[发明专利]激波加载双排模型球阵动态力直接测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种动态力直接测量装置，尤其是涉及一种激波加载双排模型球阵动态力直接测量装置。

背景技术

 激波与固体颗粒群的相互作用普遍存在于超声速气固两相流中，涉及医疗卫生、清洁能源、材料表面处理、安全防控和航空航天等众多领域，具体应用例如粉末无针注射器、含尘燃气超声速分离、脉冲式粉末灭火器、超音速冷喷涂、固体燃料助推器喷嘴等。开展激波诱导的气固两相流研究，其关键科学问题之一是揭示激波与固体颗粒群的相互作用机理，掌握激波加载颗粒群的动态力，而实验研究则是解决该问题的行之有效的手段之一，这就依赖为此专门设计的实验装置。前人利用激波管风洞产生激波，其一是基于光学方法，即利用高速摄影技术获得激波及波后气流驱动下的颗粒群运动图像，获得速度、加速度数据，从而确定颗粒群受力，其主要缺陷是气相参数不能精确控制与测量；其二是针对单球或者若干球模型，开展有效阻力的直接测量，其主要缺陷是不能合理考虑颗粒群的空间排布或者临近颗粒的激波与尾迹涡结构干涉的影响。

发明内容

针对上述背景技术中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种激波加载双排模型球阵动态力直接测量装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

本发明包括高压气源、驱动段、膜片、被驱动段、测试段、金属丝、模型球和高速数据采集系统；驱动段的一端与被驱动段的一端用膜片连接组成激波管，高压气源与驱动段的另一端相连，测试段的一端与被驱动段的另一端相连，测试段内模型球中的加速度计传感器引线与高速数据采集系统连接。

所述测试段轴向圆柱面上开有两排等距分布的小孔，每排孔的同一径向截面均开有36等分分布的小孔，测试段安装多个结构相同的模型球，每个模型球均一分为二，上半球顶部有一个连接孔，用金属丝和固定胶与模型球上半球连接，上半球底部对称有两个螺纹孔，下半球底部有一个的连接孔，用于金属丝和固定胶与模型球下半球的连接，下半球顶部中心一个有加速度计传感器安装孔，用于安装加速度计传感器，加速度计传感器安装孔底部侧面有一个信号线输出孔，下半球底部对称有两个螺纹孔与上半球的两个螺纹孔用螺钉连接，如此将模型球经金属丝串联形成球阵模型固定于测试段孔内，与模型球个数相同的加速度计传感器引线与高速数据采集系统相连，实现同步进行动态力测量。

所述的测试段为透明有机玻璃圆管，测试段两排孔的孔径均为Φ1.5mm。

所述的球阵模型为正排模型和错排模型。

本发明具有的有益效果是：

本发明的测试段是透明的有机玻璃管，可进行光学测量，测试段有双排孔，每排孔的同一径向截面均匀分布的36个小孔，能精确控制模型球数量、排布、间距，形成实验所需的不同模型球阵，利用加速度计传感器与高速数据采集系统实现对激波加载颗粒群动态力的直接测量，用高速摄影仪和纹影仪拍摄激波与模型球相互作用过程，结合光学测量和力的直接测量可以实现对激波与颗粒群相互作用机理以及激波诱导颗粒群动态阻力系数模型的实验研究。为后续的研究提供了一种很好的实验装置和测试方法。

附图说明

图1是激波管实验的总体布置图。

图2是模型球装配剖面图。

图3是模型球上半球剖面图。

图4是模型球下半球剖面图。

图5是模型球阵正排模型图。

图6是模型球阵错排模型图。

图中：1、高压气源，2、驱动段，3、膜片，4、被驱动段，5、测试段，6、金属丝，7、模型球，8、高速数据采集系统，9、固定胶，10、下半球，11、上半球，12、加速度计传感器，13、螺钉，14、螺纹孔，15、连接孔，16、信号线输出孔，17、加速度计传感器安装孔，18、两排等距分布的小孔，19、球阵模型，20、正排模型，21、错排模型。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。

如图1所示，包括高压气源1、驱动段2、膜片3、被驱动段4、测试段5、金属丝6、模型球7和高速数据采集系统8；驱动段2的一端与被驱动段4的一端用膜片3连接组成激波管，高压气源1与驱动段2的另一端相连，测试段5的一端与被驱动段4的另一端相连，测试段5内模型球7中的加速度计传感器12引线与高速数据采集系统8连接。