CN108982110A - 一种可模拟各向同性和各项异性湍流场中喷射与雾化过程的定容实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可模拟各向同性和各项异性湍流场中喷射与雾化过程的定容实验装置，该实验装置包括：圆柱形腔体，径长比不低于35％；轴流扇叶器，直径在圆柱形腔体内径80％‑100％之间；多孔孔板，将轴流扇叶器形成的旋流转化成射流流束；旋转电机和变频器，用于控制轴流扇叶器的旋转；磁力联轴器，通过非接触的磁力实现轴流扇叶器和旋转电机间的传动，从而避免实验时存在泄漏的问题；燃料喷射器，安装于圆柱形腔体母线中心位置；光学观察窗，直径不低于圆柱形腔体内径65％。在使用本发明提供的实验装置进行湍流喷射与雾化实验时，可实现在各向同性的湍流下的实验，也可实现存在单一主流湍流下的实验，还可实现在各种复杂的各向异性湍流下的实验。

Description

一种可模拟各向同性和各项异性湍流场中喷射与雾化过程的 定容实验装置

技术领域

本发明设计一种定容实验装置，尤其涉及一种可模拟在各项同性和各项异性湍流场中喷射与雾化过程的定容实验装置。

背景技术

对于车船发动机而言，燃烧性能直接由燃气混合质量决定，而燃气混合质量又与燃料在发动机缸内的喷射与雾化过程密切相关，因此开展燃油喷射与雾化过程的基础性研究对于从本质上提高发动机工作的经济性和排放性都将至关重要。在车船发动机的缸内，由于活塞运动、进气流动等多因素的作用下，燃料的喷射与雾化过程都发生在湍流环境之中。因此，只有全面认知燃料在湍流环境中的喷射与雾化过程、深入了解燃料在各种湍流因素(包括湍流强度和湍流尺度)影响下的喷射特性与雾化特性，才能切实有效地根据实际的湍流环境和需求来控制和优化燃料喷射与雾化过程，提高车船发动机工作的经济性和排放性等问题。因此，在燃料的喷射与雾化特性的研究中，湍流环境中的喷射与雾化是研究的重点和核心。

目前，在对燃料的喷射与雾化过程的研究中，研究人员通常使用定容实验装置来开展研究工作，这是由于封闭的空间可以营造出与车船发动机缸内相似的高温高压环境，同时可以避免实验过程中燃料的外泄对研究人员和实验仪器产生毒性伤害。在定容装置中，研究人员通常在层流环境下开展燃料的喷射与雾化过程的研究当前主要还是在层流环境下开展，只有极少数是在球形定容装置中通过以球形内腔的中心位置处均匀布置的风扇来营造湍流环境并开展相应的实验研究工作。在层流环境中开展的研究，完全无法获得湍流因素(包括湍流强度和湍流尺度)对喷射和雾化过程的影响规律。安装有对称风扇的球形定容装置虽然可以营造湍流环境，但是所营造出来的湍流场存在很多影响研究内容和研究意义的技术瓶颈。图1所示为典型的安装有对称风扇的球形定容装置内湍流场的分布以及燃料在该类装置中从单孔喷射器喷出后的喷射与雾化过程示意图。如图所示，在这类定容装置中，空间内的湍流场具有分层分布的特点，只有距离球形中心距离相等处的湍流场才构成是等强度和等尺度的均匀各向同性；然而，燃料的喷射是以一个射束的形态进入空间，其在空间的喷射过程中，每时每刻所处的湍流强度都并不相同，甚至是其射束前锋面先经过层流区域，再经过较弱湍流区域，再经过较强湍流区域，再经过较弱湍流区域这样的一个过程。这就造成了无法分析燃油射束形态的变化是由于湍流场的连续变化造成的还是其固有喷射特性的结果，从而使得实验结果不具备科学的统计、分析和研究的意义。如果这是一个多孔喷射器在喷射，那么每个喷孔喷出来的射束行进中所通过的湍流场都不相同，这就进一步降低了实验数据的可用性。同时，对于液态燃料的喷射特性而言，其射束轮廓上的卷吸结构是重要的分析对象，而在这类实验装置中，湍流是风扇旋转而形成的旋流，而旋流在作用于液态燃油射束后，射束的卷吸结构也很难判断是旋流直接作用的结果，还是湍流喷射特性自身的结果。正是因为既有的实验装置在工作本质上存在技术障碍，湍流喷射与雾化特性的研究在过去几百年间一直处于定量认知的空白。因此，如何能模拟各项同性和完全可控的各项异性湍流场中的喷射与雾化过程成为了燃料喷射与雾化特性研究中的一个难点。

此外，可控的各向同性和各向异性的湍流场也是一个非常重要的问题和难点。风扇旋转营造湍流的定容实验装置内，其湍流本质是有序的旋流而非真正的无序湍流，这种湍流的强度是通过改变风扇的结构和风扇的转动速度来实现湍流强度的变化的，但是湍流的尺度却难以控制；与此同时，风扇的结构设计是一件复杂的工作，这对用于开展湍流场中喷射与雾化研究的实验装置而言增加了巨大的设计负担和加工难度。因此，如何既能实现可控的各向同性湍流场和各向异性湍流场，同时又能控制湍流的强度和湍流的尺度，而且还能简化设计和加工成本，是喷射与雾化研究中的另一大难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种定容实验装置，其可以模拟各向同性和各向异性湍流场中燃料喷射与雾化过程的研究，还可以实现对所营造湍流的流动特性进行控制。

本发明提供了一种可模拟各向同性和各向异性湍流场中燃料喷射与雾化过程的定容实验装置，该装置包括：

圆柱形腔体，用于提供燃料喷射与空化的封闭空间，在该腔体中心母线上开设有三个安装孔，其中两个安装孔正交分布，内腔母线上开设有用于固定安装的槽道；圆柱形腔体内部的径长比(即内径与母线的比值)范围在35％以上，以便形成最佳的湍流营造效果；

轴流扇叶器，两台轴流扇叶器安装于圆柱形腔体的两个端面处，通过扇叶的连续旋转带动腔体内的气体连续运动，形成最初的旋流扰动；扇叶器的直径应该在圆柱形腔体内径的80％至100％之间，以便形成最佳的湍流营造效果；

多孔孔板，两个多孔孔板安置于两个轴流扇叶器的前端，并固定安装在圆柱形腔体的槽道上，用于将扇叶器旋转所产生的初始旋流转变成多股射流流束，并利用来自于对峙方向上射流流束彼此间的碰撞产生无序的湍流；通过采用完全一致的均孔分布的孔板对称安装，实现圆柱形腔体母线中心区域(即燃料喷射射束行进路线区域)的各向同性湍流场的营造，通过采用完全一致的均孔分布的孔板非对称安装或不一致的均孔分布的孔板安装或孔非均匀分布的孔板安装来实现圆柱形腔体母线中心区域的各向异性湍流场的营造；通过改变多孔孔板在槽道中的安装位置(即改变孔板距离轴流扇叶器的距离)来实现湍流强度的控制，通过改变孔板上孔径的大小来同步控制湍流强度和湍流尺度；

旋转电机，两台旋转电机安装于圆柱形腔体的端面外，分别用于驱动所对应的两台轴流扇叶器；

变频器，两台变频器用于独立控制两台旋转电机的工作；

磁力联轴器，两个磁力联轴安装于圆柱形腔体之外且紧挨两个轴流扇叶器，用于实现每组扇叶器和旋转电机的非接触式链接；

光学观察窗，两个光学观察窗对置的形式安装于圆柱形腔体上两个安装孔处，用于观察空间内的流动以及火焰传播的过程；观察窗直径应大于圆柱形腔体内径的60％，以便实现最佳的观察区域；

燃料喷射器，通过一个适配套筒安装于圆柱形腔体非光学观察窗安装孔的安装孔处；通过调节适配套筒的具体结构来匹配不同燃料的喷射器，通过调节适配套筒的高度确保喷射器的喷嘴在光学观察窗的可视范围内；

多簇安装孔，开设于圆柱形腔体上，用于连接进排气系统、压力传感系统、温度传感系统等其他功能测试系统的连接；

电子控制单元，可以实现变频器、喷射器、包括压力传感系统、温度传感系统、光学测试系统以及其他外接辅助系统的综合控制。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：多孔孔板把旋流转化为射流流束，利用射流流束的碰撞形成真正无序的湍流；两台轴流风扇和多孔孔板的组合，在实验空间内构建出了一个同心的流动区域，这为可营造均匀各向同性的湍流区域提供了空间条件；当两台轴流扇叶器按照相同的转速、相同的旋转方向同步转动时，可以形成一对性质完全相同的初始旋流，当初始旋流经过位置和结构都完全对称且孔均布的多孔孔板后，可以在空间内营造出各向同性的湍流流场，这种均匀的湍流流场是区域的而不再是中心点一点处的；通过改变风扇的转动或孔板在腔体内槽道上的安装位置可以灵活并准确地控制湍流的强度；通过改变孔板上孔径的尺寸，可以灵活并准确地控制湍流的强度和湍流的尺度；对比改变风扇结构，制作不同结构参数的孔板更为简便且经济；对风扇(无论是结构、转速还是转向)或孔板(无论是安装位置、安装角度、孔数、孔布规则)改变任一参数就可以在空间内实现各向异性湍流流场。

同时，轴流扇叶器与电机通过磁力联结，可以完全保障圆柱形腔体的密封性，保障实验过程中不会发生气体泄漏问题；定容腔体采用圆柱形结构且径长比大于35％，这可以保障在母线中心区域形成的流动在空间上总体保持均匀性。此外，如果只有一台轴流扇叶器启动，则可以在腔体内形成有主流的单向流动环境。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特性、目的和优点将会变得更明显：

图1为既有的球形湍流定容实验装置内湍流流场分布与燃油喷射与雾化的示意图；

图2为根据本发明的一个优选实施例的湍流喷射与雾化定容实验装置的结构图示意图；

图3为根据本发明的一个优选实施例的用于测试湍流喷射与雾化特性的实验系统示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

首先，请参考图2，对本发明的一个优选实施例的在各向同性湍流场中的喷射与雾化过程研究的定容实验装置的结构进行具体说明。

具体地，所述定容实验装置包括圆柱形腔体1、燃料喷射器2、光学观察窗3、多孔孔板4、轴流扇叶器5、磁力联轴器6、圆柱形腔体的密封端盖7、旋转电机8、变频器9、电子控制单元10。在本实施例中，所述圆柱形腔体1，其内部为直径240mm，母线长240mm的圆柱形腔室。由于径长比为100％(在35％以上)，空间内会形成较为均匀的流动分布。

在本实施例中，所述燃料喷射器2为液体燃料柴油的喷射器，通过适配套套连接于圆柱形腔体1的母线中心位置处，且通过调节适配套筒的高度使喷嘴的喷孔在所述光学观察窗3的可视范围内，从而保证可以从燃油喷射的始发点观察燃油的喷射过程。所述光学视窗3采用直径为200mm的石英玻璃视窗，所述光学视窗3的直径与所述圆柱形腔体1内径比为83.3％(在65％以上)，即保证了圆柱形腔体1的结构强度，同时提供了较大的有效观察视域。

所述多孔孔板4于所述轴流风扇5的前端，固定安装于所述圆柱形腔体1的槽道上。所述多孔孔板直径为240mm，37个孔径为26mm的圆孔均布在所述多孔孔板4上。所述轴流扇叶器5，采用铸铁制5叶片的切向轴流扇叶器，其外径220mm，叶片宽度36mm。两台所述轴流扇叶器5安装于所述圆柱形腔体1的两个所述密封端盖7处。为了配合所述磁力联轴器6的磁力联结，所述轴流扇叶器5采用导磁材料制作。

所述旋转电机8，安装于所述圆柱形腔体1之外，并于所述变频器9联结。通过所述变频器9控制所述旋转电机8转动端子的旋转速度和旋转方向，并由转动端子带动所述圆柱形腔体1内的轴流扇叶器5的旋转，从而在所述圆柱形腔体1内形成湍流流动。所述旋转电机8的台数应与所述轴流扇叶器5的台数一一对应，从而实现每台轴流扇叶器的独立控制。相应地，所述变频器9的台数应与所述旋转电机8的台数一一对应，以便对每台所述旋转电机8进行独立控制。

所述磁力联轴器6，与所述轴流扇叶器5于所述球形腔体1的密封端盖7垂直安装，通过磁力联结所述轴流扇叶器5和所述旋转电机8。采用所述磁力联轴器6，在轴流扇叶器5和所述旋转电机8发生传动时不发生接触式连接，可以保障所述圆柱形腔体1的密封性，从而可以在该定容实验装置上开展不同环境压力(包括高背压和负压)下的湍流场内燃料喷射与雾化过程的实验以及具有毒害性质的燃料的喷射与雾化实验。

所述电子控制单元10，用于控制变频器、所述喷射器2的喷射信号以及其他扩展性辅助信号(包括但不限于进排气系统的开启和关闭、光学测试装置的设置和触发、压力测试装置的设置和触发、温度测试装置的设置和触发、加热装置的设置等)。

根据实际试验过程中光学测试手段的不同，可以在实际使用过程中在所述圆柱形腔体1上增加光学观察窗的数量。如使用全息拍摄技术、激光荧光诱导测试技术时，可额外开设两个小的视窗(视窗直径可根据实际需要)。

所述安装孔，用于连接进排气系统、压力传感器、温度传感器、加热棒、安全阀等各种辅助系统使用。其可以直接开设于所述圆柱形腔体1之上，也可与所述密封端盖7处开设。但是，要求必须于所述圆柱形腔体1之上留有至少一个安装孔，用于安装安全阀，以保障该实验装置在使用中快速排出事故使用。

上述圆柱形腔体1的尺寸、光学视窗的尺寸3、多孔孔板4的结构和尺寸、轴流扇叶器5的结构和尺寸、磁力联轴器6的尺寸、旋转电机8的额定转速和功率、变频器9的工作范围、安装孔的数量和具体位置以及电子控制单元10的扩展性功能，可以根据实际工作需要根据给出的尺寸选取范围进行不同设计和调整，在此不再一一赘述。

图3所示为使用图2示出的定容实验装置的湍流喷射与雾化实验系统的示意图，下面将结合图3所示的实验系统，针对几种经典的实施例，对本发明所提出的湍流燃烧装置的工作过程进行具体说明。

首先，以基础喷射与雾化研究领域最关心的各向同性湍流中的燃料喷射与雾化过程的实验为实施例，进行说明：

在实施各向同性湍流环境中的燃油喷射与雾化实验研究前，需预先标定出轴流扇叶器8在指定安装位置安装了多孔孔板9后的运动速度与湍流强度和湍流尺度的对应关系。在进行目标湍流喷射与雾化实验时，根据目标湍流强度和湍流尺度，控制轴流扇叶器8的运动速度，从而在所述圆柱形腔体3的中心区域形成预期的各向同性湍流环境。

具体实施过程，先通过电子控制系统1控制真空泵2将圆柱形腔体3中的气体排出来建立真空环境。通过高压气瓶4向真空状态的圆柱形腔体3内充入背景气体。通过压力表5向电子控制系统1的反馈，在确定圆柱形腔体3内已经达到目标喷射与雾化实验的初始压力时，关闭高压气瓶4。如果需要设定背景温度，此时可以通过电子控制系统1向圆柱形腔体3上安装的加热系统发出信号，对圆柱形腔体3内的背景气体实施加热，圆柱形腔体3内气体的温度实时反馈回电子控制系统1，直至圆柱形腔体3内的背景气体达到目标环境温度。待圆柱形腔体3中背景气体的初始热力学参数达到目标时，通过电子控制单元1向两台变频器6发送指令，令两台旋转电机7以相同的转速按照相同的方向开始转动，通过磁力联轴器传动两台轴流扇叶器8开始旋转。每台轴流扇叶器8的转动将形成一束前行的旋流，当旋流经过多孔孔板9时将会被转换成射流流束。两个多孔孔板9的结构和安装位置相同(即距离各自后方轴流扇叶器8的距离相同且两个孔板上相对应的孔的连线都与圆柱形腔体3的母线平行)时，来自于两个多孔孔板9的强度和尺度均相同的射流流束将会在圆柱形腔体3内发生对置碰撞，从而在圆柱形腔体3内形成分布均匀的各向同性湍流。轴流扇叶器8持续旋转1分钟后，圆柱形腔体3内的各向同性湍流将达到“稳定”的状态；此时，通过电子控制单元1向同步向燃油喷射器10、光学诊断设备11(包括高速摄影机、激光测试系统等)、压力传感器、温度传感器等发送触发信号，同步实施燃油的喷射、球形腔体3中速度场、温度场和压力变化的采集以及燃油射束的喷射与雾化图像的拍摄，以获得目标环境下的湍流喷射与雾化过程中的各喷射与雾化的宏观特性。

特别地，通过改变轴流扇叶器8的转速、结构和尺寸可以实现湍流强度的控制，通过改变多孔孔板9的安装位置(即多孔孔板9与轴流扇叶器8之间的距离)也可以实现湍流强度的控制，通过改变多孔孔板9的孔径尺寸可以实现湍流强度和湍流尺度的同步控制，这里不再赘述。根据实际实验的需要，如果是在常温下开展相关实验研究工作，有关加热的环节可以省去，即待圆柱形腔体3中的背景气体配置完成后直接启动轴流扇叶器8的转动来营造目标湍流环境。同时，应指出在使用不同尺寸的圆柱形腔体3和不同尺寸的轴流扇叶器8时，实施燃料喷射前所需轴流扇叶器8的持续旋转时间应根据预先标定结果确定而不拘泥于某个固定值。

接下来，以基础喷射与雾化研究领域中开展较多的发生于有单一主流的湍流中的燃料喷射与雾化过程实验为实施例，进行说明：

同样，在实施单一主流的湍流中燃料喷射与雾化实验研究前，同样需预先标定出轴流扇叶器8在指定安装位置安装了多孔孔板9后的运动速度与湍流强度和湍流尺度的对应关系。

具体实施过程，先通过电子控制系统1控制真空泵2将圆柱形腔体3中的气体排出来建立真空环境。通过高压气瓶4向真空状态的圆柱形腔体3内充入背景气体。通过压力表5向电子控制系统1的反馈，在确定圆柱形腔体3内已经达到目标喷射与雾化实验的初始压力时，关闭高压气瓶4。如果需要设定背景温度，此时可以通过电子控制系统1向圆柱形腔体3上安装的加热系统发出信号，对圆柱形腔体3内的背景气体实施加热，圆柱形腔体3内气体的温度实时反馈回电子控制系统1，直至圆柱形腔体3内的背景气体达到目标环境温度。待圆柱形腔体3中背景气体的初始热力学参数达到目标时，通过电子控制单元1向一台变频器6发送指令，令其所对应的旋转电机7以指定的转速按照指定的方向开始转动，通过磁力联轴器传动其所对应的一台轴流扇叶器8开始旋转。该台轴流扇叶器8的转动将形成一束前行的旋流，当旋流经过多孔孔板9时将会被转换成射流流束，从而在圆柱形腔体3内形成了有单一方向主流的湍流场。轴流扇叶器8持续旋转1分钟后，圆柱形腔体3中的湍流将达到“稳定”的状态；此时，通过电子控制单元1向同步向燃油喷射器10、光学诊断设备11(包括高速摄影机、激光测试系统等)、压力传感器、温度传感器等发送触发信号，同步实施燃油的喷射、球形腔体3中速度场、温度场和压力变化的采集以及燃油射束的喷射与雾化图像的拍摄，以获得目标环境下的湍流喷射与雾化过程中的各喷射与雾化的宏观特性。

接下来，再以工程实践中最常见同时也是既往实验装置无法开展的可控的复杂各向异性湍流中的燃油喷射与雾化过程为实施例，进行说明：

同样，在实施复杂的各项异性的湍流中燃料喷射与雾化实验研究前，同样需预先标定出轴流扇叶器8在指定安装位置安装了多孔孔板9后的运动速度与湍流强度和湍流尺度的对应关系。

在具体实施过程的说明中，实验的流程与环境与前面所述的实施例一致，因此不再一一赘述，这里只就湍流流场的营造和控制环节进行说明。非各项同性的湍流可以通过以下几种控制策略实现：一，在各向同性湍流场的实验方式下，将两台轴流扇叶器8的旋转方向或转速调整成非一致，这种湍流的营造方式还是利用射流流束的对置碰撞，控制策略是利用不同旋转方向或不同转速下初始旋流的强度不同，因此来自两台轴流扇叶器8方向的射流流束强度不同，碰撞后的湍流流场也就各向异性；二，在各向同性湍流场的实验方式下，将两个多孔孔板9的安装位置进行调整，使得两个多孔孔板9与各自所对应的轴流扇叶器8之间的距离不同，同样是利用来自两台轴流扇叶器8方向的射流流束强度不同的特点营造各向异性的湍流；三，将两个结构相同的多孔孔板9采用不同角度的安装，即使得两个多孔孔板9上的两个相互对应的孔的连线与圆柱形腔体3的母线形成角度而不再平行，这样来自两台轴流扇叶器8方向的射流流束不能发生对置碰撞，而是在圆柱形腔体3内形成乱流交互作用，因此形成的湍流是各项异性的。

对于本领域的技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数，系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或硬件来实现。

Claims (12)

1.一种可模拟各向同性和各项异性湍流场中喷射与雾化过程的定容实验装置，该装置包括：

定容腔体，该腔体上开设有两个光学视窗安装孔、一个燃料喷射器安装孔以及若干用于安装压力传感器、温度传感器、加热棒以及其他辅助功能设备的安装孔；

轴流扇叶器和多孔孔板，该轴流扇叶器通过磁力与电机链接，利用其转动在所述腔体内形成初始旋流，再由多孔孔板把旋流转换为射流流束，利用射流流束的碰撞实现目标湍流流场的营造；

旋转电机及变频器，通过变频器控制电机旋转端子的转速，通过传动令轴流扇叶器转动；

磁力联轴器，通过磁力无接触式联结旋转电机的旋转端子和轴流扇叶器；

电子控制系统，可以对每台变频器进行独立控制，且可对喷射器、包括压力传感系统、温度传感系统、光学测试系统以及其他外接辅助系统进行综合控制。

2.根据权利要求1所述的定容实验装置，其中，所述的定容腔体为圆柱形空间结构，其径长比应该设计在35％及以上；内腔体母线上开设有多条槽道。

3.根据权利要求1所述的定容实验装置，其中，所述的两个光学视窗孔按照对置形式布置，且光学视窗直径应该设计在圆柱体直径的60％及以上。

4.根据权利要求1所述的定容实验装置，其中，所述的轴流扇叶器共计两个，彼此结构完全相同，扇叶器的材料为导磁性材料，具体可设计为任意结构和叶数；轴流扇叶器的尺寸应该设计在腔体内径的80％至100％之间。

5.根据权利要求1所述的定容实验装置，其中，所述的多孔孔板共计两个，在两个轴流扇叶器的前端，通过槽道安装固定于所述的腔体内；孔板的材质为不可燃、耐高压材料即可。

6.根据权利要求1所述的定容实验装置，其中，所述的电极为旋转式电机，且每台电机由一台变频器独立控制。

7.根据权利要求1所述的定容实验装置，其中，联轴器为磁力联轴器，通过磁力联结扇叶器和电机。

8.根据权利要求1所述的定容实验装置，其中，喷射器安装在腔体母线的中心位置处，通过适配套筒与所述腔体固定连接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的定容实验装置中，当两台轴流扇叶器按照相同转速依照相同方向转动，且前置孔板为多孔均布且结构和安装位置(包括角度和距离)相同时，可在球形腔体中心区域内形成各向同性的湍流流场。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的定容实验装置中，改变多孔均布孔板的安装位置即可在保持湍流尺度不变的前提下改变湍流强度，改变多孔均布孔板的孔径和孔数时可以同时改变湍流的强度和尺度。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的定容实验装置中，当仅有一台扇叶器转动时，可在球形腔体内形成有主流的湍流流场。

12.根据权利要求1至8中任一项所述的定容实验装置中，当两轴流扇叶器在扇叶器转动速度和转动方向上存在不一致时或是孔板的结构和安装位置不一致时，可在腔体内形成各类复杂的各向异性的湍流流场。