CN201503343U - 受迫对流式大气湍流模拟器 - Google Patents

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赵军卫
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强希文
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Abstract

本实用新型的受迫对流式大气湍流模拟器属于大气光学、自适应光学技术领域，由模拟器和电气控制柜两部分组成，以电路相连。模拟器为空腔壳体，在壳体两侧面板上装设有光学窗口，前侧面板上开有长方形出风口，与出风口相邻的两内折角处装设有导角，在壳体后侧面板上装设有风扇，在壳体后侧面板内侧装设有防护网，网上连装有电热管，在壳体上端面放置有监测插槽，插有热线风速仪的探测杆，与设置在壳体外的热线风速仪电路相连，该杆下部插入壳体内。本模拟器所模拟的大气湍流范围宽，具有良好的重复性和可控性，非常适用于激光大气传输光束强度起伏、到达角起伏效应及光束波阵面畸变等大气湍流效应的实验研究，也可用于大气湍流参数的光学测量技术研究。

Description

受迫对流式大气湍流模拟器
技术领域：本实用新型的受迫对流式大气湍流模拟器属于大气光学、自适应光学技术领域。
背景技术：现有的湍流模拟的方法有三种：①利用液体水、酒精等，对其加热形成对流湍流。②利用相位板和液晶器件模拟大气湍流。③利用管道式大气湍流模拟与测量的系统。前二者功耗大，造价高，维护不便，后者构造复杂，控制程序多。
发明内容：本实用新型的目的在于提出一种采用加热空气受迫对流的方式在实验室条件下模拟大气湍流的装置。
本实用新型的目的是这样实现的：受迫对流式大气湍流模拟器由模拟器和电气控制柜两大部分组成，二者以电路相连。模拟器为空腔壳体，在壳体两侧面板上装设有光学窗口，前侧面板上开有长方形出风口，与出风口相邻的两内折角处装设有导角，在壳体后侧面板上装设有风扇，在壳体后侧面板内侧装设有防护网，在网上连装有电热管，在壳体上端面插有热敏传感器，放置有监测槽，槽内插有热线风速仪的探测杆，与设置在壳体外的热线风速仪电路相连，该杆下部插入壳体内。壳体的外壳与内胆之间填充有硅酸铝纤维保温层。
由于采用上述技术方案，本装置所模拟的大气湍流具有良好的重复性和可控性，可模拟的大气湍流范围宽，大气湍流强度Cn 2的范围10-13～10-11m-2/3，湍流内尺度l0的范围在2.0～4.5mm，大气相干长度r0(λ＝632.8nm)的范围为2.0～12.0cm。非常适用于开展激光大气传输光束强度起伏效应、到达角起伏效应以及光束波阵面畸变等大气湍流效应的实验研究，也可用于开展大气湍流参数Cn 2、l0、L0和r0等的光学测量技术研究。
附图说明：本实用新型的具体结构由以下的附图和实施例给出：
图1是受迫对流式大气湍流模拟器结构示意图；
图2是控制柜面板布设示意图；
图3是控制柜内部接线示意图。
图1图例：1.出风口，2.导角，3.KA32L型热线风速仪，4.探测杆，5.监测插槽，6.防反射板，7.压板，8.光学窗口，9.螺钉，10.接线盒，11.保温层，12.防护网，13.电热管，14.变频风扇，15.调节螺丝，16.壳体，17.热敏传感器。
图2、图3图例：1.指示灯，2.变频风扇控制面板，3.湘呈99L1型电压表，4.湘圼99T1型支路电流表，5.P909-201型微电脑程序/温度控制器面板，6.报警指示灯/蜂鸣器，7.加热开关，8.电源按钮，9.散热风扇，10.总线，11.总开关(K1：CHNT DZ47-60-C6，K2：CHNT DZ47-60-C10，K3：CHNT DZ47-60-C50)，12.变频风扇，13.CJX1-16型交流接触器，14.空气开关，15.SSR-3H 380D型固体继电器。
具体实施方式：
实施例：如图1-3所示，受迫对流式大气湍流模拟器由模拟器和电气控制柜两大部分组成，二者以电路相连。模拟器为一长方体空腔壳体16，在其两侧面板上装设有光学窗口8，前侧面板上开有长方形出风口1，与出风口1相邻的两内折角处装设有导角2，在壳体16后侧面板上装设有变频风扇14，在壳体16后侧面板内侧装设有防护网12，网上连装有电热管13。在壳体16上端面放置有监测插槽5，插有KA32L型热线风速仪3的探测杆4，与设置在壳体16外的热线风速仪3电路相连，该杆下部插入壳体16内。热敏传感器亦17亦插入壳体16内，其可实时探测模拟器内部几何中心的温度并将弱信号反馈给图2所示的电气控制柜中的微电脑程序/温度控制器5，通过温度控制程序后转化为电流信号，作用于图3所示的电气控制柜中的交流接触器13，交流接触器13控制高压电路，通过固体继电器15控制图1所示的电热管13的供热功率。壳体16的外壳与内胆之间填充有硅酸铝纤维保温层11。导角2的结构为中心角呈60度的弧形板，其作用在于防止湍流模拟器内部形成不均匀的气体涡旋，影响模拟的湍流均匀性。光学窗口8为透明玻璃，其装设在压板7中央，压板7通过螺钉9连装在防反射板6上，防反射板6为铝合金材料，涂有黑漆，可防止光波反射。光学窗口8是为湍流大气及大气光学效应等科学实验的研究预留的光束通道，可供不同束腰不同波长的激光束通过，最大束腰直径一般不超过120cm。电热管13共计15根，分前中后3排，每排5根，与高压380V电路单独相连。如图3所示，电气控制柜中的空气开关14主要起绝缘作用，当电压过高时自动断开。如图1所示，壳体16的外缘连装有接线盒10，湍流模拟器上的电热管13、变频风扇14与电气控制柜相连的电源线均先进入该盒。热敏传感器17与如图3所示的电气控制柜中的总线10电路相连。壳体16的四个底角位置连装有调节螺丝15，可使壳体16实现自由升降。
实施模拟时：
①顺序开启控制柜内总开关11，即图3中的K1、K2、K3，当图2中的电压表3的指示为380V，支路电流表4的指示为0A，即表示进入正常操作状态。
②打开图2中的电源按钮8，根据欲模拟的大气条件如风速，在变频风扇控制面板2上设定图3中的变频风扇12(即图1中的变频风扇14)的转速，准备加热。
③开启图2中的加热开关7，对图1中的电热管13加热，在图2所示的微电脑程序/温度控制器面板5上设定一高于室温的温度值，调节输出功率百分比，根据欲模拟的大气条件(主要指温度的稳定性，输出功率百分比越小，稳定性越好，但所需稳定的时间越长；反之，输出功率百分比越大，稳定性越差，但所需稳定的时间越短)来调节。打开图1中的热线风速仪3，检测壳体16内的风速及温度，待风速、温度基本稳定后，确定进入正常工作状态。
④模拟完毕，关闭模拟器时逆序进行，先关闭图2中的加热开关7，待图1中的电热管13基本冷却再关闭图2中的电源按钮8，然后依次关闭图3所示的控制柜内开关K3、K2、K1。
⑤如果先关闭图2中的电源按钮8，由于图1中电热管13未能足够散热，则图2中的报警指示灯/蜂鸣器6同时报警。

Claims (7)

1.一种受迫对流式大气湍流模拟器，由模拟器本体和电气控制柜两大部分组成，二者以电路相连，其特征在于：模拟器为空腔壳体，在壳体两侧面板上装设有光学窗口，前侧面板上开有长方形出风口，与出风口相邻的两内折角处装设有导角，在壳体后侧面板上装设有风扇，在壳体后侧面板内侧装设有防护网，在网上连装有电热管，在壳体上端面插有热敏传感器，放置有监测插槽，插有热线风速仪的的探测杆，与设置在壳体外的热线风速仪电路相连，该杆下部插入壳体内。
2.如权利要求1所述的受迫对流式大气湍流模拟器，其特征在于：壳体的外壳与内胆之间填充有硅酸铝纤维保温层。
3.如权利要求1所述的受迫对流式大气湍流模拟器，其特征在于：导角结构为中心角为60度的弧形板。
4.如权利要求1所述的受迫对流式大气湍流模拟器，其特征在于：光学窗口为透明玻璃，其装设在压板中央，压板连装在防反射板上，防反射板涂有黑漆。
5.如权利要求1所述的受迫对流式大气湍流模拟器，其特征在于：电热管分前中后排，与高压380V电路单独相连。
6.如权利要求1所述的受迫对流式大气湍流模拟器，其特征在于：热敏传感器与电气控制柜中的总线电路相连。
7.如权利要求1所述的受迫对流式大气湍流模拟器，其特征在于：模拟器的壳体四个底角位置连装有调节螺丝。
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