CN218240087U - 气流场piv测试系统及示踪粒子的高速投放装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气流场PIV测试系统及示踪粒子的高速投放装置，属于气流场测量仪器技术领域，它解决了目前在高速、管道内气流场环境投放示踪粒子时测量精度降低，达不到PIV成像测试要求的问题。本实用新型包括储气罐、CCD相机和激光片光源，储气罐的一侧设置有气体压缩机，气体压缩机的一端连通设置有输气管，输气管的另一端贯穿至储气罐的内部，储气罐的一侧分别连通设置有连通管和输送管。本实用新型不仅能够使被测气体与示踪粒子均匀混合，还可以使速度较小的示踪粒子加速通过投放装置，以达到被测管道内气体的速度要求，避免示踪粒子的速度过慢，本实用新型的所提供的方案不仅操作便捷，同时还可以有效提升测试结果的准确性。

Description

气流场PIV测试系统及示踪粒子的高速投放装置

技术领域

本实用新型属于气流场测量仪器技术领域，涉及测试系统及高速投放装置，特别是气流场PIV测试系统及示踪粒子的高速投放装置。

背景技术

粒子成像测速技术又简称PIV，是目前新兴的一种瞬态流场测量技术，其原理是由脉冲激光源通过柱面镜和球面镜形成的片光源，通过对流场中散布光散射性好、更随性好的示踪粒子，照亮流场中的一个很薄的流场层片，在与片光源相垂直方向的CCD或照相机摄下了流场层片中的流动粒子的图像，然后把图像数字化送入计算机，利用自相关或互相关原理进行图像处理。PIV测试随之具有整体性和瞬时性，可定量测量流场中某一被测截面上所有点的速度分布，测量结果也是流场瞬间状态的反应，因此，PIV在测量快速变化的流场时具有重要的作用。PIV可用于测量气体和液体的流场，在测量不同流场时需要使用不同的示踪粒子。在气流场测试方面PIV技术已广泛应用于研究比如燃烧火焰场，内燃机，自然对流，火箭发射，尾部流场，火炮发射口流场等典型的瞬态流场，并且可获得传统测试技术无法观察到的许多流动瞬态结构。

示踪粒子投放装置是PIV测速系统的重要组成部分之一，它主要完成将示踪粒子加入到被测流场中的功能。通常采用PIV进行低速气流场测量的研究使用的示踪粒子投放装置为植物油雾化装置，其特点是将高速压缩空气通入雾化装置腔体后引射腔体底部液体使之雾化，并通过顶部出口排出，其特点是产生的示踪粒子投放方便、灵活，雾化装置与被测件连接简单。

然而，若PIV在高速气流场的试验环境应用中，如内燃机缸内，进、排气管内流场、高速列车头型气动外形优化风洞试验中，被测气流速度快，可达上百米每秒或更快，并且要求粒子布撒浓度适当且布撒均匀，确保示踪粒子在测试过程中不出现或少出现聚团现象，布撒方式方便。传统的气流场测速试验中示踪粒子的投放是在试验段入口处，安插较细带孔钢管，将示踪粒子通过钢管排入试验段。这种方式由于在实验段前面来流方向上有钢管存在，在钢管的后方会形成旋涡，影响流场的测量。另一种方式是从开口段出口处向风洞内投放粒子，示踪粒子随着风在风洞中循环从实验段入口处出来，这种方式对测试开式管道内流速度场试验很不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了气流场PIV测试系统及示踪粒子的高速投放装置，该气流场PIV测试系统及示踪粒子的高速投放装置解决了在高速、管道内气流场环境投放示踪粒子时，达不到PIV成像测试要求，使测量精度降低的问题。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

气流场PIV测试系统，包括储气罐、CCD相机和激光片光源，所述储气罐的一侧设置有气体压缩机，所述气体压缩机的一端连通设置有输气管，所述输气管的另一端贯穿至储气罐的内部，所述储气罐的一侧分别连通设置有连通管和输送管，所述连通管的另一端分别设置有第一压力表和连接管，所述连接管的另一端设置有示踪粒子发生器，所述输送管的另一端设置有示踪粒子高速投放装置，所述示踪粒子高速投放装置的另一侧设置有出管，所述出管的另一端连通设置有被测试验段。

本实用新型的工作原理是：开启气体压缩机使气体经过输气管进入储气罐的内部，打开第三截止阀使气体经过输送管进入装置外壳的内部，而同时打开球阀，开启示踪粒子发生器使示踪粒子进入装置外壳的内部，同时待测气体经过射流喷嘴喷入装置外壳内部，此时待测气体与示踪粒子相互混合，并经过整流网，从而使待测气体与示踪粒子均匀混合，并能够对示踪粒子进行加速。

所述输气管的表面固定设置有第一截止阀，所述连接管的表面固定设置有第二截止阀。

采用以上结构，分别用于对输气管和连接管的开合进行控制。

所述储气罐的另一侧连通设置有排污管，所述排污管的表面固定设置有控制阀门。

采用以上结构，用于对储气罐内部的污水进行排放。

所述输送管的表面固定设置有第三截止阀，所述出管的表面固定设置有第四截止阀。

采用以上结构，分别用于对输送管和出管的开合进行控制。

所述出管的表面还分别固定设置有第二压力表和流量计，且第二压力表和流量计分别位于第四截止阀的两侧。

所述示踪粒子高速投放装置包括装置外壳、进口法兰、射流喷嘴、整流网、出口法兰、进管和球阀，所述进口法兰设置在射流喷嘴的一端，所述进口法兰与输送管相互连通，所述射流喷嘴贯穿装置外壳，所述整流网设置在装置外壳的内部，所述出口法兰设置在装置外壳的另一端，所述进管的一端贯穿装置外壳，且球阀固定设置在进管的表面。

采用以上结构，用于使被测气体和示踪粒子均匀混合，并提升检测精度。

采用以上结构，用于检测出管内部的压力，并计算出管内部的流量。

与现有技术相比，本气流场PIV测试系统及示踪粒子的高速投放装置具有以下优点：

1、本实用新型不仅能够使被测气体与示踪粒子均匀混合，还可以使速度较小的示踪粒子加速通过投放装置，以达到被测管道内气体的速度要求，避免示踪粒子的速度过慢，提升测试结果的准确性，并给测试带来了诸多便利，解决了目前在高速、管道内气流场环境投放示踪粒子时，达不到PIV成像测试要求，使测量精度降低的技术问题。

2、通过第一截止阀和第二截止阀的设置，第一截止阀用于对输气管的开合进行控制，而第二截止阀则用于对连接管的开合进行控制。

3、通过排污管和控制阀门的设置，储气罐在长期使用过程中会存在水，而排污管则用于排出储气罐内部的水，同时控制阀门则用于对排污管的开合进行控制。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中示踪粒子高速投放装置的结构示意图。

图3是本实用新型中储气罐的剖面结构示意图。

图4是本实用新型的局部结构示意图。

图中，1、储气罐；2、输气管；3、气体压缩机；4、连通管；5、第一压力表；6、连接管；7、示踪粒子发生器；8、示踪粒子高速投放装置；81、装置外壳；82、进口法兰；83、射流喷嘴；84、整流网；85、出口法兰；86、进管；87、球阀；9、输送管；10、被测试验段；11、CCD相机；12、激光片光源；13、第一截止阀；14、第二截止阀；15、第三截止阀；16、第四截止阀；17、流量计；18、第二压力表；19、排污管；20、控制阀门；21、出管。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1-图4所示，本气流场PIV测试系统及示踪粒子的高速投放装置，包括储气罐1、CCD相机11和激光片光源12，储气罐1的一侧设置有气体压缩机3，气体压缩机3的一端连通设置有输气管2，输气管2的另一端贯穿至储气罐1的内部，储气罐1的一侧分别连通设置有连通管4和输送管9，连通管4的另一端分别设置有第一压力表5和连接管6，连接管6的另一端设置有示踪粒子发生器7，输送管9的另一端设置有示踪粒子高速投放装置8，示踪粒子高速投放装置8包括装置外壳81、进口法兰82、射流喷嘴83、整流网84、出口法兰85、进管86和球阀87，示踪粒子高速投放装置8的另一侧设置有出管21，出管21的另一端连通设置有被测试验段10，该系统及装置不仅能够使被测气体与示踪粒子均匀混合，还可以使速度较小的示踪粒子加速通过投放装置，以达到被测管道内气体的速度要求，避免示踪粒子的速度过慢，提升测试结果的准确性，并给测试带来了诸多便利，解决了目前在高速、管道内气流场环境投放示踪粒子时，达不到PIV成像测试要求，使测量精度降低的技术问题。

进口法兰82设置在射流喷嘴83的一端，进口法兰82与输送管9相互连通，射流喷嘴83贯穿装置外壳81，整流网84设置在装置外壳81的内部，出口法兰85设置在装置外壳81的另一端，进管86的一端贯穿装置外壳81，且球阀87固定设置在进管86的表面，在本实施例中，通过装置外壳81、进口法兰82、射流喷嘴83、整流网84、出口法兰85、进管86和球阀87的设置，它们的配合使用能够使被测气体和示踪粒子均匀混合，并提升检测精度。

输气管2的表面固定设置有第一截止阀13，连接管6的表面固定设置有第二截止阀14，在本实施例中，通过第一截止阀13和第二截止阀14的设置，第一截止阀13用于对输气管2的开合进行控制，而第二截止阀14则用于对连接管6的开合进行控制。

储气罐1的另一侧连通设置有排污管19，排污管19的表面固定设置有控制阀门20，在本实施例中，通过排污管19和控制阀门20的设置，储气罐1在长期使用过程中会存在水，而排污管19则用于排出储气罐1内部的水，同时控制阀门20则用于对排污管19的开合进行控制。

输送管9的表面固定设置有第三截止阀15，出管21的表面固定设置有第四截止阀16，在本实施例中，通过第三截止阀15和第四截止阀16的设置，第三截止阀15用于对输送管9的开合进行控制，而旋转第四截止阀16，则能够对出管21的开合进行控制。

出管21的表面还分别固定设置有第二压力表18和流量计17，且第二压力表18和流量计17分别位于第四截止阀16的两侧，在本实施例中，通过第二压力表18和流量计17的设置，第二压力表18用于检测出管21内部的压力，而流量计17则用于计算出管21的流量。

本实用新型的工作原理：在工作时，首先打开第一截止阀13，并开启气体压缩机3，其使压缩后的气体经过输气管2进入储气罐1的内部，同时第一压力表5能够检测储气罐1内部的气压，当到达一定数值时，打开第三截止阀15，其使气体经过输送管9进入装置外壳81的内部，而同时打开球阀87，开启示踪粒子发生器7，其使示踪粒子经过进管86进入装置外壳81的内部，同时待测气体经过射流喷嘴83喷入装置外壳81内部，此时待测气体与示踪粒子相互混合，并经过整流网84，从而使待测气体与示踪粒子均匀混合，并能够对示踪粒子进行加速，使示踪粒子达到被测管道内气体的速度要求，随后待测气体与示踪粒子经过出管21进入被测试验段10，并使用CCD相机11和激光片光源12进行PIV成像测试。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.气流场PIV测试系统，包括储气罐（1）、CCD相机（11）和激光片光源（12），其特征在于，所述储气罐（1）的一侧设置有气体压缩机（3），所述气体压缩机（3）的一端连通设置有输气管（2），所述输气管（2）的另一端贯穿至储气罐（1）的内部，所述储气罐（1）的一侧分别连通设置有连通管（4）和输送管（9），所述连通管（4）的另一端分别设置有第一压力表（5）和连接管（6），所述连接管（6）的另一端设置有示踪粒子发生器（7），所述输送管（9）的另一端设置有示踪粒子高速投放装置（8），所述示踪粒子高速投放装置（8）的另一侧设置有出管（21），所述出管（21）的另一端连通设置有被测试验段（10）。

2.根据权利要求1所述的气流场PIV测试系统，其特征在于，所述输气管（2）的表面固定设置有第一截止阀（13），所述连接管（6）的表面固定设置有第二截止阀（14）。

3.根据权利要求1所述的气流场PIV测试系统，其特征在于，所述储气罐（1）的另一侧连通设置有排污管（19），所述排污管（19）的表面固定设置有控制阀门（20）。

4.根据权利要求1所述的气流场PIV测试系统，其特征在于，所述输送管（9）的表面固定设置有第三截止阀（15），所述出管（21）的表面固定设置有第四截止阀（16）。

5.根据权利要求4所述的气流场PIV测试系统，其特征在于，所述出管（21）的表面还分别固定设置有第二压力表（18）和流量计（17），且第二压力表（18）和流量计（17）分别位于第四截止阀（16）的两侧。

6.根据权利要求1所述的气流场PIV测试系统，其特征在于，所述示踪粒子高速投放装置（8）包括装置外壳（81）、进口法兰（82）、射流喷嘴（83）、整流网（84）、出口法兰（85）、进管（86）和球阀（87），所述进口法兰（82）设置在射流喷嘴（83）的一端，所述进口法兰（82）与输送管（9）相互连通，所述射流喷嘴（83）贯穿装置外壳（81），所述整流网（84）设置在装置外壳（81）的内部，所述出口法兰（85）设置在装置外壳（81）的另一端，所述进管（86）的一端贯穿装置外壳（81），且球阀（87）固定设置在进管（86）的表面。

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