CN112230013A - 一种高温导电流体流速测量方法和装置 - Google Patents

一种高温导电流体流速测量方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112230013A
CN112230013A CN202010991852.7A CN202010991852A CN112230013A CN 112230013 A CN112230013 A CN 112230013A CN 202010991852 A CN202010991852 A CN 202010991852A CN 112230013 A CN112230013 A CN 112230013A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipeline
fluid
measuring
measuring point
sectional area
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.)
Pending
Application number
CN202010991852.7A
Other languages
English (en)
Inventor
张永
夏峰
张爽
吴治杞
刘镜松
燕伟
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.)
AECC Harbin Dongan Engine Co Ltd
Original Assignee
AECC Harbin Dongan Engine Co Ltd
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 AECC Harbin Dongan Engine Co Ltd filed Critical AECC Harbin Dongan Engine Co Ltd
Priority to CN202010991852.7A priority Critical patent/CN112230013A/zh
Publication of CN112230013A publication Critical patent/CN112230013A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P11/00—Measuring average value of speed

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

本发明提供一种高温导电流体流速测量方法和装置，应用于供高温导电流体流动的管路，管路上设置有n+2个测量点，各测量点处分别设置回路传感器，回路传感器接触流体时，产生回路电信号；方法包括：向管路内注入流体；获取流体初次流经各测量点处时，回路传感器测量得到的时间信息；根据所述时刻信息、各所述测量点处的管路截面积以及各段管路的体积，获取所述流体的各所述测量点处的平均速度。本发明速度测量响应迅速，成本低廉，可多次复测。

Description

一种高温导电流体流速测量方法和装置
技术领域
本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种高温导电流体流速测量方法和装置。
背景技术
在装备部件制造、检测领域和材料凝固科学技术研究领域，经常需要对高温(600℃以上)液态物体进行多点、长时间、快速地进行速度测量。例如在航空镁铝合金传动机匣铸造仿真领域，需要对机匣铸件的充型过程进行速度测量，以验证软件对其充型过程速度场计算的准确性，修正必要的边界条件，提高铸造仿真的准确性和对铸造工程实践的指导力。
张灿、夏汇浩、贺周同等的发明(高温导电液体的流体参数测量装置、方法，申请号：CN201611234672.4)，其测量方法依据的原理是伯努利方程(即对于不可压缩流体，其各处的静压值与动压值之和为常数)。
现有的技术需采用精密的测量传感器，传感器成本较高，在高温工作状态下，极易损坏，可重复性差。
发明内容
本发明实施例提供一种高温导电流体流速的测量方法和装置，采用电路回路式接触测速，可以满足对多个位置点进行速度测量，响应时间短。
本发明实施例一方面提供一种高温导电流体流速测量方法，应用于供高温导电流体流动的管路，所述管路上设置有n+2个测量点，各所述测量点处分别设置回路传感器，回路传感器接触所述流体时，产生回路电信号，所述n的取值为整数；所述方法包括：
向所述管路内注入所述流体；
获取所述流体初次流经各所述测量点处时，回路传感器测量得到的时间信息；
根据所述时刻信息、各所述测量点处的管路截面积以及各段管路的体积，获取所述流体的各所述测量点处的平均速度。
可选的，所述根据所述时刻信息、各所述测量点处的管路截面积以及各段管路的体积，获取所述流体的各所述测量点处的平均速度，包括：
根据所述时刻信息、各所述测量点处的管路截面积以及各段管路的体积，采用如下公式，获取所述流体的各所述测量点处的平均速度；
Figure BDA0002689132820000021
其中，
Figure BDA0002689132820000022
表示τn+1时刻第x个测量点处的平均速度，所述τn表示所述流体初次流经第n个测量点处的时间，Sx表示第x个测量点处的管路截面积，ΔVn+1＝Vn+1-Vn，Vn表示管路入口至第n个测量点处的管路体积，x的取值为整数，x的取值不大于n，
Figure BDA0002689132820000023
可选的，各所述测量点处的管路截面积相同。
可选的，所述管路设置有一个浇口杯和两个冒口。
可选的，所述回路传感器为铜丝。
本发明另一方面提供一种高温导电流体流速测量装置，包括测量模块和供高温导电流体流动的管路；
所述管路上设置有n+2个测量点，各所述测量点处分别设置回路传感器，回路传感器接触所述流体时，产生回路电信号，所述n的取值为整数；
所述测量模块用于，在向所述管路内注入所述流体后，获取所述流体初次流经各所述测量点处时，回路传感器测量得到的时间信息；根据所述时刻信息、各所述测量点处的管路截面积以及各段管路的体积，获取所述流体的各所述测量点处的平均速度。
可选的，所述测量模块具体用于，根据所述时刻信息、各所述测量点处的管路截面积以及各段管路的体积，采用如下公式，获取所述流体的各所述测量点处的平均速度；
Figure BDA0002689132820000024
其中，
Figure BDA0002689132820000025
表示τn+1时刻第x个测量点处的平均速度，所述τn表示所述流体初次流经第n个测量点处的时间，Sx表示第x个测量点处的管路截面积，ΔVn+1＝Vn+1-Vn，Vn表示管路入口至第n个测量点处的管路体积，x的取值为整数，x的取值不大于n，
Figure BDA0002689132820000031
可选的，各所述测量点处的管路截面积相同。
可选的，所述管路设置有一个浇口杯和两个冒口。
可选的，所述回路传感器为铜丝。
本发明提供一种高温导电流体流速的测量方法和装置，该方法包括：向所述管路内注入所述流体；获取所述流体初次流经各所述测量点处时，回路传感器测量得到的时间信息；根据所述时刻信息、各所述测量点处的管路截面积以及各段管路的体积，获取所述流体的各所述测量点处的平均速度；本发明采用电路回路式接触测速，速度测量响应迅速，适用于高温金属液的铸造过程的充型流动测试；相比传统的测量方法(传感器昂贵，其重复实验成本高)，本发明的传感器为铜丝，成本低廉，可多次复测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的供高温导电流体流动的管路的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的测量原理的示意图。
具体实施方式
图1为本发明一实施例提供的供高温导电流体流动的管路的结构示意图；图2为本发明一实施例提供的测量原理的示意图。如图1和2所示，本发明提供的高温导电流体流速测量方法，在高温导电流体流动方向上的不同位置处，设置X0、X1、X2、…、Xn-1、Xn、Xn+1，共n+2个测量点，分别对应时刻τ0、τ1、τ2、…、τn-1、τn、τn+1。高温导电流体沿X0向Xn+1方向且在封闭的管路内流动，流动时不考虑卷入气体带来的干扰。在流动方向上对应X0、X1、X2、…、Xn、Xn+1点的管路截面积，分别为S0、S1、S2、…、Sn、Sn+1。
本发明的导电流体为不可压缩流体，在流动状态下是导电的。
流体历经τ0、τ1、τ2、…、τn-1、τn、τn+1，先后经过管路内X0、X1、X2、…、Xn、Xn+1点上的平均速度分别为
Figure BDA0002689132820000041
在τn时刻，在流体内部X0、X1、X2、…、Xn处的平均速度分别为
Figure BDA0002689132820000042
Figure BDA0002689132820000043
流体内各点平均速度的测量方法依据如下公式：
Figure BDA0002689132820000044
式中，管路的截面积S可为常数，也可为变量。ΔV为Δτ时间内流体流经的体积。理论上，当在一定流动行程(L)内，所取的n+1的测量点足够多，所测的流体平均速度便更接近于瞬时速度。当流体在τn时刻，其内部各点的平均速度为
Figure BDA0002689132820000045
式中，ΔVn+1＝Vn+1-Vn,x＝0、1、2、…、n。
流体在每一时刻，在管路上各点(X0、X1、X2、…、Xn)的平均速度具体表示如下
在τ＝τ0＝0时
Figure BDA0002689132820000046
在τ＝τ1时
Figure BDA0002689132820000051
Figure BDA0002689132820000052
在τ＝τ2时
Figure BDA0002689132820000053
Figure BDA0002689132820000054
Figure BDA0002689132820000055
……
在τ＝τn时
Figure BDA0002689132820000056
……
Figure BDA0002689132820000057
Figure BDA0002689132820000058
……
Figure BDA0002689132820000059
以上任一时刻，各点的平均速度详见如下表1。
表1
Figure BDA00026891328200000510
Figure BDA0002689132820000061
在所述的n+2的点上，分别设置回路传感器(如铜丝)，即传感器接触高温导电液体时，即形成电路回路，产生回路电信号，即τ0、τ1、τ2、…、τn-1、τn、τn+1数值可被工控设备(单片机等)记录，预先计算X0、X1、X2、…、Xn对应点的管路截面积S0、S1、S2、…、Sn、Sn+1，即可按表1和上述公式得到被测高温导电流体的各点平均速度。
实施例
在高温金属液流经路径上设置若干测量点，测量点间隔一定距离，并将间隔区域的体积和测量点处的截面积输入到测量软件中，将测量点通过导线连接至测量设备；
测量点0在接触金属液时，直接开启测量设备的数据采集功能，对金属液流经各测量点间的时间进行记录，当第n+k点接触金属液后，完成时间数据的采集和记录。k的取值为正整数。
通过软件对各测量点间速率进行计算，进而获得不同时刻，金属液流经各测量点间的平均流动速度。

Claims (8)

1.一种高温导电流体流速测量方法，其特征在于，应用于供高温导电流体流动的管路，所述管路上设置有n+2个测量点，将所述管路划分为n+1段，各所述测量点处分别设置回路传感器，回路传感器接触所述流体时，产生回路电信号，所述n的取值为整数；所述方法包括：
向所述管路内注入所述流体；
获取所述流体初次流经各所述测量点处时，回路传感器测量得到的时刻信息；
根据所述时刻信息、各所述测量点处的管路截面积以及各段管路的体积，获取所述流体的各所述测量点处的平均速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述时刻信息、各所述测量点处的管路截面积以及各段管路的体积，获取所述流体的各所述测量点处的平均速度，包括：
根据所述时刻信息、各所述测量点处的管路截面积以及各段管路的体积，采用如下公式，获取所述流体的各所述测量点处的平均速度；
Figure FDA0002689132810000011
其中，
Figure FDA0002689132810000012
表示τn+1时刻第x个测量点处的平均速度，所述τn表示所述流体初次流经第n个测量点处的时间，Sx表示第x个测量点处的管路截面积，ΔVn+1＝Vn+1-Vn，Vn表示管路入口至第n个测量点处的管路体积，x的取值为整数，x的取值不大于n，
Figure FDA0002689132810000013
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各所述测量点处的管路截面积相同。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回路传感器为铜丝。
5.一种高温导电流体流速测量装置，其特征在于，包括测量模块和供高温导电流体流动的管路；
所述管路上设置有n+2个测量点，各所述测量点处分别设置回路传感器，回路传感器接触所述流体时，产生回路电信号，所述n的取值为整数；
所述测量模块用于，在向所述管路内注入所述流体后，获取所述流体初次流经各所述测量点处时，回路传感器测量得到的时间信息；根据所述时刻信息、各所述测量点处的管路截面积以及各段管路的体积，获取所述流体的各所述测量点处的平均速度。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述测量模块具体用于，根据所述时刻信息、各所述测量点处的管路截面积以及各段管路的体积，采用如下公式，获取所述流体的各所述测量点处的平均速度；
Figure FDA0002689132810000021
其中，
Figure FDA0002689132810000022
表示τn+1时刻第x个测量点处的平均速度，所述τn表示所述流体初次流经第n个测量点处的时间，Sx表示第x个测量点处的管路截面积，ΔVn+1＝Vn+1-Vn，Vn表示管路入口至第n个测量点处的管路体积，x的取值为整数，x的取值不大于n，
Figure FDA0002689132810000023
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，各所述测量点处的管路截面积相同。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述回路传感器为铜丝。
CN202010991852.7A 2020-09-18 2020-09-18 一种高温导电流体流速测量方法和装置 Pending CN112230013A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010991852.7A CN112230013A (zh) 2020-09-18 2020-09-18 一种高温导电流体流速测量方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010991852.7A CN112230013A (zh) 2020-09-18 2020-09-18 一种高温导电流体流速测量方法和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112230013A true CN112230013A (zh) 2021-01-15

Family

ID=74107952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010991852.7A Pending CN112230013A (zh) 2020-09-18 2020-09-18 一种高温导电流体流速测量方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112230013A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2632042A1 (de) * 1976-07-16 1978-01-19 Kernforschung Gmbh Ges Fuer Verfahren und einrichtung zum messen der stroemungsgeschwindigkeit und des gasvolumenanteils eines fluessigmetallstromes
CN101413911A (zh) * 2008-11-27 2009-04-22 上海交通大学 基于双头电容探针的两相流参数测量方法与装置
CN106768170A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 中国科学院上海应用物理研究所 高温导电液体的流体参数测量装置、方法
CN108333385A (zh) * 2018-02-05 2018-07-27 西安交通大学 一种测量气相爆轰速度的离子探针测速系统
CN109406748A (zh) * 2018-08-29 2019-03-01 四川航天川南火工技术有限公司 一种模块化火炸药燃速爆速测量系统
CN110794164A (zh) * 2019-12-13 2020-02-14 中国科学院大学 强磁场下液态金属速度场高时空精度的测量系统及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2632042A1 (de) * 1976-07-16 1978-01-19 Kernforschung Gmbh Ges Fuer Verfahren und einrichtung zum messen der stroemungsgeschwindigkeit und des gasvolumenanteils eines fluessigmetallstromes
CN101413911A (zh) * 2008-11-27 2009-04-22 上海交通大学 基于双头电容探针的两相流参数测量方法与装置
CN106768170A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 中国科学院上海应用物理研究所 高温导电液体的流体参数测量装置、方法
CN108333385A (zh) * 2018-02-05 2018-07-27 西安交通大学 一种测量气相爆轰速度的离子探针测速系统
CN109406748A (zh) * 2018-08-29 2019-03-01 四川航天川南火工技术有限公司 一种模块化火炸药燃速爆速测量系统
CN110794164A (zh) * 2019-12-13 2020-02-14 中国科学院大学 强磁场下液态金属速度场高时空精度的测量系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Krondorfer et al. Packaging effect on MEMS pressure sensor performance
CN101776727B (zh) 一种利用真空环境测量电子元器件工作结温和热阻的方法
JP2007522479A (ja) 非定常流量計
CN104034749A (zh) 基于3ω法的薄层材料间接触热阻的测试方法
CN201653950U (zh) 一种测量电子元器件工作结温和热阻的装置
CN109583067B (zh) 基于温度平衡的高速飞行器转捩位置测量传感器设计方法
CN102095749A (zh) 基于热式测量方法的微管道气液两相流参数测量装置及方法
US4316383A (en) Apparatus for measuring the representative parameters of rheological properties of viscoelastic fluids
CN109923379A (zh) 热流量计的传感元件的生产方法、传感元件和流量计
CN106885649B (zh) 一种测量亚音二维非定常流场的动态温度压力组合探针
Sazhin Novel mass air flow meter for automobile industry based on thermal flow microsensor. II. Flow meter, test procedures and results
CN112230013A (zh) 一种高温导电流体流速测量方法和装置
CN107543644A (zh) 快速响应薄膜压力传感器及其制造方法
US3995480A (en) Thermal sensor for measurement of ocean current direction
CN105953968A (zh) 一种新型超高压压力传感器及压力检测方法
CN107958206A (zh) 一种飞行器表面热流辨识装置温度测量数据预处理方法
CN104819804A (zh) 一种压阻式真空计及其制造方法
Ahrens et al. Polymer-based micro flow sensor for dynamical flow measurements in hydraulic systems
Xie et al. Simulation and experiment of miniaturized housing structure for MEMS thermal wind sensors
CN110208132B (zh) 一种磁流体热膨胀系数测量系统及方法
CN102998218A (zh) 一种玻璃润滑剂动力粘度测试方法及装置
CN103675343A (zh) 加速度检测元件
CN112880966A (zh) 一种基于cfd数值仿真计算的荧光油膜厚度获取方法
CN106197771A (zh) 一种基于计算机的压强测量系统
JP3262373B2 (ja) 流動抵抗評価方法及びその装置

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210115