CN110514395B - 一种空化流场测量用电导探针调节装置 - Google Patents

一种空化流场测量用电导探针调节装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110514395B
CN110514395B CN201910625119.0A CN201910625119A CN110514395B CN 110514395 B CN110514395 B CN 110514395B CN 201910625119 A CN201910625119 A CN 201910625119A CN 110514395 B CN110514395 B CN 110514395B
Authority
CN
China
Prior art keywords
height
regulator
lead screw
probe
adjuster
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910625119.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110514395A (zh
Inventor
王国玉
王畅畅
黄彪
张敏弟
戴孟初
杨明烨
郑亚男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Technology BIT
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN201910625119.0A priority Critical patent/CN110514395B/zh
Publication of CN110514395A publication Critical patent/CN110514395A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110514395B publication Critical patent/CN110514395B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/06—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid
    • G01N27/07—Construction of measuring vessels; Electrodes therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/06—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid
    • G01N27/08—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid which is flowing continuously
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant

Abstract

本发明公开了一种空化流场测量用电导探针调节装置，装置包括丝杠、支撑座、方向调节器、端盖和高度调节器；丝杠套装在方向调节器内孔中，两者之间仅具有轴向自由度，电导探针固定在丝杠的前端；支撑座套装在方向调节器环形凸台上方的圆柱段上由弹性挡圈轴向限位，高度调节器的内孔与丝杠下端螺纹配合，高度调节器上端面与方向调节器下端面接触，端盖与方向调节器环形凸台下方圆柱段螺纹连接后限制高度调节器的轴向位移；支撑座与外部结构固连接，转动方向调节器实现电导探针方向调节，转动高度调节器实现电导探针高度调节。本发明能满足电导探针在流动状态下实时测量不同高度和角度方向上的空化流动参数的需求。

Description

一种空化流场测量用电导探针调节装置
技术领域
本发明涉及一种水洞实验中的空化流场测量用电导探针的方位调节装置，属于空化与多相流检测技术领域。
背景技术
空化是高速水动力学的核心关键科学问题，不可避免发生于水力机械、水下兵器等运行工况下，诱导复杂流体动力。空化流动包含了空泡的生长，发展，断裂，脱落等非定常过程，是具有多相流、湍流、可压缩、不稳定性和相变的强烈非线性强耦合的复杂流动现象。实验技术是空化研究的主要手段，如采用高速摄像测速技术观察空穴形态演化，PIV测试技术测量空化流场运动场，这些方法在空化流场精细化测量方面遇到了瓶颈，如由于空泡对光线散射作用，高速摄像无法深入空泡尺寸，PIV示踪粒子很难播撒进入空泡内部，研究者开始关注如内窥镜技术、激光全息技术、探针技术等在多相流场中的应用，以期获得更为精细的空化流动细节。其中，以探针等微型传感器探入空化流场内部获得流动信息的技术克服了光学方法无法穿透空泡层的局限，并且由于其结构可以制作得微小，进而可以控制其对流场结构的影响，是深入空泡内部流场结构精细测量的重要手段。
电导探针以汽液导电性作为测量信号，对流场进行测试，进而可以获得含气率信息，并且双头、多头探针可以获得更为丰富的流场细节，如双头探针可以同时测量当地速度，多头探针进一步可以获得空泡尺寸、相界面浓度等信息，这些信息的精确获得将大大促进对空化流动特性及机理的认识。空化流动具有非均匀、非稳态的特点，包含复杂流场结构演化，如附着型空穴结构，脱落型空穴结构，空穴底部反向液体运动层，空穴溃灭产生的压力波、激波等，且空泡内部含气率范围分布大，这些均为电导探针技术在空化流场测量过程中提出了挑战，亟需发展适用于空化汽液流场测量的探针技术。这涉及到探针阵列在空化流场内布置，考虑到空泡内部状态变化剧烈(经历反向液体层、空泡层、外部液体)，且液体层与空泡层、空泡层与外部液体具有强烈剪切作用，流场较为复杂，需要测量不同高度处空化流动参数。并且由于空泡运动的复杂性(对流、剪切、旋转、变形等)，需要关注不同测量方向上空泡流动细节以获取流场全貌。因此，实现电导探针方位精确调节的装置具有迫切的研发需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种空化流场测量用电导探针调节装置，能够实现探针在汽液流场测量过程中沿不同高度方向和角度方向运动的实时精确调节，以满足电导探针在流动状态下实时测量不同高度和不同角度方向上的空化流动参数的需求。
一种空化流场测量用电导探针调节装置，该装置包括丝杠、支撑座、方向调节器、端盖和高度调节器；
所述丝杠套装在方向调节器内孔中，两者之间仅具有轴向自由度，电导探针固定在丝杠的前端；所述方向调节器的外圆周面上具有一个环形凸台，所述支撑座套装在方向调节器环形凸台上方的圆柱段上由弹性挡圈轴向限位，所述高度调节器的内孔与丝杠下端螺纹配合，高度调节器上端面与方向调节器下端面接触，所述端盖与方向调节器环形凸台下方圆柱段螺纹连接后限制高度调节器的轴向位移；所述支撑座与外部结构固连接，转动方向调节器环形凸台时丝杠同步转动实现电导探针方向调节，转动高度调节器时丝杠产生轴向位移实现电导探针高度调节。
进一步地，所述丝杠的表面具有沿轴向的弧形凹槽，所述方向调节器内孔具有与弧形凹槽配合的凸起结构，通过弧形凹槽与凸起结构的滑动配合实现丝杠与方向调节器的相对轴向移动。
进一步地，所述支撑座上设有锁紧螺钉孔，锁紧螺钉与锁紧螺钉孔配合，方向调节器完成方向调节后，锁紧螺钉沿方向调节器的径向将方向调节器进行机械锁紧。
进一步地，所述端盖上设有锁紧螺钉孔，锁紧螺钉与锁紧螺钉孔配合，高度调节器完成高度调节后，锁紧螺钉沿高度调节器径向将高度调节器进行机械锁紧。
进一步地，所述电导探针与丝杠前端的安装孔配合后，由周向设置的固定螺栓沿径向进行锁紧固定。
进一步地，所述方位调节装置的电导探针伸入试验段外壳内部，电导探针与试验段外壳之间通过双层密封圈实现水密。
进一步地，所述高度调节器通过其内部螺距为0.5mm的细牙内螺纹与丝杠上的外螺纹相配合，高度调节器每左旋或右旋一周，电导探针高度升高或降低0.5mm。
进一步地，所述方向调节器和高度调节器上有沿周向的刻度，丝杠上也有沿轴向的刻度，通过高度调节器和丝杠上的刻度读数直接获得电导探针在高度产生变化的数值。
有益效果：
1、本发明通过丝杠与方向调节器和高度调节器的配合实现对电导探针在高度和方向上的独立调节，能够满足实验中可进行精确调节的需求，二者在调节过程中彼此独立，互不干涉，结构紧凑且操作便捷。
2、本发明能够实现电导探针在汽液流场测量过程中沿不同高度方向和角度方向运动的实时精确调节，以满足电导探针在流动状态下实时测量不同高度和不同角度方向上的空化流动参数的需求，为非均匀非稳态三维空化流场参数测量，尤其是不同空穴结构流场参数，如附着型，脱落型，回射流层，空穴内部，空泡界面等，提供技术支撑。
附图说明
图1为本发明空化流场测量用电导探针调节装置的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为探针的结构示意图；
图4为本发明空化流场测量用电导探针方位调节装置的轴侧图；
图5为本发明的丝杠与方向调节器的配合关系示意图；
图6为本发明的探针外壳与试验段外壳的密封结构示意图；
图7为本发明的探针与丝杠的连接关系轴侧图；
图8为本发明的电导探针方位调节装置在水洞试验段中的安装示意图；
图9为本发明实现空化流场测量的步骤流程图。
其中，1-探针、2-探针外壳、3-丝杠、4-支撑座、5-方向调节器、6-端盖、7-高度调节器、8-第二锁紧螺钉、9-第一锁紧螺钉、10-弹性挡圈、11-固定螺栓、12-凸台、13-凹槽、14-试验段外壳、15-密封圈、16-水洞试验段、17-方位调节装置。
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，本发明提供了一种空化流场测量用电导探针调节装置，该装置包括丝杠3、支撑座4、方向调节器5、端盖6和高度调节器7；
如附图5所示，丝杠3的表面具有两道轴向的弧形凹槽，该弧形凹槽的表面为光滑面；方向调节器5内孔为光孔，内孔的壁面上同时具有与丝杠3上弧形凹槽配合的凸起结构，通过弧形凹槽与凸起结构的滑动配合实现丝杠3与方向调节器5的相对轴向移动。
方向调节器5的外圆周面的中段上具有一个环形凸台，支撑座4套装在方向调节器5环形凸台上方的圆柱段上，支撑座4的两端分别与固定在方向调节器5上的弹性挡圈10和环形凸台的端面接触，支撑座4在方向调节器5上被轴向限位，支撑座4与方向调节器5之间可相对转动，支撑座4同时与外部结构固连接，方向调节器5的转动带动丝杠3同步转动，支撑座4上安装第一锁紧螺钉9，当转动的方向到位后利用第一锁紧螺钉9将方向调节器5的位置3锁定。
高度调节器7通过其内部螺距为0.5mm的细牙内螺纹与丝杠3上的外螺纹相配合，高度调节器每左旋或右旋一周，电导探针高度升高或降低0.5mm，精确的高度值通过高度调节器上的刻度以及丝杠3上的刻度共同读取。高度调节器7上端面与方向调节器5下端面接触，端盖6与方向调节器5环形凸台下方圆柱段螺纹连接后限制高度调节器7的轴向位移，高度调节器7在端盖6和高度调节器7的限制下只能原地转动，由于高度调节器7与丝杠3为螺纹配合，高度调节器7的转动使丝杠3产生轴向位移，即高度的变化。
端盖6外部同样安装了第二锁紧螺钉8，当高度调节到位后利用第二锁紧螺钉将高度调节器7锁紧。
如附图3所示，电导探针中用于空化流场测量的探针1外部包覆一层绝缘的探针外壳2，测量端有一部分探针1位于探针外壳2之外。
如附图2所示，电导探针通过三颗固定螺栓固定在丝杠3的一端，丝杠3作为电导探针的承载部件，丝杠3的方向和高度的变化决定电导探针的方位变化。
如附图4所示，方向调节器5上有沿周向的刻度，通过刻度可直接读取角度方向的变化数值，高度数值的读取依赖于高度调节器7沿周向的刻度和丝杠3上沿轴向的刻度来完成，通过高度调节器7和丝杠3上的刻度读数直接获得电导探针1在高度产生变化的数值，提高了高度调节精度。
如附图6和7所示，方位调节装置的电导探针伸入试验段外壳14内部，电导探针与试验段外壳14之间通过双层密封圈15实现两者之间的水密。
如附图8所示，本发明应用在空化流场试验中时，多个方位调节装置17沿水流方向布置在水洞试验段16中，通过布置在不同位置的电导探针来探测相应位置产生的空化现象。
如附图9所示，整个试验的具体流程如下：
步骤一：调节水洞试验段16来流的速度和压力；
步骤二：待测试空化气液流场；
步骤三：电导探针信号预采集和调试；
步骤四：电导探针信号正式采集；
步骤五：在120度范围内调节电导探针的角度；
步骤六：电导探针信号采集；
步骤七：对电导探针的高度进行调节；
步骤八：电导探针信号采集；
步骤九：判断试验是否结束，如果结束对采集的信号进行处理，最终得到相关流场参数，如果未结束则返回步骤一继续试验。
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 (7)

1.一种空化流场测量用电导探针调节装置，其特征在于，该装置包括丝杠、支撑座、方向调节器、端盖和高度调节器；
所述丝杠套装在方向调节器内孔中，两者之间仅具有轴向自由度，电导探针固定在丝杠的前端；所述方向调节器的外圆周面上具有一个环形凸台，所述支撑座套装在方向调节器环形凸台上方的圆柱段上由弹性挡圈轴向限位，所述高度调节器的内孔与丝杠下端螺纹配合，高度调节器上端面与方向调节器下端面接触，所述端盖与方向调节器环形凸台下方圆柱段螺纹连接后限制高度调节器的轴向位移；所述支撑座与外部结构固连接，转动方向调节器环形凸台时丝杠同步转动实现电导探针方向调节，转动高度调节器时丝杠产生轴向位移实现电导探针高度调节；所述丝杠的表面具有沿轴向的弧形凹槽，所述方向调节器内孔具有与弧形凹槽配合的凸起结构，通过弧形凹槽与凸起结构的滑动配合实现丝杠与方向调节器的相对轴向移动。
2.如权利要求1所述的空化流场测量用电导探针调节装置，其特征在于，所述支撑座上设有锁紧螺钉孔，锁紧螺钉与锁紧螺钉孔配合，方向调节器完成方向调节后，锁紧螺钉沿方向调节器的径向将方向调节器进行机械锁紧。
3.如权利要求2所述的空化流场测量用电导探针调节装置，其特征在于，所述端盖上设有锁紧螺钉孔，锁紧螺钉与锁紧螺钉孔配合，高度调节器完成高度调节后，锁紧螺钉沿高度调节器径向将高度调节器进行机械锁紧。
4.如权利要求3所述的空化流场测量用电导探针调节装置，其特征在于，所述电导探针与丝杠前端的安装孔配合后，由周向设置的固定螺栓沿径向进行锁紧固定。
5.如权利要求4所述的空化流场测量用电导探针调节装置，其特征在于，所述电导探针调节装置的电导探针伸入试验段外壳内部，电导探针与试验段外壳之间通过双层密封圈实现水密。
6.如权利要求5所述的空化流场测量用电导探针调节装置，其特征在于，所述高度调节器通过其内部螺距为0.5mm的细牙内螺纹与丝杠上的外螺纹相配合，高度调节器每左旋或右旋一周，电导探针高度升高或降低0.5mm。
7.如权利要求6所述的空化流场测量用电导探针调节装置，其特征在于，所述方向调节器和高度调节器上有沿周向的刻度，丝杠上也有沿轴向的刻度，通过高度调节器和丝杠上的刻度读数直接获得电导探针在高度产生变化的数值。
CN201910625119.0A 2019-07-11 2019-07-11 一种空化流场测量用电导探针调节装置 Active CN110514395B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910625119.0A CN110514395B (zh) 2019-07-11 2019-07-11 一种空化流场测量用电导探针调节装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910625119.0A CN110514395B (zh) 2019-07-11 2019-07-11 一种空化流场测量用电导探针调节装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110514395A CN110514395A (zh) 2019-11-29
CN110514395B true CN110514395B (zh) 2020-08-07

Family

ID=68622973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910625119.0A Active CN110514395B (zh) 2019-07-11 2019-07-11 一种空化流场测量用电导探针调节装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110514395B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113865823B (zh) * 2021-09-27 2022-05-13 中国人民解放军国防科技大学 一种可快速更换的气动探针支撑与夹持装置及方法
CN114200180A (zh) * 2021-11-11 2022-03-18 渭南高新区木王科技有限公司 一种可任意弯曲的双头双动探针

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201126404Y (zh) * 2007-12-18 2008-10-01 比亚迪股份有限公司 一种用于发动机试验的油门控制设备
CN107664567A (zh) * 2017-09-26 2018-02-06 上海核工程研究设计院有限公司 一种传热管束流致振动试验加速度传感器固定装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04297844A (ja) * 1991-03-27 1992-10-21 Toyota Motor Corp ステアリング自動操作装置
JP2007218800A (ja) * 2006-02-17 2007-08-30 Denso Corp ガスセンサ及びその製造方法
CN100575901C (zh) * 2008-07-29 2009-12-30 西安交通大学 一种流体流动测试探针的自动标定与自动测量装置
US7880487B2 (en) * 2009-01-22 2011-02-01 Fluke Corporation Test lead probe with retractable insulative sleeve
JP6066194B2 (ja) * 2013-03-14 2017-01-25 学校法人福岡工業大学 加振装置
CN105044405B (zh) * 2015-08-26 2017-11-17 深圳市精实机电科技有限公司 一种自动找正探针组件
CN208350862U (zh) * 2018-07-26 2019-01-08 广东电网有限责任公司 可伸缩导电探针
CN109596306B (zh) * 2018-11-19 2020-05-19 江苏科技大学 一种探针移动机构

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201126404Y (zh) * 2007-12-18 2008-10-01 比亚迪股份有限公司 一种用于发动机试验的油门控制设备
CN107664567A (zh) * 2017-09-26 2018-02-06 上海核工程研究设计院有限公司 一种传热管束流致振动试验加速度传感器固定装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. 一种空化流场测量用电导探针调节装置，其特征在于，该装置包括丝杠、支撑座、方向调节器、端盖和高度调节器；;王国玉等;《力学学报》;20180808;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110514395A (zh) 2019-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110514395B (zh) 一种空化流场测量用电导探针调节装置
CN102426085B (zh) 球面-回转面结合面接触刚度测试装置及方法
CN109211169B (zh) 一种测量管道尺寸参数的检测系统及其检测方法
CN105371775A (zh) 一种自定心深孔参数测量装置
CN211784189U (zh) 一种基于人工触须的流体运动测量传感器装置
CN111366988A (zh) 一种六自由度控制的分量式钻孔应变仪整机检测平台
CN206160963U (zh) 用于封头内压屈曲试验的形貌测量装置
CN111289220A (zh) 一种基于人工触须的流体运动测量传感器装置
CN101769899B (zh) 一种轨迹跟踪装置
JP2517458B2 (ja) 制御棒損耗のための超音波輪郭測定装置
O'Kelly et al. Development of a new hollow cylinder apparatus for stress path measurements over a wide strain range
CN102967244A (zh) 一种角度检测量具及其检测方法
CN105547217B (zh) 一种位移发生器
CN104875112B (zh) 一种用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置
CN207894914U (zh) 原位测量海水-沉积物界面位置及力学特性的装置
CN111547201B (zh) 一种船模横倾锁定装置及力矩测量方法
KR101832244B1 (ko) 베어링의 거동 특성을 시험하기 위한 베어링의 시험 장치
CN208847136U (zh) 一种掘进机悬臂回转角检测装置
Bardakov et al. Calculation and measurement of conical beams of three-dimensional periodic internal waves excited by a vertically oscillating piston
CN114352259A (zh) 基于超声波的煤矿井下瓦斯消突钻孔煤窝窥测装置及方法
CN104236446A (zh) 钻孔多分量应变测量头
CN112710549A (zh) 一种非接触式岩土三轴试件体应变测试装置
Argüelles Díaz et al. Extended angular range of a three-hole cobra pressure probe for incompressible flow
US5402682A (en) Rotor of an ultrasonic test device for rotationally symmetrical test specimens, especially tubes
Kim et al. Calibration of a five-hole multi-function probe for helicopter air data sensors

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant