[发明专利]一种用于气波振荡管性能测试的非接触式诊断平台

说明书

一种用于气波振荡管性能测试的非接触式诊断平台，其属于实验测试技术领域。该平台包括基础支架、可视气波振荡管及其支撑结构、周期性高压入射与背压入射单元、非接触式诊断系统和同步控制与数据采集系统，能够定量获得管内波系运动与能量转换特性。本发明的优势在于将端部周期性入射单元和气波振荡管本体解耦，无论气波振荡管本身类型、长度、流通面积如何，都能适配于端部结构，并将气波振荡管暴露于气波制冷机外，并利用压力传感器、纹影法、PIV和TDLAS实现气波振荡管压力场、密度场、速度场、组份场和温度场的可视化定量测量。

技术领域

本发明属于实验测试技术领域，涉及到一种气波制冷装备，属于依靠气体波动效应而实现冷热分离的特种技术和装备。

背景技术

气波制冷是一种利用在振荡管内发生的气体波动效应实现流体冷热分离和能量转换的先进技术，其中涉及到气波振荡管内激波、膨胀波、接触面等复杂波系运动，并同时伴有压力、温度、密度、相态等显著变化，不破坏气波振荡管内正常流动并以可视化形式了解掌握波系运动特征，对于完善气波基础理论、提高气波装备制冷效率具有重要意义。

气波制冷装备由于在一定压力下工作，常规均为封闭结构，无法开展可视化实验研究。专利“一种单管式气波制冷器及其制冷方法（CN818510A）”首次提出了旋转式气波制冷机的单管实验平台，主要针对单端封闭形式气波振荡管，无法进行双开口形式气波振荡管的实验。专利“一种多功能两端开口压力振荡管测试平台（CN107014583A）”设计了兼顾管间影响、管径管长可调、管型可变及可用于天然气介质的两端开孔压力振荡管测试平台，但还不能以可视化方式呈现气波振荡管内波系的运动形态；“一种双开口多管束制冷机非稳态导热测试平台（CN107917928A）”着重于沿气波振荡管压力和壁面温度的监测，但不具备气波振荡管内可视化测量能力。上述专利均需构建气波制冷机整机样机，结构复杂；在实现可调整结构时均需要反复拆装，测试工作较为繁琐复杂。“一种气波管内波系运动特征的检测方法和系统”（CN 112986381 A）以声发射技术为基础，模拟单端开口气波振荡管进行压力与声场信号采集，但装置只能进行单向气体流动，准确的说还不是工业实践用气波振荡管，不能实现膨胀波和冷介质的输出。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供一种用于气波振荡管性能测试的非接触式诊断平台，整体实验台架包括基础支架、可视气波振荡管及其支撑结构、周期性高压入射单元、背压入射单元、配用管路阀门、气源系统、非接触式诊断系统和同步控制与数据采集系统，同步测量并记录气波振荡管内波系运动情况；同时具备压力、密度、温度和组份联合测试能力。

本发明采用的技术方案为：一种用于气波振荡管性能测试的非接触式诊断平台，气波振荡管的一端设置高压入射单元，高压入射单元中高压电机轴通过高压连接键与高压转接套连接，高压转接套固定设置在高压入射转盘中，高压入射转盘和高压端盖均与轴承配合，高压端盖上设置高压入射喷嘴；气波振荡管一端与高压盖板固定连接，高压端盖和高压盖板通过高压环向套用螺栓连接；高压入射转盘与高压端盖和气波振荡管一端之间留有间隙，高压入射转盘中设有进行动平衡匹配的高压配重块；

气波振荡管的另一端设置背压入射单元，背压入射单元中背压电机轴通过背压连接键与背压转接套连接，背压转接套固定设置在背压入射转盘中，背压入射转盘和背压端盖均与背压轴承配合，背压端盖上设置背压入射喷嘴；气波振荡管另一端与背压盖板固定连接，背压端盖和背压盖板通过背压环向套用螺栓连接；背压入射转盘与背压端盖和气波振荡管之间留有间隙，背压入射转盘中设有进行动平衡匹配的背压配重块。

高压入射单元的入射转盘和背压入射单元的入射转盘可以一样也可以独立设计，以满足气波振荡管实验需要。所述高压入射单元中入射转盘与背压入射单元中入射转盘的转速采用独立调节或同步并行调节。

所述非接触式诊断系统包括纹影系统、TDLAS系统和PIV系统，纹影系统、TDLAS系统、PIV系统和控制与数据采集单元进行电连接。