CN205333292U - 一种用于水槽试验的示踪粒子投放装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于水槽试验的示踪粒子投放装置，装置包括两根支架、高压气源、高压气体管路及阀门、固态示踪粒子施放箱、液态示踪粒子施放箱及各种配件。所述示踪粒子施放箱通过两根支架放置于水槽上，高压气源通过高压气体管路及阀门控制接入示踪粒子施放箱。本实用新型操作简单，可适用于水槽试验中液态示踪粒子的定点、多点、多层次灵活投放及固态示踪粒子的全流场投放，施放过程中能有效保证示踪粒子投放的均匀性和连续性，同时降低对水流流动的干扰和影响。

Description

一种用于水槽试验的示踪粒子投放装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于水槽试验的示踪粒子投放装置，具体属于一种在水槽水流流动测试过程中，进行单点、多点或全流场投放固、液态示踪粒子的装置。

背景技术

水槽试验是研究水流特性及规律的重要方法之一。在水槽试验中，水流在流动过程中产生的难以用肉眼直接观察的物理现象，可通过添加示踪物的方法将其以直观的形式显示出来。常用的示踪物按粒子的物态可分为固态(铝粉、聚苯乙烯小球、有机玻璃粉末、滑石粉等)、液态(墨水、牛奶、染色液等)和气态(电解产生氢气泡等)三种。

针对风洞流动显示和PIV测量的示踪粒子发生、投放装置研究较多，但其结构复杂，造价昂贵，因而未能较为普遍地应用于水槽试验中。目前，对固态示踪粒子的投放采取人工均匀布撒、施放悬浊液等方式进行，存在的缺陷是：不能保证均匀性和连续性，且粒子的上浮或下沉明显，使其对水流流动的响应较慢，从而可能对试验测量结果产生影响；对液态示踪粒子的单点、多点投放采用小注射管或小孔释放，施放时可能存在的缺陷为：射流引起染色线的脉动，或有垂直于模型表面的速度分量，对水流造成一定的干扰。对应水槽试验中示踪粒子的投放要求，需要一种专用、便捷的的投放装置。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述存在的问题，本实用新型需要解决的技术问题在于提供一种适用于水槽试验要求的固、液态示踪粒子的投放装置，使用方便，满足要求。

技术方案：为了解决上述存在的问题，本实用新型所采用的技术方案为：一种用于水槽试验的示踪粒子投放装置，包括放置于水槽上方的液态示踪粒子施放箱及固态示踪粒子施放箱、高压气源、连接高压气源与液态示踪粒子施放箱的第一高压气体管路、连接高压气源与固态示踪粒子施放箱的第二高压气体管路。

本实用新型的有益效果在于：

通过液态示踪粒子施放箱释放液态示踪粒子，并可以选择通过空气进气口及伸缩导管控制施放流量，或者进一步选择注入高压气体来增大示踪液体的施放流量。并且，可以通过固体示踪粒子施放箱释放固体示踪粒子，并利用高压气体管路出口的强大气流将固体粉末打散，粒子颗粒非常小，可均匀散布于高压气体中，通过单向出气孔进入空气中进一步分散后，均匀持续地进入水流流场。

本实用新型操作简单，可适用于水槽试验中液态示踪粒子的定点、多点、多层次投放及固态示踪粒子的全流场投放，施放过程中有效保证了示踪粒子投放的均匀性和连续性；且施放液态示踪粒子时，可调整示踪液的注入流速与水流速度基本相等，避免了由于射流不稳定性引起的染色线的脉动；示踪液体沿水流流动方向注入，不存在垂直于模型表面的速度分量，有效避免了对水流的干扰。且可利用装置同时、多层次、多点灵活设置施放点；而施放固态示踪粒子时，较为均匀且粒子速度较小，上浮或下沉不明显，能较快地响应水流的流动，且不对流动本身造成较大影响。

附图说明

图1是本实用新型用于水槽试验的示踪粒子投放装置放置于水槽上的示意图；

图2是液态示踪粒子施放箱结构示意图；

图3是分流出口选择连接橡胶盖的示意图；

图4是分流出口选择接口连接L型针管的示意图；

图5是固态示踪粒子施放箱结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体使用作更进一步的说明。

请参阅图1至图4所示，本实用新型公开一种用于水槽试验的示踪粒子投放装置，包括放置于水槽上方的液态示踪粒子施放箱8及固态示踪粒子施放箱9、高压气源3、连接高压气源与液态示踪粒子施放箱的第一高压气体管路6、连接高压气源与固态示踪粒子施放箱的第二高压气体管路7。所述液态示踪粒子施放箱(8)顶部设有空气进气口8-2、空气进气口阀门8-1、压力表8-3、进液口8-4及进液口阀门8-5，液态示踪粒子施放箱8侧面设有视窗8-6、视窗范围内设有刻度8-7，液态示踪粒子施放箱8底部延伸出可伸缩导管8-8，可伸缩导管8-8上设有流量控制闸阀8-9。所述可伸缩导管8-8下部接有多孔分流导管10，且多孔分流导管下方设有若干横向排列的分流出口11。如图3及图4中所示，分流出口11连接橡胶盖12或通过接口13连接L型针管14，所述11分流出口为等距分布。

如图5所示，所述固态示踪粒子施放箱9顶部设有空气进气口9-2、空气进气口阀门9-1、压力表9-3，高压气体管路7由固态示踪粒子施放箱底部接入，固态示踪粒子施放箱内部设有干燥剂放置箱9-4、多孔置物板9-5，固态示踪粒子施放箱的侧面设有等距单向出气孔9-7。其中，所述多孔置物板9-5为均匀分布毛细孔。

进行水槽试验时，先确定水流测试相关仪器的位置，在其上游合理的距离放置本示踪粒子投放装置。附图1中，示踪粒子施放装置通过支架2放置在水槽1上。

正式投放示踪粒子之前，先确定高压气源3可用，高压气体管路6、7未堵塞，阀门4、5可正常使用后，全部关闭。

若进行液态示踪粒子的投放，则需使用液态示踪粒子施放箱8及其配件，见附图2。具体实施过程如下：首先开启空气进气口8-2的阀门8-1，关闭流量控制闸阀8-9，而后调整可伸缩导管8-8，使多孔分流导管10末端位于液面上方。根据示踪液施放点的选取，对多孔分流导管10的各分流出口11采用橡胶盖12进行密封，或以接口13接入可调节高度的L型针管14，调整其出流口15方向与水流方向一致。从进液口8-4投入配置好的示踪液，从视窗8-6及其刻度8-7观测示踪液充足即可关闭阀门8-5。估算或实测示踪液施放点的水流流速，若流速较小，则可保持空气进气口的阀门8-1开启，利用流量控制闸阀8-9来控制施放流量，使示踪液的注入流速与水流流速基本一致，没有明显的射流和脉动现象；若对示踪液的注入流速要求很大，考虑密闭箱体8并开启阀门4通过高压气体导管6接入高压气体来增大示踪液体的施放流量，箱体内压强可通过读压力表8-3进行调控。投放结束后，依次关闭阀门8-9和4，开启8-1，进行后续处理。

若进行固态示踪粒子的投放，则需使用固态示踪粒子施放箱9，见附图3。具体实施过程如下：首先在干燥剂放置箱9-4和多孔置物板9-5分别放置干燥剂和示踪粒子粉末9-6，关闭空气进气口9-2的阀门9-1使箱体密闭。开启阀门5通过高压气体导管7接入高压气体，利用管路出口的强大气流将固体粉末9-6打散，粒子颗粒均匀散布于高压气体中，而后开启系列单向出气孔9-7使之进入空气中进一步分散，可加用临时挡板使示踪粒子快速、均匀、持续地落入水流流场，投放浓度可通过读压力表9-3或开启不同组合的单向出气孔9-7进行调控。投放结束后，关闭阀门5，开启9-1，进行后续处理。

以上所述仅是本实用新型的实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来讲，在不脱离本实用新型设计及原理的前提下，可以做出若干修改和润饰，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于水槽试验的示踪粒子投放装置，其特征在于，包括放置于水槽上方的液态示踪粒子施放箱(8)及固态示踪粒子施放箱(9)、高压气源(3)、连接高压气源与液态示踪粒子施放箱的第一高压气体管路(6)、连接高压气源与固态示踪粒子施放箱的第二高压气体管路(7)。

2.根据权利要求1所述的用于水槽试验的示踪粒子投放装置，其特征在于，所述液态示踪粒子施放箱(8)顶部设有空气进气口(8-2)、空气进气口阀门(8-1)、压力表(8-3)、进液口(8-4)及进液口阀门(8-5)，液态示踪粒子施放箱(8)侧面设有视窗(8-6)、视窗范围内设有刻度(8-7)，液态示踪粒子施放箱(8)底部延伸出可伸缩导管(8-8)，可伸缩导管(8-8)上设有流量控制闸阀(8-9)。

3.根据权利要求2所述的用于水槽试验的示踪粒子投放装置，其特征在于，所述可伸缩导管(8-8)下部接有多孔分流导管(10)，且多孔分流导管下方设有若干横向排列的分流出口(11)。

4.根据权利要求3所述的用于水槽试验的示踪粒子投放装置，其特征在于，分流出口(11)连接橡胶盖(12)或通过接口(13)连接L型针管(14)，所述(11)分流出口为等距分布。

5.根据权利要求1所述的用于水槽试验的示踪粒子投放装置，其特征在于，所述固态示踪粒子施放箱(9)顶部设有空气进气口(9-2)、空气进气口阀门(9-1)、压力表(9-3)，高压气体管路(7)由固态示踪粒子施放箱底部接入，固态示踪粒子施放箱内部设有干燥剂放置箱(9-4)、多孔置物板(9-5)，固态示踪粒子施放箱的侧面设有等距单向出气孔(9-7)。

6.根据权利要求5所述的用于水槽试验的示踪粒子投放装置，其特征在于，所述多孔置物板(9-5)为均匀分布毛细孔。