水锤瞬变发生器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种瞬变流激发系统，属于流体力学技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前可控的多物理状态瞬变流生成系统的研究主要集中在不可调、单一模式、不 稳定系统几种模式。从发展来看，运些系统均采用单一的物理信号输入模式来控制产生某 种压头或频率的水键。随着科学技术的发展，单一频率运种间断、不可调的水键发生方式局 限性逐渐显现，对于有压管道流动的堵塞和泄漏等复杂流场问题域分析已不适应，一种可 快速产生，且频率可连续调节的多功能水键发生器亟需研发并投入应用。
[0003] 在W往的水键生成系统中，水键的产生主要依靠调节电机的输出频率来产生相应 的水键，运种系统由于设计上的缺陷只能产生几种特定频率的水键，连续性的变化调节是 无法实现的。在对管道内流体等流场进行流态分析时，需要检测连续变化频率下流场的相 关参数，传统的水键发生系统因其局限性不能实现上述功能。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了解决传统的水键发生系统无法实现连续性频率变化的问题， 本发明提供一种水键瞬变发生器。
[0005] 本发明的水键瞬变发生器，所述发生器包括控制系统、电机、联动杆和阀体；
[0006] 控制系统驱动电机，控制电机带动联动杆做正弦运动，联动杆的下端与阀体的纵 向连接，进而使阀体在纵向的开度按照正弦规律变化，阀体在横向上与管道连通，当阀体横 向入口水压充足时，阀体的横向出口流出按照正弦规律变化的水键。
[0007] 所述控制系统包括计算机和显示器；
[000引计算机，用于输出控制信号，驱动电机；
[0009] 显示器，用于显示输出的控制信号。
[0010] 所述阀体为球形阀。
[0011] 本发明的有益效果在于，本发明充分利用阀口纵向、横向体积变化关系，控制单一 方向上的体积变化来实现另一个方向上的体积正弦变化；本发明操作简单，只需要电机控 制其中一个方向上的正弦运行；本发明实现了可连续变化且按正弦规律变化的水键发生 器；本发明大大降低了操作难度，全过程实现智能化，无需反复调节输出频率；本发明提供 连续变化的输出流体，可直接用于相关研究、实验等。
【附图说明】
[0012] 图1为【具体实施方式】中水键瞬变发生器的原理示意图。
[0013] 图2【具体实施方式】中的球形阀振荡的运动曲线示意图。
【具体实施方式】
[0014] 结合图I和图2说明本实施方式，本实施方式所述的水键瞬变发生器，如图I所 示，所述发生器包括控制系统、电机、联动杆和阀体；本实施方式的阀体采用球形阀实现； 球形阀在横向上与管道连通，控制系统发出控制信号，控制电机带动联动杆做正弦运动，因 而与之相连的球型阀开度也将会按照正弦规律变化，且频率与控制信号相同，在保证球形 阀水平方向上水流入口端水压充足的情形下，经该球形阀水平方向流出的流量也将会按照 正弦规律变化，从而实现生成正弦变化流体的功能；
[0015] 球形阀体积流量推导过程：
[0016] 通常，将阀口打开时的位置作为定长参考位置，即在任意的 流量，压力降和阀口位置时，通用的方程是：
。运两个方程相比得到通用阀 口方程，在方程中引入了无量纲的阀的位置T= (CdA<；)/(CdA<；)。，得：
CO
[0018] 阀口绕其振荡的特殊位置是平均位置，即：
[0020] 式中互n是平均流量通过阀时产生的压力降。图2表示阀的一种正弦运动， 了 = ;+了'，式中T' =Re(Tveiut)D复数Tv包括了阀的运动的振幅和相角。将Q、H和T的 平均值和振荡值带入方程（1)，当/; <互〇时，利用二项展开式对表达式+A'f进行线性 化，并且减去平均流量，则阀的方程变成
[0021] 用复数表示，阀上游侧的压头方程是：
[0022] 阀的上游侧的水力阻抗是：
[0023] 由球形阀体积流量推导过程可知，该本实施方式生成正弦规律变化的功能不受控 制系统发出的控制信号的频率的影响，只要控制信号是正弦规律的，球形阀水平方向流出 的的体积流量就是按照正弦规律变化的。
[0024] 本实施方式的控制系统包括计算机和显示器；
[002引计算机，用于输出控制信号，驱动电机；
[0026] 显示器，用于显示输出的控制信号。
[0027]本实施方式充分利用微积分的知识，提出纵向体积和横向体积之间的变换关系； 实现了用户产生按正弦规律变化的水键要求，即通过单一控制纵向联动杆的正弦运动，使 横向上流体按正弦规律变化。本实施方式解决了技术上产生连续变化的流体的难题，只需 要单一控制联动杆的运动即可实现相关功能，大大降低了相关实验难度和操作成本。本实 施方式可用于频率响应法中的实验进行漏失、堵塞检测。
【主权项】
1. 一种水锤瞬变发生器，其特征在于，所述发生器包括控制系统、电机、联动杆和阀 体； 控制系统驱动电机，控制电机带动联动杆做正弦运动，联动杆的下端与阀体的纵向连 接，进而使阀体在纵向的开度按照正弦规律变化，阀体在横向上与管道连通，当阀体横向入 口水压充足时，阀体的横向出口流出按照正弦规律变化的水锤。2. 根据权利要求1所述的水锤瞬变发生器，其特征在于，所述控制系统包括计算机和 显示器； 计算机，用于输出控制信号，驱动电机； 显示器，用于显示输出的控制信号。3. 根据权利要求1或2所述的水锤瞬变发生器，其特征在于，所述阀体为球形阀。
【专利摘要】水锤瞬变发生器，涉及一种瞬变流激发系统，属于流体力学技术领域。为了解决传统的水锤发生系统无法实现连续性频率变化的问题。所述发生器包括控制系统、电机、联动杆和阀体；控制系统驱动电机，控制电机带动联动杆做正弦运动，联动杆的下端与阀体的纵向连接，进而使阀体在纵向的开度按照正弦规律变化，阀体在横向上与管道连通，当阀体横向入口水压充足时，阀体的横向出口流出按照正弦规律变化的水锤。本发明充分利用阀门纵向、横向体积变化关系，控制单一方向上的体积变化来实现另一个方向上的体积正弦变化，提供连续变化的输出流体，可直接用于相关研究、实验。
【IPC分类】F15B21/12
【公开号】CN105370670
【申请号】CN201510939081
【发明人】徐莹, 刘逸, 庞云凤, 陈鑫
【申请人】哈尔滨商业大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月11日