CN203324298U

CN203324298U - 用于piv流场测量的随车式粒子播撒装置

Info

Publication number: CN203324298U
Application number: CN2013204188720U
Authority: CN
Inventors: 朱建良; 张军
Original assignee: 702th Research Institute of CSIC
Current assignee: 702th Research Institute of CSIC
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2023-07-15

Abstract

用于PIV流场测量的随车式粒子播撒装置，包括横跨并可滑动地支撑在拖车测桥上的基座，电机一经减速机与竖向丝杆传动连接，丝杆通过螺纹连接有螺母；导向套穿过且固接在基座上，螺母与导向套固接，减速机壳体上固接有竖杆，导向套套接在竖杆上，竖杆底部固接有横向播撒管，播撒管上设有播撒口，播撒管一端与粒子箱下部的出料口管道连接，播撒管另一端封闭，粒子箱上部的进水口与泵的出口管道连接，泵的进口管道连接有进水管，粒子箱上设有进料口，粒子箱内设有搅拌器，所述与粒子箱的出料口及进水口外接的管道上均设有控制阀。本实用新型能实现PIV流场测量中粒子布撒与测量的同步进行，布撒均匀，且提高了PIV流场测量的精度。

Description

用于PIV流场测量的随车式粒子播撒装置

技术领域

本实用新型涉及船舶水动力学试验技术领域，具体涉及应用于拖曳水池随车式PIV流场测量中播撒粒子的装置。

背景技术

PIV（粒子图像测试技术）突破了传统单点测量限制，可瞬时无接触测量流场中一个截面上的速度分布，并且有较高的测量精度，在船舶、舰艇及水中兵器动力及噪声研究与设计中具有广阔的应用前景。其中随车式PIV因为整个测试系统跟着模型一起同步运动，因此可以跟随模型的路径连续拍摄，通过计算模型相对位移距离和所用时间的比，可以一次性得到一个截面上的速度场，具有较高的测试效率和精度。PIV流场测量试验中，通常是在试验测试前将示踪粒子在拖曳水池中布撒好，这种提前布撒示踪粒子的方式中，提前布撒好的粒子会因为粒子在水中悬浮性能的差异随着等待试验的时间的长短而发生沉降，由此会导致粒子在水中分布不均匀以及粒子的浓度达不到PIV技术的图像处理要求，从而影响PIV图像质量，最终影响PIV流场测量的精度。

实用新型内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种用于PIV流场测量的随车式粒子播撒装置，其能够实现PIV流场测量中粒子布撒与测量的同步进行，布撒均匀，且提高了PIV流场测量的精度。

本实用新型的技术方案如下：

用于PIV流场测量的随车式粒子播撒装置，包括横跨并可滑动地支撑在拖车测桥上的基座，电机一与减速机连接，减速机的输出轴与竖向丝杆传动连接，丝杆通过螺纹连接有螺母；导向套穿过且固接在基座上，螺母与导向套固接，减速机的壳体上固接有竖杆，导向套套接在竖杆上，竖杆的底部固接有横向播撒管，播撒管上设有播撒口，播撒管一端与粒子箱下部的出料口管道连接，播撒管的另一端封闭，粒子箱上部的进水口与泵的出口管道连接，泵的进口管道连接有进水管，泵由电机二驱动，粒子箱上设有进料口，粒子箱内设有搅拌器，所述与粒子箱的出料口及进水口外接的管道上均设有控制阀。

其进一步技术方案为：

所述播撒口在播撒管水平轴剖面两侧的播撒管管壁上对称布置，且沿播撒管的轴线方向均匀分布。

所述粒子箱的一侧设有液位器。

所述进水管、播撒管与粒子箱的出料口之间的管道、粒子箱的进水口与泵的出口之间的管道均采用透明塑料管。

本实用新型的技术效果：

本实用新型通过设置由丝杆-螺母运动副组成的升降系统，可以对粒子播撒的深度进行调节，从而满足不同试验模型的测试要求；通过将粒子播撒装置设置在可沿拖车测桥移动的基座上，且将播撒管布置在被测区域的前方，可以实现随车式PIV流场测量的粒子播撒与测量的同步进行，这种播撒与测量同步进行的方式突破了以往需在试验测试前播撒粒子的限制，完全克服了提前布撒粒子可能出现的粒子沉浮并进而导致的粒子浓度降低或不均匀的问题，使得粒子的浓度满足PIV技术的图像处理要求，由此提高了PIV图像质量，进而提高了测量精度；同时粒子箱布置在拖车上，粒子在高低位压差的作用下被压出，由于播撒管上的播撒口是水平布置的，粒子被水平压出，这种水平喷流播撒的方式使得粒子的出口初速度很低，且播撒口沿播撒管轴线均布，如此可以确保粒子播撒均匀，有利于进一步提高PIV流场的测量精度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为播撒管上沿对称的播撒口剖开的横截面示意图。

其中：1、基座；2、拖车测桥；3、电机一；4、减速机；5、丝杆；6、螺母；7、导向套；8、竖杆；9、播撒管；91、播撒口；10、粒子箱；101、出料口；102、进水口；103、进料口；11、泵；12、进水管；13、电机二；14、搅拌器；15、控制阀；16、液位器；17、直线导轨副；18、调节螺杆；19、锁紧爪；20、封板；21、电机三；22、盖体；23、拖曳水池。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

见图1、图2，本实用新型包括横跨并可滑动地支撑在拖车测桥2上的基座1，具体地，基座1通过直线导轨副17滑动连接在拖车测桥2上, 基座1上设有水平调节螺杆18及锁紧爪19，分别用于基座1的水平度调整、基座1与拖车测桥2的锁紧；电机一3与减速机4连接，减速机4的输出轴与竖向丝杆5传动连接，丝杆5通过螺纹连接有螺母6；导向套7穿过，且导向套7的上端法兰固接在基座1上，螺母6与导向套7的上端法兰固接，减速机4的壳体上固接有竖杆8，导向套7套接在竖杆8上，竖杆8贯穿基座1，竖杆8的底部固接有横向播撒管9，播撒管9上设有播撒口91，播撒管9一端与粒子箱10下部的出料口101管道连接，播撒管9的另一端通过封板20封闭，粒子箱10上部的进水口102与泵11的出口管道连接，泵11的进口管道连接有进水管12，泵11由电机二13驱动，粒子箱10上设有进料口103，粒子箱10内设有搅拌器14，搅拌器14由电机三21驱动，电机三21装在粒子箱10的盖体22上，与粒子箱10的出料口101及进水口102外接的管道上均设有控制阀15，且控制阀15采用不锈钢球阀。

进一步地，为了降低粒子的出口初速度，使得粒子播撒均匀，播撒口91为圆孔状，播撒口91在播撒管9水平轴剖面两侧的播撒管9管壁上对称布置，且沿播撒管9的轴线方向均匀分布；为了便于观察粒子箱10内的液位高度，在粒子箱10的一侧设有液位器16，且液位器16通常采用透明玻璃管；同样，为了便于观察，进水管12、播撒管9与粒子箱10的出料口101之间的管道、粒子箱10的进水口102与泵11的出口之间的管道均采用透明塑料管。

本实用新型的运行方式如下：

在拖曳水池随车式PIV流场试验前，将本装置中的竖杆8及播撒管9装配在被测区域的前方约3m左右，播撒管9置于被测区域的中心偏上一点，粒子箱10放置在拖车上，且粒子箱10的高度位置根据播撒管9的水下深度而定，进水管12的入口放置在拖曳水池23中，通过水平调节螺杆18调节基座1的水平度，锁紧爪19将基座1锁紧，以确保竖杆8处于垂直位置及拖车运行过程中基座1不会晃动和移位。试验开始后，拖曳小车带动试验模型沿拖车测桥2运动，光源及拍摄系统跟着试验模型一起同步运动，同时，本实用新型所述的播撒装置也跟着模型一起同步运动，PIV拍摄系统对播撒在被测区域水面上某一区块的示踪粒子进行连续拍摄，根据计算模型相对位移及所用时间比，可以得到某一截面的速度场，本实用新型的粒子播撒具体过程如下：播撒粒子时，先将示踪粒子通过进料口103送入粒子箱10内，同时电机二13启动，带动泵11工作，泵11将拖曳水池23中的水抽入粒子箱10内，电机三21启动，搅拌器10工作，将水和示踪粒子混合均匀，然后在高低位压差的作用下将粒子从粒子箱10的出料口101压出，压出的粒子被送入播撒管9，进而从播撒管9上的播撒口91水平喷出，完成粒子的播撒。

根据不同试验模型的测试要求，本实用新型的播撒装置可以对播撒深度进行调节，而粒子播撒的深度调节是通过竖杆8的垂向运动来实现，竖杆8的垂向运动的实现过程：电机一3启动，驱动丝杆5转动，在嵌入丝杆5螺旋槽中的螺母6的作用下，丝杆5、电机一3、减速机4及与减速机4壳体固接的竖杆8构成的整体在垂向上运动，继而带动播撒管9在垂向上运动，如此实现粒子播撒深度的调节。因为粒子的播撒装置是随模型一起同步运动的，且播撒装置布置在被测区域的前方，在对被测区域进行拍摄的过程中，本实用新型的播撒装置可以在被测区域的前方进行粒子的播撒作业，如此，可以实现粒子播撒与测量的同步进行，这种播撒与测量同步进行的方式突破了以往需在试验测试前播撒粒子播的限制，完全克服了提前布撒粒子可能出现的粒子沉浮并进而导致的粒子浓度降低或不均匀的问题，由此提高了测量精度；同时由于播撒口91是水平布置的，粒子被水平压出，这种水平喷流播撒的方式使得粒子的出口处速度很低，且播撒口91沿播撒管轴线均布，可以确保粒子播撒均匀，有利于进一步提高PIV流场的测量精度。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims

1.用于PIV流场测量的随车式粒子播撒装置，包括横跨并可滑动地支撑在拖车测桥（2）上的基座（1），其特征在于：电机一（3）与减速机（4）连接，减速机（4）的输出轴与竖向丝杆（5）传动连接，丝杆（5）通过螺纹连接有螺母（6）；导向套（7）穿过且固接在基座（1）上，螺母（6）与导向套（7）固接，减速机（4）的壳体上固接有竖杆（8），导向套（7）套接在竖杆（8）上，竖杆（8）的底部固接有横向播撒管（9），播撒管（9）上设有播撒口（91），播撒管（9）一端与粒子箱（10）下部的出料口（101）管道连接，播撒管（9）的另一端封闭，粒子箱（10）上部的进水口（102）与泵（11）的出口管道连接，泵（11）的进口管道连接有进水管（12），泵（11）由电机二（13）驱动，粒子箱（10）上设有进料口（103），粒子箱（10）内设有搅拌器（14），所述与粒子箱（10）的出料口（101）及进水口（102）外接的管道上均设有控制阀（15）。

2.按权利要求1所述的用于PIV流场测量的随车式粒子播撒装置，其特征在于：所述播撒口（91）在播撒管（9）水平轴剖面两侧的播撒管（9）管壁上对称布置，且沿播撒管（9）的轴线方向均匀分布。

3.按权利要求1所述的用于PIV流场测量的随车式粒子播撒装置，其特征在于：所述粒子箱（10）的一侧设有液位器（16）。

4.按权利要求1所述的用于PIV流场测量的随车式粒子播撒装置，其特征在于：所述进水管（12）、播撒管（9）与粒子箱（10）的出料口（101）之间的管道、粒子箱（10）的进水口（102）与泵（11）的出口之间的管道均采用透明塑料管。