[实用新型]一种气体三维流速场测定仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种流体力学方面的实验仪器，尤其是一种气体三维流速场测定仪。 

背景技术

气体流速是一个流体力学方面的重要物理量，对气体流速的测定方法有多种，其中有比皮托管法、孔板法、热线传感器法等。热线传感器法是一种应用很广的测定气体流速的方法，具有测量装置结构简单、体积小、测量反应速度快、便于远程测量的特点。但以上的这些测量方法都只能测一维方向的气体流速，市场上尚没有采用热线传感器法的测定气体三维流速场的仪器，而现实自然界气体的流动方向并不都是一维的，特别是在一些复杂的自然环境下需要测气体流动的三维流速场，所以设计一种采用热线传感器法的测定气体三维流速场的仪器具有很重要的意义。 

发明内容

为了能便于测量气体的三维流速场，本实用新型提供的气体三维流速场测定仪仍选用热线传感器作为测量气体流速的主要器件。热线传感器测气体流速的原理是：热线传感器采用钨、铂等稳定性好、电阻温度系数大的金属材料做成细丝，用电流加热的方式使它的温度高于周围的环境温度，当周围气流通过时带走热线的热量，使热线的温度及电阻、电流发生变化，因此热线传感器就把流速的信息转变成了电学的信息传输出去。故如前所述，应用热线传感器时具有测量装置结构简单、体积小、测量反应速度快、便于远程测量的特点。但热线传感器却不能在三维测量的场合下简单地应用，因为一般的热线传感器在测量时，通常都被暴露在敞开的空间，从各个方向来的气流都可经过热线并使其降温，故传感器对气流的方向不敏感，无法判断在三维流速场中气流在各个方向上的分量。为此，本发明为热线传感器设计了扁球体外壳，使做成的热线传感器测量装置既要对气流的测量有明显的方向性，又要注意尽量减少测量装置对横向气流的风阻因素，不致引起紊流和流速场的较大畸变。再用这样的三个完全相同的热线传感器测量装置组合起来，三个热线传感器测量装置安装在同一个支座上，三者相互正交排列，分别指向三个相互垂直的方向，用以测量气流在三维各方向的分量，再把测得的气流三维各方向的分量的数据经电缆传输到仪器主机去，由此构成气体三维流速场测定仪。 

关于热线传感器测量装置扁球体外壳设计原理是：外壳整体呈现一个扁球体，在此扁球体的轴线上有一个圆筒状的风道，风道纵向贯穿整个扁球体，热线就横在风道中间的直径位置上。通过风道的气流量大小与气流方向和风道轴线间夹角的余弦成正比，即：气流方向沿风道轴线时，通过风道的气流量最大；气流方向与风道轴线垂直时，通过风道的气流量为零。而当气流方向与风道轴线垂直时，气流遇到的是外壳扁球体的侧面，扁球体的侧面对气流的风阻很小，因此对流速场干扰也很小，不致引起紊流和流速场的较大畸变。 

本实用新型所述的气体三维流速场测定仪，其特征是：该测定仪由三个完全相同的热线传感器测量装置组合而成，三个热线传感器测量装置安装在同一个支座上，三者相互正交排列，分别指向三个相互垂直的方向。 

所述的气体三维流速场测定仪，其特征是：其中的热线传感器测量装置的外壳整体呈现扁球体，沿此扁球体的轴线有一个圆筒状的风道，风道纵向贯穿整个扁球体，热线就横在风道中间的直径位置上。 

本实用新型解决其技术问题所采用的主要技术方案是：为热线传感器设计一个扁球体外壳，使做成的热线传感器测量装置对气流的测量有明显的方向性，外壳整体呈现扁球体，沿此扁球体的轴线有一个圆筒状的风道，风道纵向贯穿整个扁球体，热线就横在风道中间的直径位置上。再用这样的三个完全相同的热线传感器测量装置组合起来，三个热线传感器测量装置安装在同一个支座上，三者相互正交排列，分别指向三个相互垂直的方向，用以测量气流在三维各方向的分量，再把测得的气流三维各方向的分量的数据经电缆传输到仪器主机去，由此构成气体三维流速场测定仪。 

本实用新型的有益效果是，可以实现对气体三维流速场的近似无干扰的远距离测定。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1是气体三维流速场测定仪的结构示意图。 

图2是热线传感器测量装置扁球体外壳的立体示意图。 

图3是热线传感器测量装置扁球体外壳侧面剖视图。 

在图1中： 1. 轴线沿纸面水平方向的一个热线传感器测量装置，2. 轴线垂直于纸面方向的一个热线传感器测量装置，3. 轴线沿纸面竖直方向的一个热线传感器测量装置，4. 热线传感器测量装置风道中的热线，5.热线传感器测量装置的引出线兼支脚，6.支座，7.电缆，8.仪器主机。