CN113155432A - 造雪机雾化构件检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种造雪机雾化构件检测方法，其特征在于，包括以下步骤：先分别检测单个喷嘴和单个核子器在各自工作状态下喷出水雾流场的性能参数，判定是否满足要求；再将满足要求的单个喷嘴和单个核子器配合后检测在工作状态下喷出的耦合水雾流场的性能参数，如果检测耦合水雾流场的粒径分布范围大于该单个核子器的粒径分布范围最大值，同时小于该单个喷嘴的粒径分布范围最大值，则判定该喷嘴和核子器满足配合要求。本发明具有能够更加方便快捷地对造雪机雾化构件的雾化效果和配合效果进行测试，以利于实现产品研发改进以及产品质量检验判断的优点。

Description

造雪机雾化构件检测方法

技术领域

本发明涉及造雪机测试设备技术领域，具体涉及一种造雪机雾化构件检测方法。

背景技术

造雪机是一种人工造雪的设备，通常会在滑雪场和溜冰场等场所大量使用。造雪机通常在低温环境下使用，其造雪原理是将高压水和高压空气通过核子器喷出形成小粒径的雪核，然后将高压水从喷嘴呈雾化喷出后和雪核撞击结合形成雪花，实现造雪。

故喷嘴和核子器作为造雪机实现雾化的核心部件，其各自雾化的性能好坏以及相互的配合关系会直接对造雪效果造成影响。现有技术中，造雪机研发生产时，对于喷头和核子器的要求均是根据流体动力学流场理论等知识进行设计和生产，设计生产好的产品是依靠直接装配到造雪机上再对实际效果进行检测。由于造雪机上是需要在风筒出口整个周边均安装满整圈喷头和核子器，故这种检测方式存在成本较高，使用非常不便等缺陷。

故无论在产品研发还是质量检测的过程中均有必要设计一种能够单独对造雪机雾化构件的雾化效果以及配合效果进行质量检测的方法，以更加简单地判断雾化构件的成雪效果，以利于产品的进一步改进或者实现质量的检测。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种能够更加方便快捷地对造雪机雾化构件的雾化效果和配合效果进行测试的造雪机雾化构件检测方法，以利于实现产品研发改进以及产品质量检验判断。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种造雪机雾化构件检测方法，其特征在于，包括以下步骤：先分别检测单个喷嘴和单个核子器在各自工作状态下喷出水雾流场的性能参数，判定是否满足要求；再将满足要求的单个喷嘴和单个核子器配合后检测在工作状态下喷出的耦合水雾流场的性能参数，如果检测耦合水雾流场的粒径分布范围大于该单个核子器的粒径分布范围最大值，同时小于该单个喷嘴的粒径分布范围最大值，则判定该喷嘴和核子器满足配合要求。

这样，本方法可以先单独完成喷嘴和核子器的性能检测，满足性能的喷嘴和核子器再进行耦合检测。因为根据造雪机成雪原理，喷嘴喷出的水雾流场和核子器喷出的水雾流场在耦合碰撞时，会同时发生水雾液滴的破碎作用和融合作用。在耦合时如果水雾流场的索特平均直径降低则认为液滴之间的碰撞破碎作用强于相互融合，反之则认为相互融合效果大于碰撞破碎作用。故如果喷嘴水雾流场和核子器水雾流场在耦合时，能够使得核子器喷出的小粒径的水雾液滴更多是获得融合后增大，而喷嘴喷出的相对大粒径的水雾液滴如果能够尽量形成碰撞破碎，则这样就能够更好地提高造雪效果。故采用上述检测方法，可以检测出喷嘴和核子器之间配合造雪效果的优劣，判断检测的喷嘴和核子器是否适合配对。这样即可为造雪机的设计以及实际效果检测提供更好的判断方法。

进一步地，本方法具体包括以下步骤：

1）完成单个喷嘴的雾化特性检测；将待检测喷嘴安装到测试架上，将供水系统的水管接入喷嘴并提供工作水压使其喷出水雾，采用摄像机摄像并输入计算机计算获得喷嘴水雾流场的雾化锥角大小，将喷嘴雾化锥角大小和预设值比较，不满足要求则判断喷嘴质量不符合；若喷嘴雾化锥角满足要求则再依靠粒径分析仪检测喷嘴水雾流场的粒径分布范围并获得索特平均粒径，将喷嘴的索特平均粒径和预设值比较，不满足则判断喷嘴质量不符合，若喷嘴的索特平均粒径满足要求则执行下一步；

2）完成单个核子器的雾化特性检测；将待检测核子器安装到测试架上，将供水系统的水管和供气系统的气管分别接入核子器并提供工作水压和气压使其喷出水雾，采用摄像机摄像并输入计算机计算获得核子器水雾流场的雾化锥角大小，将核子器雾化锥角大小和预设值比较，不满足要求则判断核子器质量不符合；若核子器雾化锥角满足要求则再依靠粒径分析仪检测核子器水雾流场的粒径分布范围并获得索特平均粒径，将核子器的索特平均粒径和预设值比较，不满足则判断核子器质量不符合，若核子器的索特平均粒径满足要求则执行下一步；

3）将第一步和第二步检测满足要求的喷嘴和核子器按照间距要求并列安装到测试架上，为喷嘴和核子器接入共用的供水系统，为核子器接入供气系统，使得喷嘴和核子器在工作水压和工作气压条件下共同喷出水雾，并形成耦合水雾流场；采用粒径分析仪检测耦合水雾流场的粒径分布情况，如果检测耦合水雾流场的粒径分布范围大于该单个核子器的粒径分布范围最大值，同时小于该单个喷嘴的粒径分布范围最大值，则判定该喷嘴和核子器满足配合要求。

这样，能够更好地判断单个的喷嘴和核子器性能是否合格，以及耦合配合效果是否合格。

进一步地，第三步中检测时调整喷嘴数量为一个或者两个分别进行检测。

这样是因为部分造雪机中是一个喷嘴和一个核子器配合，部分造雪机中是两个喷嘴和核子器配合，故能够方便检测两种不同情况的配合造雪效果。

进一步地，第三步中检测时，调整喷嘴和核子器之间相互倾斜角度大小，使其和产品实际角度一致再进行检测。

这样，可以更加准确地模拟构件实际情况，提高检测精确度。同时，本方案用于雾化构件设计检验时，则可以依次调整喷嘴和核子器之间相互倾斜角度大小，逐一进行检测，在满足要求的倾斜角度中，选择耦合水雾流场粒径分布范围最小的情况为最优值，并记录该对应的倾斜角度大小，并作为喷嘴和核子器最佳配合角度。这样是因为部分造雪机中喷嘴和核子器之间为倾斜配合，当耦合水雾流场粒径分布范围小时，造出的雪花更加均匀，造雪质量更加稳定可靠。故这种方式能够测试出喷嘴和核子器之间最佳倾斜角度，为产品设计提供依据。

进一步地，第三步中检测时，调整喷嘴和核子器之间的前后差距大小，使其和产品实际距离一致再进行检测。

这样，可以更加准确地模拟构件实际情况，提高检测精确度。同时，本方案用于雾化构件设计检验时，则可以依次调整喷嘴和核子器之间的前后差距大小，再逐一进行检测，在满足要求的前后差距中，选择耦合水雾流场粒径分布范围最小的情况为最优值，并记录该对应的前后差距大小，并作为喷嘴和核子器最优配合差距。这样是因为部分造雪机中喷嘴和核子器之间位置存在前后差距，当耦合水雾流场粒径分布范围小时，造出的雪花更加均匀，造雪质量更加稳定可靠。故这种方式能够测试出喷嘴和核子器之间最佳的前后错位距离，为产品设计提供依据。

进一步地，本方法依靠造雪机喷嘴和核子器测试系统实现，所述造雪机喷嘴和核子器测试系统，包括一个测试架，测试架上端安装固定有雾化构件安装模块，雾化构件安装模块包括一个用于安装核子器的核子器模块和至少一个用于安装喷嘴的喷嘴模块，喷嘴模块和核子器模块对接固定且内腔贯通；喷嘴模块的一端连接固定有水管，水管另一端连接于测试架一侧的水箱中并形成供水系统；核子器模块的一端连接固定有气管，气管另一端和测试架一侧的空气压缩机相连并形成供气系统；测试架上位于喷嘴和核子器安装后喷出的水雾流场的两侧位置还设置有粒径测试仪，测试架上位于喷嘴和核子器安装后喷出的水雾流场的另一侧位置方向上还安装有摄像机，粒径测试仪和摄像机分别和计算机相连。

这样，本测试系统使用时，将喷嘴安装到喷嘴模块上，将核子器安装到核子器模块上，然后通过供水系统和供气系统，可以模拟其工作状况的水压和气压，还原其实际工作工况（通常需气压稳定在0.8MPa左右，水压稳定在3MPa左右）；然后依靠粒径测试仪可以检测雾化构件喷出水雾的粒径发布数据和粒径速度场数据，获得其粒径范围和索特平均粒径大小，依靠摄像机摄像图案数据，可以获得雾化构件喷出水雾的雾化锥角大小。这样，即可实现对喷嘴和核子器的雾化性能的检测，以判断各自是否合格，以及是否具有所需的配合雾化效果。

进一步地，水管上还安装有液体压力传感器、液体流量传感器和增压水泵。

这样可以更加方便对供水系统的水压进行检测和控制。

进一步地，气管上还安装有空气流量计和空气压力传感器。

这样，可以更加方便对供气系统的气压进行检测和控制。

进一步地，所述测试架，包括一个作为支撑基础的整体呈矩形结构的底部框架，底部框架后端竖直向上固定有一个呈矩形的支撑框架，支撑框架顶部水平向前固定设置有一个呈矩形的顶部安装框架，顶部安装框架的前侧中部下表面形成模块安装工位，雾化构件安装模块安装固定在模块安装工位上；支撑框架中部水平向前固定设置有一个呈矩形的中部安装框架，中部安装框架前后距离尺寸大于顶部安装框架前后距离尺寸，粒径测试仪的光反射部分和光接收部分相互正对设置中部安装框架的两侧并位于模块安装工位所在竖向平面内，中部安装框架后端整体沿支撑框架向后凸出一段距离（通常摄像机位置需距离流场3米左右，可以更好地拍摄流场图像）并在其中部位置安装摄像机，摄像机摄像头方向正对前方设置。

这样，测试架结构非常简单但包括雾化构件安装模块、粒径测试仪以及摄像机等各构件的安装固定受力均非常稳定均衡，连接的水管和气管可以搭接在顶部安装框架的左右两侧再向下延伸，避免对检测的干涉。检测时雾化构件从上方顶部安装框架前端中部向下喷出水雾，在中部安装框架的中间位置形成雾化流场，然后依靠粒径测试仪和摄像机实现数据检测。故本结构能够方便各个构件的安装固定，同时具有整体结构非常简单稳定可靠，利于实现检测的特点。

进一步地，顶部安装框架的前侧中部下表面设置有铁磁构件并形成模块安装工位，所述雾化构件安装模块的上端表面为铁磁材料制得。

这样，结构非常简单且方便雾化构件安装模块以铁磁吸合的方式安装固定在安装工位上，这样在检测过程中，需要拆卸更换雾化构成安装模块时，操作非常方便快捷。同时测试时因为雾化构件为向下喷雾，在喷雾反作用力作用下安装模块可向上牢固吸合固定在安装工位上，不会脱落，能够保证试验的稳定性。当然具体实施时，也可以采用捆绑等方式实现安装模块在安装工位上的固定，以方便检测时拆卸更换。

进一步地，中部安装框架后端整体沿支撑框架向后凸出3米距离并在其中部位置安装摄像机。

这样，可以更好地保证摄像机拍摄的流场效果。

进一步地，所述喷嘴模块上部沿左右方向的一端外凸形成有一个带外螺纹的连接头，另一端具有一个带有内螺纹的连接口，所述连接头的外螺纹和连接口的内螺纹匹配，喷嘴模块下端具有向下的喷嘴接口，喷嘴接口具有和喷嘴安装端外螺纹匹配的内螺纹，喷嘴模块上的连接头、连接口和喷嘴接口之间内腔相通；所述核子器模块上部沿左右方向的一端外凸形成有一个带外螺纹的连接头，核子器模块的连接头的外螺纹和喷嘴模块的连接口的内螺纹匹配并旋接配合固定，核子器模块下部另一端外凸形成有一个气管连接头，核子器模块下端设置有一个向下核子器接口，核子器接口具有和核子器安装端外螺纹匹配的内螺纹，核子器接口内部正对气管连接头方向贯通设置有一个汇气腔室，核子器安装后进气口位于汇气腔室中，汇气腔室上端通道和核子器模块的连接头相通，核子器安装后安装端上部插入配合在汇气腔室上端通道内。

这样，喷嘴模块的连接头以及核子器模块的连接头均可以实现和供水系统中水管的通用连接，核子器模块的气管连接头可以和供气系统连接。故在雾化构件安装模块中，将喷嘴模块和核子器模块可拆卸设置，其各自可以拆卸后单独安装，以分别检测二者各自的雾化效果；也可以将喷嘴模块和核子器模块组装后安装到模块安装工位检测二者配合后的雾化效果。且各种情况均可方便快捷地实现和供气系统和/或供水系统的连接。极大地提高了试验的可操作性，并简化了操作步骤，提高试验效率。

进一步地，还包括连接口堵头，连接口堵头上设置有和连接口内螺纹匹配的外螺纹。

这样，在单独进行喷嘴模块试验需要将连接口堵上时，采用连接口堵头进行封堵操作更加方便快捷。

进一步地，所述喷嘴模块有两个，外侧的喷嘴模块的连接头和水管对接固定，外侧的喷嘴模块的连接口和中间的喷嘴模块的连接头对接固定，中间的喷嘴模块的连接口和核子器模块的连接头对接。

这样，可以方便检测两个喷嘴的情况下和核子器之间的雾化配合效果。

进一步地，喷嘴模块和核子器模块下端呈阶梯设置，使得安装后的核子器和喷嘴之间错位距离和实际安装错位距离一致。

这样，模拟喷嘴和核子器安装时的实际位置进行检测，可以更好地保证检测结果的精确性和可应用性。

进一步地，喷嘴模块下部还设置有喷嘴接口调节机构，喷嘴接口调节机构包括一个固态且整体呈筒状的安装套，安装套内腔设置有和喷嘴安装端外螺纹匹配的内螺纹并构成所述喷嘴接口，所述调节机构能够调节安装套的倾斜角度。

这样，依靠调节机构调节安装套倾斜角度，进而可以实现对喷嘴安装角度的调节，进而可以实现对不同角度的喷嘴和核子器之间的配合雾化效果的检测。这样当本试验装置用于产品设计测试时，可以检测出喷嘴和核子器之间最优雾化效果的倾斜配合角度。当装置用于产品质量检测时，可以更好地模拟出喷嘴和核子器之间的实际安装角度进行检测，更加精确地反应产品质量。

所以，能够看到，基于上述装置，本发明实际上还公开了一种造雪机雾化构件设计方法（偏差角度单变量考虑），即在确定出喷嘴和核子器各自的型号大小之后（可根据造雪机自身产品型号大小根据经验对应确认喷嘴和核子器各自的型号大小），再将喷嘴和核子器并列安装在一起接入到供水系统和供气系统中并模拟其工作情况进行试验，每次试验对应调整喷嘴和核子器之间的偏差角度大小（可按照每次1-3度大小调节），检测记录其耦合后的雾化流场情况，当耦合水雾流场粒径分布范围最小时，喷嘴和核子器之间的安装角度大小为该型号的喷嘴和核子器最佳配合设计角度大小。这样，采用本设计方法获得的造雪机，能够造出粒径最为均匀稳定且效率最高的雪花效果，获得最佳的造雪效果。

具体地说，作为喷嘴接口调节机构的一种优化结构形式，所述喷嘴接口调节机构还包括一个压接块，压接块边部位置依靠螺钉可拆卸地固定在喷嘴模块下端，压接块中间位置正对喷嘴模块内腔下端开口处设置有开口，压接块开口和喷嘴模块内腔下端开口整体在左右方向（即核子器安装后核子器和喷嘴所在竖向平面的方向）上外鼓形成一个整体呈圆形的安装腔，所述安装套外表面在左右方向上外鼓呈匹配的圆形，安装套被压紧固定在安装腔内且安装套下端具有一段露出于压接块的部分。

这样，因为安装腔和安装套外表面均呈匹配的圆形且安装套下端具有一段露出于压接块的部分，故松开螺钉后，可以转动安装套的方向，调节倾斜角度，然后再重新依靠螺钉压紧固定。故能够方便快捷地实现对喷嘴和核子器之间安装角度的调节，具有结构简单，调节快捷方便可靠等优点。

进一步地，所述安装套外表面和/或安装腔内表面设置有弹性材料层。

这样，可以更好地实现密封并保证对安装套的压紧固定效果。

作为喷嘴接口调节机构的另一种结构形式，所述安装套上下两端和喷嘴模块之间采用柔性密封材料连接，并使得安装套四周围成一个能够柔性变形的调节区域，该调节区域内填充设置有磁流变液，调节区域的左右两端（即核子器安装后核子器和喷嘴所在竖向平面的方向）还安装有电磁铁。

这样，其中安装时，磁流变液应该处于电磁铁磁场作用范围内。当电磁铁断电后，磁流变液呈流体性质，能够自由调节安装套在左右方向上的偏转角度；安装套角度调节到位后，接通电磁铁，磁场作用下磁流变液变硬实现对安装套角度的固定。这样即可利用磁流变液的特性方便快捷地实现对安装的喷嘴和核子器之间的偏差角度的调节。同时，本结构中由于安装套上端和喷嘴模块之间衔接有一段柔性密封材料；故本结构还能够实现对安装套在高度方向上以及根据需要在其他方向的角度差上的调节。故用于质量检测时，可以更好地模拟出不同产品型号的喷嘴和核子器之间的角度偏差（包括水平方向角度偏差和竖直方向角度偏差）和高度偏差的实际情况；极大地提高质量检测的效果。当用于雾化构件产品设计时，还可以每次试验中调整喷嘴和核子器在竖直方向和水平方向处于不同的角度偏差，以及高度方向处于不同的距离情况下，检测记录各种不同情况耦合后的雾化流场数据，当耦合水雾流场粒径分布范围最小时，喷嘴和核子器之间的安装角度大小和高度差距（即前后方向差距）大小为该型号的喷嘴和核子器最佳配合位置。这样可得到喷嘴和核子器之间能够产生最大造雪效果的相对位置（同时包括水平方向偏角大小、竖直方向偏角大小以及高度方向距离大小三方面数据）。保证设计的造雪机具有最好的造雪效果。

所以，能够看到，基于上述具有磁流变液机构的装置，本发明实际上还公开了一种造雪机雾化构件设计方法（前后差距和偏差角度双变量考虑），即在确定出喷嘴和核子器各自的型号大小之后（可根据造雪机自身产品型号大小根据经验对应确认喷嘴和核子器各自的型号大小），再将喷嘴和核子器并列安装在一起接入到供水系统和供气系统中并模拟其工作情况进行试验，每次试验先调整喷嘴和核子器之间前后差距大小（可按照每次差距增加1-5mm大小调整），再检测记录其耦合后的雾化流场情况，当耦合水雾流场粒径分布范围最小时，确认出喷嘴和核子器前后差距最优值；然后再在保持该前后差距基础上，进一步对应调整喷嘴和核子器之间的偏差角度大小（可按照每次1-3度大小调节），检测记录其耦合后的雾化流场情况，当耦合水雾流场粒径分布范围最小时，喷嘴和核子器之间的安装角度大小为该型号的喷嘴和核子器最佳配合设计角度大小。这样，采用本设计方法获得的造雪机，兼顾了喷嘴和核子器前后差距和相对偏角的考虑，能够造出粒径最为均匀稳定且效率最高的雪花效果，获得最佳的造雪效果。

综上所述，本发明具有能够更加方便快捷地对造雪机雾化构件的雾化效果和配合效果进行测试，以利于实现产品研发改进以及产品质量检验判断的优点。

附图说明

图1为本发明实施时采用的造雪机喷嘴和核子器测试系统的结构示意图。

图2为单独雾化构件安装模块的结构示意图。

图3为单独连接口堵头的结构示意图。

图4为另一种可实施的喷嘴模块单独结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：一种造雪机雾化构件检测方法，包括以下步骤：先分别检测单个喷嘴和单个核子器在各自工作状态下喷出水雾流场的性能参数，判定是否满足要求；再将满足要求的单个喷嘴和单个核子器配合后检测在工作状态下喷出的耦合水雾流场的性能参数，如果检测耦合水雾流场的粒径分布范围大于该单个核子器的粒径分布范围最大值，同时小于该单个喷嘴的粒径分布范围最大值，则判定该喷嘴和核子器满足配合要求。

这样，本方法可以先单独完成喷嘴和核子器的性能检测，满足性能的喷嘴和核子器再进行耦合检测。因为根据造雪机成雪原理，喷嘴喷出的水雾流场和核子器喷出的水雾流场在耦合碰撞时，会同时发生水雾液滴的破碎作用和融合作用。在耦合时如果水雾流场的索特平均直径降低则认为液滴之间的碰撞破碎作用强于相互融合，反之则认为相互融合效果大于碰撞破碎作用。故如果喷嘴水雾流场和核子器水雾流场在耦合时，能够使得核子器喷出的小粒径的水雾液滴更多是获得融合后增大，而喷嘴喷出的相对大粒径的水雾液滴如果能够尽量形成碰撞破碎，则这样就能够更好地提高造雪效果。故采用上述检测方法，可以检测出喷嘴和核子器之间配合造雪效果的优劣，判断检测的喷嘴和核子器是否适合配对。这样即可为造雪机的设计以及实际效果检测提供更好的判断方法。

实施时，上述方法具体包括以下步骤：

1）完成单个喷嘴的雾化特性检测；将待检测喷嘴安装到测试架上，将供水系统的水管接入喷嘴并提供工作水压使其喷出水雾，采用摄像机摄像并输入计算机计算获得喷嘴水雾流场的雾化锥角大小，将喷嘴雾化锥角大小和预设值比较，不满足要求则判断喷嘴质量不符合；若喷嘴雾化锥角满足要求则再依靠粒径分析仪检测喷嘴水雾流场的粒径分布范围并获得索特平均粒径，将喷嘴的索特平均粒径和预设值比较，不满足则判断喷嘴质量不符合，若喷嘴的索特平均粒径满足要求则执行下一步；

2）完成单个核子器的雾化特性检测；将待检测核子器安装到测试架上，将供水系统的水管和供气系统的气管分别接入核子器并提供工作水压和气压使其喷出水雾，采用摄像机摄像并输入计算机计算获得核子器水雾流场的雾化锥角大小，将核子器雾化锥角大小和预设值比较，不满足要求则判断核子器质量不符合；若核子器雾化锥角满足要求则再依靠粒径分析仪检测核子器水雾流场的粒径分布范围并获得索特平均粒径，将核子器的索特平均粒径和预设值比较，不满足则判断核子器质量不符合，若核子器的索特平均粒径满足要求则执行下一步；

3）将第一步和第二步检测满足要求的喷嘴和核子器按照间距要求并列安装到测试架上，为喷嘴和核子器接入共用的供水系统，为核子器接入供气系统，使得喷嘴和核子器在工作水压和工作气压条件下共同喷出水雾，并形成耦合水雾流场；采用粒径分析仪检测耦合水雾流场的粒径分布情况，如果检测耦合水雾流场的粒径分布范围大于该单个核子器的粒径分布范围最大值，同时小于该单个喷嘴的粒径分布范围最大值，则判定该喷嘴和核子器满足配合要求。

这样，能够更好地判断单个的喷嘴和核子器性能是否合格，以及耦合配合效果是否合格。

实施时，还可以在第三步中检测时调整喷嘴数量为一个或者两个分别进行检测。

这样是因为部分造雪机中是一个喷嘴和一个核子器配合，部分造雪机中是两个喷嘴和核子器配合，故能够方便检测两种不同情况的配合造雪效果。

实施时，第三步中检测时，调整喷嘴和核子器之间相互倾斜角度大小，使其和产品实际角度一致再进行检测。

这样，可以更加准确地模拟构件实际情况，提高检测精确度。同时，本方案用于雾化构件设计检验时，则可以依次调整喷嘴和核子器之间相互倾斜角度大小，逐一进行检测，在满足要求的倾斜角度中，选择耦合水雾流场粒径分布范围最小的情况为最优值，并记录该对应的倾斜角度大小，并作为喷嘴和核子器最佳配合角度。这样是因为部分造雪机中喷嘴和核子器之间为倾斜配合，当耦合水雾流场粒径分布范围小时，造出的雪花更加均匀，造雪质量更加稳定可靠。故这种方式能够测试出喷嘴和核子器之间最佳倾斜角度，为产品设计提供依据。

实施时还可以第三步中检测时，调整喷嘴和核子器之间的前后差距大小，使其和产品实际距离一致再进行检测。

这样，可以更加准确地模拟构件实际情况，提高检测精确度。同时，本方案用于雾化构件设计检验时，则可以依次调整喷嘴和核子器之间的前后差距大小，再逐一进行检测，在满足要求的前后差距中，选择耦合水雾流场粒径分布范围最小的情况为最优值，并记录该对应的前后差距大小，并作为喷嘴和核子器最优配合差距。这样是因为部分造雪机中喷嘴和核子器之间位置存在前后差距，当耦合水雾流场粒径分布范围小时，造出的雪花更加均匀，造雪质量更加稳定可靠。故这种方式能够测试出喷嘴和核子器之间最佳的前后错位距离，为产品设计提供依据。

本方法可以依靠图1-3所示的造雪机喷嘴和核子器测试系统实现，所述造雪机喷嘴和核子器测试系统，包括一个测试架1，测试架1上端安装固定有雾化构件安装模块2，雾化构件安装模块2包括一个用于安装核子器的核子器模块3和至少一个用于安装喷嘴的喷嘴模块4，喷嘴模块和核子器模块对接固定且内腔贯通；喷嘴模块4的一端连接固定有水管5，水管5另一端连接于测试架一侧的水箱6中并形成供水系统；核子器模块3的一端连接固定有气管7，气管7另一端和测试架一侧的空气压缩机8相连并形成供气系统；测试架上位于喷嘴和核子器安装后喷出的水雾流场的两侧位置还设置有粒径测试仪9，测试架上位于喷嘴和核子器安装后喷出的水雾流场的另一侧位置方向上还安装有摄像机10，粒径测试仪和摄像机分别和计算机（图中未显示）相连。

这样，本测试系统使用时，将喷嘴安装到喷嘴模块上，将核子器安装到核子器模块上，然后通过供水系统和供气系统，可以模拟其工作状况的水压和气压，还原其实际工作工况（通常需气压稳定在0.8MPa左右，水压稳定在3MPa左右）；然后依靠粒径测试仪可以检测雾化构件喷出水雾的粒径发布数据和粒径速度场数据，获得其粒径范围和索特平均粒径大小，依靠摄像机摄像图案数据，可以获得雾化构件喷出水雾的雾化锥角大小。这样，即可实现对喷嘴和核子器的雾化性能的检测，以判断各自是否合格，以及是否具有所需的配合雾化效果。

其中，水管5上还安装有液体压力传感器11、液体流量传感器12和增压水泵13。

这样可以更加方便对供水系统的水压进行检测和控制。

其中，气管7上还安装有空气流量计14和空气压力传感器15。

这样，可以更加方便对供气系统的气压进行检测和控制。

其中，所述测试架1，包括一个作为支撑基础的整体呈矩形结构的底部框架16，底部框架16后端竖直向上固定有一个呈矩形的支撑框架17，支撑框架17顶部水平向前固定设置有一个呈矩形的顶部安装框架18，顶部安装框架18的前侧中部下表面形成模块安装工位，雾化构件安装模块2安装固定在模块安装工位上；支撑框架17中部水平向前固定设置有一个呈矩形的中部安装框架19，中部安装框架19前后距离尺寸大于顶部安装框架18前后距离尺寸，粒径测试仪9的光反射部分和光接收部分相互正对设置中部安装框架19的两侧并位于模块安装工位所在竖向平面内，中部安装框架19后端整体沿支撑框架向后凸出一段距离（通常摄像机位置需距离流场3米左右，可以更好地拍摄流场图像）并在其中部位置安装摄像机10，摄像机摄像头方向正对前方设置。

这样，测试架结构非常简单但包括雾化构件安装模块、粒径测试仪以及摄像机等各构件的安装固定受力均非常稳定均衡，连接的水管和气管可以搭接在顶部安装框架的左右两侧再向下延伸，避免对检测的干涉。检测时雾化构件从上方顶部安装框架前端中部向下喷出水雾，在中部安装框架的中间位置形成雾化流场，然后依靠粒径测试仪和摄像机实现数据检测。故本结构能够方便各个构件的安装固定，同时具有整体结构非常简单稳定可靠，利于实现检测的特点。

其中，顶部安装框架18的前侧中部下表面设置有铁磁构件并形成模块安装工位，所述雾化构件安装模块的上端表面为铁磁材料制得。

这样，结构非常简单且方便雾化构件安装模块以铁磁吸合的方式安装固定在安装工位上，这样在检测过程中，需要拆卸更换雾化构成安装模块时，操作非常方便快捷。同时测试时因为雾化构件为向下喷雾，在喷雾反作用力作用下安装模块可向上牢固吸合固定在安装工位上，不会脱落，能够保证试验的稳定性。当然具体实施时，也可以采用捆绑等方式实现安装模块在安装工位上的固定，以方便检测时拆卸更换。

其中，中部安装框架19后端整体沿支撑框架向后凸出3米距离并在其中部位置安装摄像机。

这样，可以更好地保证摄像机拍摄的流场效果。

其中，所述喷嘴模块4上部沿左右方向的一端外凸形成有一个带外螺纹的连接头，另一端具有一个带有内螺纹的连接口，所述连接头的外螺纹和连接口的内螺纹匹配，喷嘴模块4下端具有向下的喷嘴接口，喷嘴接口具有和喷嘴22安装端外螺纹匹配的内螺纹，喷嘴模块上的连接头、连接口和喷嘴接口之间内腔相通；所述核子器模块3上部沿左右方向的一端外凸形成有一个带外螺纹的连接头，核子器模块的连接头的外螺纹和喷嘴模块的连接口的内螺纹匹配并旋接配合固定，核子器模块下部另一端外凸形成有一个气管连接头20，核子器模块3下端设置有一个向下核子器接口，核子器接口具有和核子器安装端外螺纹匹配的内螺纹，核子器接口内部正对气管连接头方向贯通设置有一个汇气腔室21，核子器23安装后进气口位于汇气腔室21中，汇气腔室上端通道和核子器模块的连接头相通，核子器23安装后安装端上部插入配合在汇气腔室上端通道内。

这样，喷嘴模块的连接头以及核子器模块的连接头均可以实现和供水系统中水管的通用连接，核子器模块的气管连接头可以和供气系统连接。故在雾化构件安装模块中，将喷嘴模块和核子器模块可拆卸设置，其各自可以拆卸后单独安装，以分别检测二者各自的雾化效果；也可以将喷嘴模块和核子器模块组装后安装到模块安装工位检测二者配合后的雾化效果。且各种情况均可方便快捷地实现和供气系统和/或供水系统的连接。极大地提高了试验的可操作性，并简化了操作步骤，提高试验效率。

其中，雾化构件安装模块，还包括连接口堵头24，连接口堵头24上设置有和连接口内螺纹匹配的外螺纹。

这样，在单独进行喷嘴模块试验需要将连接口堵上时，采用连接口堵头进行封堵操作更加方便快捷。

其中，所述喷嘴模块4有两个，外侧的喷嘴模块的连接头和水管对接固定，外侧的喷嘴模块的连接口和中间的喷嘴模块的连接头对接固定，中间的喷嘴模块的连接口和核子器模块的连接头对接。

这样，可以方便检测两个喷嘴的情况下和核子器之间的雾化配合效果。

其中，喷嘴模块4和核子器模块3下端呈阶梯设置，使得安装后的核子器和喷嘴之间错位距离和实际安装错位距离一致。

这样，模拟喷嘴和核子器安装时的实际位置进行检测，可以更好地保证检测结果的精确性和可应用性。

其中，喷嘴模块4下部还设置有喷嘴接口调节机构，喷嘴接口调节机构包括一个固态且整体呈筒状的安装套25，安装套内腔设置有和喷嘴安装端外螺纹匹配的内螺纹并构成所述喷嘴接口，所述调节机构能够调节安装套的倾斜角度。

这样，依靠调节机构调节安装套倾斜角度，进而可以实现对喷嘴安装角度的调节，进而可以实现对不同角度的喷嘴和核子器之间的配合雾化效果的检测。这样当本试验装置用于产品设计测试时，可以检测出喷嘴和核子器之间最优雾化效果的倾斜配合角度。当装置用于产品质量检测时，可以更好地模拟出喷嘴和核子器之间的实际安装角度进行检测，更加精确地反应产品质量。

所以，能够看到，基于上述装置，本发明实际上还公开了一种造雪机雾化构件设计方法（偏差角度单变量考虑），即在确定出喷嘴和核子器各自的型号大小之后（可根据造雪机自身产品型号大小根据经验对应确认喷嘴和核子器各自的型号大小），再将喷嘴和核子器并列安装在一起接入到供水系统和供气系统中并模拟其工作情况进行试验，每次试验对应调整喷嘴和核子器之间的偏差角度大小（可按照每次1-3度大小调节），检测记录其耦合后的雾化流场情况，当耦合水雾流场粒径分布范围最小时，喷嘴和核子器之间的安装角度大小为该型号的喷嘴和核子器最佳配合设计角度大小。这样，采用本设计方法获得的造雪机，能够造出粒径最为均匀稳定且效率最高的雪花效果，获得最佳的造雪效果。

具体地说，本实施方式中的喷嘴接口调节机构的结构形式参见图2，所述喷嘴接口调节机构还包括一个压接块26，压接块26边部位置依靠螺钉可拆卸地固定在喷嘴模块下端，压接块26中间位置正对喷嘴模块内腔下端开口处设置有开口，压接块26开口和喷嘴模块内腔下端开口整体在左右方向（即核子器安装后核子器和喷嘴所在竖向平面的方向）上外鼓形成一个整体呈圆形的安装腔，所述安装套25外表面在左右方向上外鼓呈匹配的圆形，安装套25被压紧固定在安装腔内且安装套下端具有一段露出于压接块的部分。

这样，因为安装腔和安装套外表面均呈匹配的圆形且安装套下端具有一段露出于压接块的部分，故松开螺钉后，可以转动安装套的方向，调节倾斜角度，然后再重新依靠螺钉压紧固定。故能够方便快捷地实现对喷嘴和核子器之间安装角度的调节，具有结构简单，调节快捷方便可靠等优点。

其中，所述安装套25外表面和/或安装腔内表面设置有弹性材料层。

这样，可以更好地实现密封并保证对安装套的压紧固定效果。

作为喷嘴接口调节机构的另一种可实施的结构形式，参见图4，在安装套25（本实施结构的安装套可为直筒形以方便加工）上下两端和喷嘴模块之间采用柔性密封材料27连接，并使得安装套四周围成一个能够柔性变形的调节区域27，该调节区域28内填充设置有磁流变液，调节区域28的左右两端（即核子器安装后核子器和喷嘴所在竖向平面的方向）还安装有电磁铁29。

这样，其中安装时，磁流变液应该处于电磁铁磁场作用范围内。当电磁铁断电后，磁流变液呈流体性质，能够自由调节安装套在左右方向上的偏转角度；安装套角度调节到位后，接通电磁铁，磁场作用下磁流变液变硬实现对安装套角度的固定。这样即可利用磁流变液的特性方便快捷地实现对安装的喷嘴和核子器之间的偏差角度的调节。同时，本结构中由于安装套上端和喷嘴模块之间衔接有一段柔性密封材料；故本结构还能够实现对安装套在高度方向上以及根据需要在其他方向的角度差上的调节。故用于质量检测时，可以更好地模拟出不同产品型号的喷嘴和核子器之间的角度偏差（包括水平方向角度偏差和竖直方向角度偏差）和高度偏差的实际情况；极大地提高质量检测的效果。当用于雾化构件产品设计时，还可以每次试验中调整喷嘴和核子器在竖直方向和水平方向处于不同的角度偏差，以及高度方向处于不同的距离情况下，检测记录各种不同情况耦合后的雾化流场数据，当耦合水雾流场粒径分布范围最小时，喷嘴和核子器之间的安装角度大小和高度差距（即前后方向差距）大小为该型号的喷嘴和核子器最佳配合位置。这样可得到喷嘴和核子器之间能够产生最大造雪效果的相对位置（同时包括水平方向偏角大小、竖直方向偏角大小以及高度方向距离大小三方面数据）。保证设计的造雪机具有最好的造雪效果。

所以，能够看到，基于上述具有磁流变液机构的装置，本发明实际上还公开了一种造雪机雾化构件设计方法（前后差距和偏差角度双变量考虑），即在确定出喷嘴和核子器各自的型号大小之后（可根据造雪机自身产品型号大小根据经验对应确认喷嘴和核子器各自的型号大小），再将喷嘴和核子器并列安装在一起接入到供水系统和供气系统中并模拟其工作情况进行试验，每次试验先调整喷嘴和核子器之间前后差距大小（可按照每次差距增加1-5mm大小调整），再检测记录其耦合后的雾化流场情况，当耦合水雾流场粒径分布范围最小时，确认出喷嘴和核子器前后差距最优值；然后再在保持该前后差距基础上，进一步对应调整喷嘴和核子器之间的偏差角度大小（可按照每次1-3度大小调节），检测记录其耦合后的雾化流场情况，当耦合水雾流场粒径分布范围最小时，喷嘴和核子器之间的安装角度大小为该型号的喷嘴和核子器最佳配合设计角度大小。这样，采用本设计方法获得的造雪机，兼顾了喷嘴和核子器前后差距和相对偏角的考虑，能够造出粒径最为均匀稳定且效率最高的雪花效果，获得最佳的造雪效果。

Claims (10)

1.一种造雪机雾化构件检测方法，其特征在于，包括以下步骤：先分别检测单个喷嘴和单个核子器在各自工作状态下喷出水雾流场的性能参数，判定是否满足要求；再将满足要求的单个喷嘴和单个核子器配合后检测在工作状态下喷出的耦合水雾流场的性能参数，如果检测耦合水雾流场的粒径分布范围大于该单个核子器的粒径分布范围最大值，同时小于该单个喷嘴的粒径分布范围最大值，则判定该喷嘴和核子器满足配合要求。

2.如权利要求1所述的造雪机雾化构件检测方法，其特征在于，本方法具体包括以下步骤：

1）完成单个喷嘴的雾化特性检测；将待检测喷嘴安装到测试架上，将供水系统的水管接入喷嘴并提供工作水压使其喷出水雾，采用摄像机摄像并输入计算机计算获得喷嘴水雾流场的雾化锥角大小，将喷嘴雾化锥角大小和预设值比较，不满足要求则判断喷嘴质量不符合；若喷嘴雾化锥角满足要求则再依靠粒径分析仪检测喷嘴水雾流场的粒径分布范围并获得索特平均粒径，将喷嘴的索特平均粒径和预设值比较，不满足则判断喷嘴质量不符合，若喷嘴的索特平均粒径满足要求则执行下一步；

2）完成单个核子器的雾化特性检测；将待检测核子器安装到测试架上，将供水系统的水管和供气系统的气管分别接入核子器并提供工作水压和气压使其喷出水雾，采用摄像机摄像并输入计算机计算获得核子器水雾流场的雾化锥角大小，将核子器雾化锥角大小和预设值比较，不满足要求则判断核子器质量不符合；若核子器雾化锥角满足要求则再依靠粒径分析仪检测核子器水雾流场的粒径分布范围并获得索特平均粒径，将核子器的索特平均粒径和预设值比较，不满足则判断核子器质量不符合，若核子器的索特平均粒径满足要求则执行下一步；

3）将第一步和第二步检测满足要求的喷嘴和核子器按照间距要求并列安装到测试架上，为喷嘴和核子器接入共用的供水系统，为核子器接入供气系统，使得喷嘴和核子器在工作水压和工作气压条件下共同喷出水雾，并形成耦合水雾流场；采用粒径分析仪检测耦合水雾流场的粒径分布情况，如果检测耦合水雾流场的粒径分布范围大于该单个核子器的粒径分布范围最大值，同时小于该单个喷嘴的粒径分布范围最大值，则判定该喷嘴和核子器满足配合要求。

3.如权利要求2所述的造雪机雾化构件检测方法，其特征在于，第三步中检测时调整喷嘴数量为一个或者两个分别进行检测。

4.如权利要求2所述的造雪机雾化构件检测方法，其特征在于，第三步中检测时，调整喷嘴和核子器之间相互倾斜角度大小，使其和产品实际角度一致再进行检测。

5.如权利要求2所述的造雪机雾化构件检测方法，其特征在于，第三步中检测时，调整喷嘴和核子器之间的前后差距大小，使其和产品实际距离一致再进行检测。

6.如权利要求2所述的造雪机雾化构件检测方法，其特征在于，本方法依靠造雪机喷嘴和核子器测试系统实现，所述造雪机喷嘴和核子器测试系统，包括一个测试架，测试架上端安装固定有雾化构件安装模块，雾化构件安装模块包括一个用于安装核子器的核子器模块和至少一个用于安装喷嘴的喷嘴模块，喷嘴模块和核子器模块对接固定且内腔贯通；喷嘴模块的一端连接固定有水管，水管另一端连接于测试架一侧的水箱中并形成供水系统；核子器模块的一端连接固定有气管，气管另一端和测试架一侧的空气压缩机相连并形成供气系统；测试架上位于喷嘴和核子器安装后喷出的水雾流场的两侧位置还设置有粒径测试仪，测试架上位于喷嘴和核子器安装后喷出的水雾流场的另一侧位置方向上还安装有摄像机，粒径测试仪和摄像机分别和计算机相连。

7.如权利要求6所述的造雪机雾化构件检测方法，其特征在于，水管上还安装有液体压力传感器、液体流量传感器和增压水泵；

气管上还安装有空气流量计和空气压力传感器；

所述测试架，包括一个作为支撑基础的整体呈矩形结构的底部框架，底部框架后端竖直向上固定有一个呈矩形的支撑框架，支撑框架顶部水平向前固定设置有一个呈矩形的顶部安装框架，顶部安装框架的前侧中部下表面形成模块安装工位，雾化构件安装模块安装固定在模块安装工位上；支撑框架中部水平向前固定设置有一个呈矩形的中部安装框架，中部安装框架前后距离尺寸大于顶部安装框架前后距离尺寸，粒径测试仪的光反射部分和光接收部分相互正对设置中部安装框架的两侧并位于模块安装工位所在竖向平面内，中部安装框架后端整体沿支撑框架向后凸出一段距离并在其中部位置安装摄像机，摄像机摄像头方向正对前方设置。

8.如权利要求6所述的造雪机雾化构件检测方法，其特征在于， 所述喷嘴模块上部沿左右方向的一端外凸形成有一个带外螺纹的连接头，另一端具有一个带有内螺纹的连接口，所述连接头的外螺纹和连接口的内螺纹匹配，喷嘴模块下端具有向下的喷嘴接口，喷嘴接口具有和喷嘴安装端外螺纹匹配的内螺纹，喷嘴模块上的连接头、连接口和喷嘴接口之间内腔相通；所述核子器模块上部沿左右方向的一端外凸形成有一个带外螺纹的连接头，核子器模块的连接头的外螺纹和喷嘴模块的连接口的内螺纹匹配并旋接配合固定，核子器模块下部另一端外凸形成有一个气管连接头，核子器模块下端设置有一个向下核子器接口，核子器接口具有和核子器安装端外螺纹匹配的内螺纹，核子器接口内部正对气管连接头方向贯通设置有一个汇气腔室，核子器安装后进气口位于汇气腔室中，汇气腔室上端通道和核子器模块的连接头相通，核子器安装后安装端上部插入配合在汇气腔室上端通道内；

所述喷嘴模块有两个，外侧的喷嘴模块的连接头和水管对接固定，外侧的喷嘴模块的连接口和中间的喷嘴模块的连接头对接固定，中间的喷嘴模块的连接口和核子器模块的连接头对接。

9.如权利要求8所述的造雪机雾化构件检测方法，其特征在于，喷嘴模块下部还设置有喷嘴接口调节机构，喷嘴接口调节机构包括一个固态且整体呈筒状的安装套，安装套内腔设置有和喷嘴安装端外螺纹匹配的内螺纹并构成所述喷嘴接口，所述调节机构能够调节安装套的倾斜角度；

所述喷嘴接口调节机构还包括一个压接块，压接块边部位置依靠螺钉可拆卸地固定在喷嘴模块下端，压接块中间位置正对喷嘴模块内腔下端开口处设置有开口，压接块开口和喷嘴模块内腔下端开口整体在左右方向上外鼓形成一个整体呈圆形的安装腔，所述安装套外表面在左右方向上外鼓呈匹配的圆形，安装套被压紧固定在安装腔内且安装套下端具有一段露出于压接块的部分。

10.如权利要求8所述的造雪机雾化构件检测方法，其特征在于，喷嘴模块下部还设置有喷嘴接口调节机构，喷嘴接口调节机构包括一个固态且整体呈筒状的安装套，安装套内腔设置有和喷嘴安装端外螺纹匹配的内螺纹并构成所述喷嘴接口，所述调节机构能够调节安装套的倾斜角度；

所述安装套上下两端和喷嘴模块之间采用柔性密封材料连接，并使得安装套四周围成一个能够柔性变形的调节区域，该调节区域内填充设置有磁流变液，调节区域的左右两端还安装有电磁铁。

Images