[实用新型]一种恒压脉冲射流冲击旋转壁面粒子图像测速实验装置

说明书

本实用新型涉及一种恒压脉冲射流冲击旋转壁面粒子图像测速实验装置，包括变频电机、联轴器、第一轴、第二轴、圆盘、外方内圆水槽、CCD相机、片光源、激光器、同步仪、计算机、铜管、脉冲发生器、阀、流量计、恒定水箱、落水管、水泵、蓄水池；所述恒定水箱设置于蓄水池上边，外方内圆水槽设置于蓄水池侧边；所述外方内圆水槽包括方形外水槽、圆形内水槽，圆形内水槽设置于方形外水槽内，圆形内水槽两端开口，圆形内水槽的一端与方形外水槽固定，另一端与方形外水槽留有间隙；通过本实用新型，能够准确地、全面地、系统地采用PIV研究不同雷诺数、冲击距离、壁面转速及脉冲周期对流场中各种流动特征的影响规律。

技术领域

本实用新型涉及一种恒压脉冲射流冲击旋转壁面粒子图像测速实验装置，主要用于恒压脉冲射流冲击旋转壁面耦合流动的瞬时速度测量。

背景技术

脉冲射流是非连续射流，这种间断射流类似于子弹射出，脉冲水射流利用水力冲击——水锤作用产生的巨大瞬态能量,来达到切割或破碎材料等目的。从其形成方式可以把脉冲射流分为三种类型：阻断式脉冲射流、激励式脉冲射流和挤压冲击式脉冲射流。本实验装置研究对象为阻断式脉冲射流。

射流冲击旋转壁面在加热、冷却以及化学等领域中应用广泛，例如金属表面热处理、航空电子及涡轮叶片的冷却和化学气相沉积等。除此之外，生活中许多机械可近似看作射流冲击旋转壁面，例如射流式自吸泵等。在射流冲击旋转壁面的基础上引入脉冲因素，导致射流与壁面间的流动复杂且剧烈，涡结构变化显著且具有高扩散率和巻吸率，能够有效改善传热过程。因此全面地研究不同雷诺数、冲击距离、壁面转速及脉冲周期对流场中各种流动特征的影响规律具有重要的学术意义和工程应用价值。

目前，现有的射流冲击旋转壁面实验装置基本具有以下特点：采用热线热膜流速计（HWFA）和激光多普勒测速仪（LDV）等单点测量技术，通过计算粒子的运动速度，实现对流场的无接触测量。然而，难以实现全流场的瞬态测量。无法系统地研究不同雷诺数、冲击距离及壁面转速对射流冲击旋转壁面耦合流动的影响。仅针对连续冲击射流，未引入脉冲因素。Minagawa Y等人的论文“Development of turbulent impinging jet on a rotatingdisk”(2004)和N. Şara等人的论文“Electrochemical mass transfer between animpinging jet and a rotating disk in a confined system”(2007)所运用的射流冲击旋转壁面实验装置具有1,2,3特点；Lallave J C等人的论文“Numerical analysis ofheat transfer on a rotating disk surface under confined liquid jetimpingement”（2006）和Liu Y H等人的论文“Particle image velocimetry measurementof jet impingement in a cylindrical chamber with a heated rotating disk”（2013）所运用的射流冲击旋转壁面粒子图像测速实验装置具有2,3特点。

经检索，目前还没有关于恒压脉冲射流冲击旋转壁面粒子图像测速实验装置的专利。

实用新型内容

本实用新型专利针对上述现有的技术不足，为了研究恒压脉冲射流冲击旋转壁面的瞬态流动结构，提供了一种恒压脉冲射流冲击旋转壁面粒子图像测速实验装置，该实用新型可以全面地研究不同雷诺数、冲击距离、壁面转速及脉冲周期对流场中各种流动特征的影响规律。

本实用新型的目的是这样实现的，一种恒压脉冲射流冲击旋转壁面粒子图像测速实验装置，其特征是，包括变频电机、联轴器、第一轴、第二轴、圆盘、外方内圆水槽、CCD相机、片光源、激光器、同步仪、计算机、铜管、脉冲发生器、阀、流量计、恒定水箱、落水管、水泵、蓄水池；