学 分层同步三维粒子图像测速方法与装置
DE102013204375A1 (de) * 2012-03-16 2013-09-19 Honda Motor Co., Ltd. Partikelbild-Geschwindigkeitsmesssystem für einen dreidimensionalen Raum
CN103949026A (zh) * 2014-03-28 2014-07-30 北京喜安妮科技发展有限公司 细水雾灭火系统
DE102013018386A1 (de) * 2013-11-04 2015-05-07 Krohne Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Mediums
CN104730286A (zh) * 2015-03-17 2015-06-24 北京理工大学 一种基于piv的通气空穴内部粒子撒布装置
CN105242066A (zh) * 2015-09-30 2016-01-13 东南大学 一种贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置与方法
CN105866466A (zh) * 2016-03-31 2016-08-17 四川大学 一种水气两相分层流流场同步测量系统及测量方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101173956A (zh) * 2007-06-27 2008-05-07 清华大学 气力输送管道中气/固相流固体颗粒速度测量装置及方法
WO2011004783A1 (ja) * 2009-07-08 2011-01-13 本田技研工業株式会社 粒子画像流速測定方法、３次元空間の粒子画像流速測定方法、粒子画像流速測定装置および粒子画像流速測定装置におけるトレーサ粒子発生装置
DE102013204375A1 (de) * 2012-03-16 2013-09-19 Honda Motor Co., Ltd. Partikelbild-Geschwindigkeitsmesssystem für einen dreidimensionalen Raum
CN103197095A (zh) * 2013-04-08 2013-07-10 天津大学 分层同步三维粒子图像测速方法与装置
DE102013018386A1 (de) * 2013-11-04 2015-05-07 Krohne Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Mediums
CN103949026A (zh) * 2014-03-28 2014-07-30 北京喜安妮科技发展有限公司 细水雾灭火系统
CN104730286A (zh) * 2015-03-17 2015-06-24 北京理工大学 一种基于piv的通气空穴内部粒子撒布装置
CN105242066A (zh) * 2015-09-30 2016-01-13 东南大学 一种贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置与方法
CN105866466A (zh) * 2016-03-31 2016-08-17 四川大学 一种水气两相分层流流场同步测量系统及测量方法

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