CN210375615U

CN210375615U - 一种投放量能随水流流速自动调控的液体示踪剂投放装置

Info

Publication number: CN210375615U
Application number: CN201921548875.XU
Authority: CN
Inventors: 闫静; 刘杰夫; 胡涛; 王晓丽; 赵汗青
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2029-09-18

Abstract

本实用新型公开了一种投放量能随水流流速自动调控的液体示踪剂投放装置，包括示踪剂投放箱、计算机、传输装置、测速装置和出流装置。示踪剂投放箱通过支架安装在水槽顶部；测速装置和出流装置均安装在示踪剂投放箱上，且高度均能够升降；其中，测速装置伸入水槽内的水体中，用于测试水体的水流流速；出流装置包括导流管、出液针管和输液孔；导流管位于水槽顶部且垂直于水流方向，导流管顶部设置输液孔，该输液孔通过出流管与出液孔相连接，出流管上设有出流阀；导流管底部沿长度方向均布有若干个出液针管。本申请能针对不同水流条件，自动调控液体示踪剂的排放速率，使得水体中的示踪剂浓度保持恒定，进而使得水槽试验结果更为精确可靠。

Description

一种投放量能随水流流速自动调控的液体示踪剂投放装置

技术领域

本实用新型涉及一种水槽试验，特别是一种投放量能随水流流速自动调控的液体示踪剂投放装置。

背景技术

水槽试验通常是探究水流特性及其运动规律的重要方法之一。水槽试验中，为能更加直观的显示水流运动过程中肉眼观测的物理现象与变化规律，经常通过添加液体示踪剂的方法将其以直观的形式显示出来。常用的液体示踪剂多为纯液态(如墨水、牛奶、染色液等)与固、液混合示踪剂（PIV示踪例子与流体的均匀混合物）等。

对于不同的工况的水槽试验，为了试验结果的代表性与可对比性，维持其示踪剂浓度不变是控制试验变量的关键必要条件之一。而目前常用液体示踪剂的投放大多以单点、多点注射小孔为主，其释放液体时的速率大多以人为调控为主，通常难以维持恒定。对于非恒定流，其示踪剂的释放速率更是难以随流速的变化而改变，这对维持非恒定流中示踪剂浓度的恒定十分不利，并可能导致试验结果的严重偏差。

因此，研发一种针对不同水流条件，仍可通过自动调控示踪剂排放速率，以维持水体中示踪剂浓度不变的投放系统是十分有意义的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种投放量能随水流流速自动调控的液体示踪剂投放装置，该投放量能随水流流速自动调控的液体示踪剂投放装置能针对不同水流条件，自动调控液体示踪剂的排放速率，使得水体中的示踪剂浓度保持恒定，进而使得水槽试验结果更为精确可靠。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种投放量能随水流流速自动调控的液体示踪剂投放装置，包括示踪剂投放箱、计算机、传输装置、测速装置和出流装置。

示踪剂投放箱通过支架安装在水槽顶部，且示踪剂投放箱的长度方向与水槽中的水流方向相垂直。示踪剂投放箱顶部设置有进液孔，示踪剂投放箱底部设置有出液孔。

测速装置和出流装置均滑动安装在示踪剂投放箱上，且高度均能够升降。其中，测速装置伸入水槽内的水体中，用于测试水体的水流流速。出流装置包括导流管、出液针管和输液孔。

导流管位于水槽顶部且垂直于水流方向，导流管顶部设置输液孔，该输液孔通过出流管与出液孔相连接，出流管上设置有出流阀。

导流管底部沿长度方向均布有若干个出液针管。

测速装置和出流阀均通过传输装置与计算机相连接。

示踪剂投放箱上还连接有进气管和排气管，进气管的另一端与高压气源相连接，进气管上设置有电磁进气阀，排气管上设置有电磁出气阀。示踪剂投放箱内还设置有压力传感器。压力传感器、电磁进气阀和电磁出气阀均与计算机相连接。

传输装置为信号传输线或无线信号传输装置。

测速装置和出流装置均通过升降装置滑动安装在示踪剂投放箱上，升降装置包括滑轨、导杆和固定装置。滑轨安装在示踪剂投放箱上，导杆滑动连接在滑轨上，并通过固定装置实现在滑轨上高度位置的限位，测速装置和出流装置均位于对应导杆的底部。

测试装置位于出流装置的下游。

本实用新型具有如下有益效果：

1、在恒定与非恒定试验中，通过自动调控实现了流动水体内示踪剂浓度的恒定，提升了试验效率，增强了试验的可靠性与准确性。

2、通过计算机控制示踪剂投放箱内的压强，进而控制示踪剂的出流速度，则能避免出流管在孔径很小或示踪剂投放箱内示踪剂量少时，将因张力流不出来的问题。另外，出流管中示踪剂出流速度控制精度更高。

3、上述测速装置和出流装置，可在不同位置，不同水深实现示踪剂的释放，且可通过不同类型的出流装置，可适应同一断面不断水深等不同类型的试验要求。

附图说明

图1显示了一种投放量能随水流流速自动调控的液体示踪剂投放装置的整体结构图。

图2显示了采用本申请的液体示踪剂投放装置后的使用流程示意图。

图3显示了本申请中示踪剂投放箱的正视图。

图4显示了本申请中示踪剂投放箱的俯视图。

图5显示了本申请中示踪剂投放箱的侧视图。

图6显示了本申请中出流装置的结构示意图。

图中有：

1、水槽；2、支架；3、高压气源；

4、示踪剂投放箱；

4a、进气管；4b、电磁进气阀；4c、压力传感器；4d、进液孔；4e、排气管；4f、电磁出气阀；4g、滑轨；4h、出流管；4i、出流阀；4j、导杆；4k、固定装置；4m、连接装置；

5、处理装置；6、传输装置；7、测速装置；

8、出流装置；8a、导流管；8b、出流针管；8c、输液孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，一种投放量能随水流流速自动调控的液体示踪剂投放装置，包括示踪剂投放箱4、计算机5、传输装置6、测速装置7和出流装置8。

示踪剂投放箱通过支架2安装在水槽1顶部，支架优选有两根，每根支架均优选与水槽的长侧边顶部滑动连接，因而，两根支架之间的距离可调节，能够适应不同规格型号的示踪剂投放箱的安装要求。进一步。两根支架相互平行，且平行于水槽的宽侧边。

示踪剂投放箱的长度方向与水槽中的水流方向相垂直。

如图1、图3、图4和图5所示，示踪剂投放箱顶部设置有进液孔4d，用于液体示踪剂的添加；示踪剂投放箱底部设置有出液孔。

示踪剂投放箱上还连接有进气管4a和排气管4e，进气管的另一端与高压气源3相连接，进气管上设置有电磁进气阀4b，排气管上设置有电磁出气阀4f。示踪剂投放箱内还设置有压力传感器4c。

测速装置和出流装置均优选通过升降装置滑动安装在示踪剂投放箱上，且高度均能够升降。

升降装置包括滑轨4g、导杆4j和固定装置4k。滑轨固定安装在示踪剂投放箱上，导杆滑动连接在滑轨上，并通过固定装置实现在滑轨上高度位置的限位，固定装置优选为螺栓或卡环等。

测速装置和出流装置均位于对应导杆的底部，优选通过连接装置4m与导杆相连接。

测试装置优选位于出流装置的下游，测速装置优选为水流传感器，测速装置伸入水槽内的水体中，用于测试水体的水流流速。

如图6所示，出流装置包括导流管8a、出液针管8b和输液孔8c。

导流管位于水槽顶部且垂直于水流方向，导流管顶部设置输液孔，该输液孔通过出流管4h与出液孔相连接，出流管上设置有出流阀4i。

导流管底部沿长度方向均布有若干个出液针管。

上述压力传感器、电磁进气阀、电磁出气阀、测速装置和出流阀均通过传输装置与计算机相连接。传输装置为信号传输线或无线信号传输装置等。

如图2所示，采用本申请的液体示踪剂投放装置后的使用流程如下。

步骤1，设定参数ε：参数ε为示踪剂投放箱内允许的压强误差限。

步骤2，水流速度测定：采用测试装置对水槽内水体的水流速度v _水进行测定，并将测定的水流速度v _水传输给计算机。

步骤3，计算示踪剂的出流速度：采用如下公式，计算示踪剂的出流速度v _出：

v _出=C*v _水

其中，C为水槽内水体所需的示踪剂恒定浓度。

步骤4，控制示踪剂的出流速度：示踪剂的出流速度优选有如下两种控制方式。

控制方式一：通过计算机控制出流阀的开度，控制示踪剂的出流速度。

控制方式二：通过计算机控制示踪剂投放箱内的压强，进而控制示踪剂的出流速度，控制方法，优选包括如下步骤：

步骤41，示踪剂投放箱内实际压强P₀测试：采用压力传感器测试，获得示踪剂投放箱内的实际压强P₀。

步骤42，示踪剂投放箱内理论压强P计算：根据步骤3计算的示踪剂出流速度，采用伯努利方程计算，并获取示踪剂投放箱内理论压强P。

步骤43，示踪剂出流速度控制，具体包括如下步骤：

A、当abs（P- P₀）＜ε，则出流管中当前的示踪剂出流速度满足要求。

B、当abs（P- P₀）≥ε，且P- P₀＞0时，调整电磁进气阀4b，增大示踪剂投放箱内实际压强P₀即可。

C、当abs（P- P₀）≥ε，且P- P₀≤0时，调整电磁出气阀4f，减小示踪剂投放箱内实际压强P₀即可。

重复本步骤4，以做到实时调整示踪剂出流速度，上述示踪剂的出流速度控制方法，为计算机自身具有的比较功能，为现有技术。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种投放量能随水流流速自动调控的液体示踪剂投放装置，其特征在于：包括示踪剂投放箱、计算机、传输装置、测速装置和出流装置；

示踪剂投放箱通过支架安装在水槽顶部，且示踪剂投放箱的长度方向与水槽中的水流方向相垂直；示踪剂投放箱顶部设置有进液孔，示踪剂投放箱底部设置有出液孔；

测速装置和出流装置均滑动安装在示踪剂投放箱上，且高度均能够升降；其中，测速装置伸入水槽内的水体中，用于测试水体的水流流速；出流装置包括导流管、出液针管和输液孔；

导流管位于水槽顶部且垂直于水流方向，导流管顶部设置输液孔，该输液孔通过出流管与出液孔相连接，出流管上设置有出流阀；

导流管底部沿长度方向均布有若干个出液针管；

测速装置和出流阀均通过传输装置与计算机相连接。

2.根据权利要求1所述的投放量能随水流流速自动调控的液体示踪剂投放装置，其特征在于：示踪剂投放箱上还连接有进气管和排气管，进气管的另一端与高压气源相连接，进气管上设置有电磁进气阀，排气管上设置有电磁出气阀；示踪剂投放箱内还设置有压力传感器；压力传感器、电磁进气阀和电磁出气阀均与计算机相连接。

3.根据权利要求1所述的投放量能随水流流速自动调控的液体示踪剂投放装置，其特征在于：传输装置为信号传输线或无线信号传输装置。

4.根据权利要求1所述的投放量能随水流流速自动调控的液体示踪剂投放装置，其特征在于：测速装置和出流装置均通过升降装置滑动安装在示踪剂投放箱上，升降装置包括滑轨、导杆和固定装置；滑轨安装在示踪剂投放箱上，导杆滑动连接在滑轨上，并通过固定装置实现在滑轨上高度位置的限位，测速装置和出流装置均位于对应导杆的底部。

5.根据权利要求1所述的投放量能随水流流速自动调控的液体示踪剂投放装置，其特征在于：测试装置位于出流装置的下游。