专利名称：一种强迫各向同性湍流实验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种湍流实验装置，具体涉及一种强迫各向同性湍流实验装置。
背景技术：
各向同性湍流是一种最简单的湍流，且最容易进行理论分析、实验研究及数值模拟。通过在风洞实验段的均勻气流中设置一排或几排规则的格栅，均勻气流垂直流过格栅时产生不规则扰动。这种不规则扰动向下游运动过程中，由于没有外界干扰，逐渐演化为各向同性湍流。在流向距离大于格栅尺度的30 40倍以后，风洞实验段中心区的均勻气流中湍流接近各向同性。网格后面的流动可分成三个典型区域(1)网格湍流形成区；(2)网格湍流衰减初期；C3)网格湍流衰减末期。目前在风洞或水槽(或水洞)实验装置中，只能产生衰减各向同性湍流，而无法获得强迫(统计稳定)各向同性湍流。目前实验装置为解决上述问题，采用在一个小方腔的八个顶角位置处放置风扇，在方腔中心处获得了强迫各向同性湍流，但存在实验系统复杂、测量不方便及不能用于液体实验的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有实验装置存在实验系统复杂、测量不方便及无法用于液体实验的问题，进而提供一种强迫各向同性湍流实验装置。本发明的技术方案是一种强迫各向同性湍流实验装置包括底架和水箱，水箱设置在底架上，所述强迫各向同性湍流实验装置还包括电机、支撑架、第一皮带轮、第二皮带轮、同步带、第一传动轴、第二传动轴、第一偏心凸轮、第二偏心凸轮、第一网格、第二网格、 第一连接杆、第二连接杆、第一支撑板、第二支撑板、第三支撑板和第四支撑板，支撑架设置在水箱上，水箱的外壁上部开有进水口，水箱的外壁下部开有出水口，第一支撑板和第二支撑板并列设置在底架的底端，第三支撑板和第四支撑板并列设置在支撑架的上端，第一传动轴穿设在第一支撑板和第二支撑板上，第二传动轴穿设在第三支撑板和第四支撑板上， 电机设置在底架的底端，且电机的输出端与第一传动轴连接，第一皮带轮设置在第一支撑板上，第二皮带轮设置在第三支撑板上，第一皮带轮与第二皮带轮之间通过同步带连接，第一网格和第二网格设置在水箱内，第一偏心凸轮偏心穿设在第一传动轴上，第一连接杆的一端与第一网格连接，第一连接杆的另一端穿过水箱与第一偏心凸轮转动连接，第二偏心凸轮偏心穿设在第二传动轴上，第二连接杆的一端与第二网格连接，第二连接杆的另一端穿过水箱与第二偏心凸轮转动连接。本发明与现有技术相比具有以下效果1.本发明的实验系统简单，使用液体进行实验，体积小，结构简单。2.本发明的电机通过变速的方式可以改变网格振荡的频率，从而改变强迫各向同性湍流的强度，从而在不同工况下进行实验。3.本发明的第一偏心凸轮、 第二偏心凸轮、第一连接杆、第二连接杆、第一网格和第二网格之间均是固定连接，且均具有一定的刚度，有效的保证了振荡频率的稳定性。4.本发明使用两个相同的偏心凸轮实现第一网格和第二网格的往复运动，保证往复运动行程相同、对称，实现强迫各向同性湍流。5.本发明使用同步带传动，实现了第一传动轴和第二传动轴转动的同步性，从而保证了第一网格和第二网格运动的同步性。
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种强迫各向同性湍流实验装置包括底架1和水箱2，水箱2设置在底架1上，所述强迫各向同性湍流实验装置还包括电机3、支撑架4、第一皮带轮5、第二皮带轮6、同步带7、第一传动轴8、第二传动轴 9、第一偏心凸轮10、第二偏心凸轮11、第一网格12、第二网格13、第一连接杆14、第二连接杆15、第一支撑板16、第二支撑板17、第三支撑板18和第四支撑板19，支撑架4设置在水箱2上，水箱2的外壁上部开有进水口 2-1，水箱2的外壁下部开有出水口 2-2，第一支撑板 16和第二支撑板17并列设置在底架1的底端，第三支撑板18和第四支撑板19并列设置在支撑架4的上端，第一传动轴8穿设在第一支撑板16和第二支撑板17上，第二传动轴9穿设在第三支撑板18和第四支撑板19上，电机3设置在底架1的底端，且电机3的输出端与第一传动轴8连接，第一皮带轮5设置在第一支撑板16上，第二皮带轮6设置在第三支撑板18上，第一皮带轮5与第二皮带轮6之间通过同步带7连接，第一网格12和第二网格13 设置在水箱2内，第一偏心凸轮10偏心穿设在第一传动轴8上，第一连接杆14的一端与第一网格12连接，第一连接杆14的另一端穿过水箱2与第一偏心凸轮10转动连接，第二偏心凸轮11偏心穿设在第二传动轴9上，第二连接杆15的一端与第二网格13连接，第二连接杆15的另一端穿过水箱2与第二偏心凸轮11转动连接。本实施方式的第一偏心凸轮10与第二偏心凸轮11偏心方向相反，电机3转动通过同步带7将带动第一传动轴8和第二传动轴9同步转动，通过偏心凸轮转化为第一连接杆14与第二连接杆15的竖直方向运动，且运动方向相反，第一连接杆14与第二连接杆15 带动第一个网格12和第二网格13总是做相反方向的运动，随着电机3转速的不同，达到不同的振荡频率。
具体实施方式
二 结合图1说明本实施方式，本实施方式的水箱3为有机玻璃水箱。如此设置，水箱体为透明有机玻璃，方便进行观察，应用先进的激光多普勒测速仪和粒子图像测速仪等实验仪器，在不影响流场的情况下，对水箱内流体强迫各向同性湍流现象进行观察和测量。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图1说明本实施方式，本实施方式的网格5为正方形，网格 5上开有多个正方形的湍流口。如此设置，便于实现和完成强迫各向同性湍流的实验现象。 其它组成和连接关系与具体实施方式
一或二相同。
权利要求
1.一种强迫各向同性湍流实验装置，它包括底架⑴和水箱O)，水箱⑵设置在底架(1)上，其特征在于所述强迫各向同性湍流实验装置还包括电机(3)、支撑架、第一皮带轮(5)、第二皮带轮(6)、同步带(7)、第一传动轴(8)、第二传动轴(9)、第一偏心凸轮(10)、第二偏心凸轮(11)、第一网格(12)、第二网格(13)、第一连接杆(14)、第二连接杆 (15)、第一支撑板(16)、第二支撑板(17)、第三支撑板(18)和第四支撑板(19)，支撑架(4) 设置在水箱(2)上，水箱O)的外壁上部开有进水口 0-1)，水箱O)的外壁下部开有出水口 0-2)，第一支撑板(16)和第二支撑板(17)并列设置在底架(1)的底端，第三支撑板 (18)和第四支撑板(19)并列设置在支撑架的上端，第一传动轴(8)穿设在第一支撑板(16)和第二支撑板(17)上，第二传动轴(9)穿设在第三支撑板(18)和第四支撑板(19) 上，电机C3)设置在底架(1)的底端，且电机(3)的输出端与第一传动轴(8)连接，第一皮带轮( 设置在第一支撑板(16)上，第二皮带轮(6)设置在第三支撑板(18)上，第一皮带轮(5)与第二皮带轮(6)之间通过同步带(7)连接，第一网格(12)和第二网格(13)设置在水箱O)内，第一偏心凸轮(10)偏心穿设在第一传动轴(8)上，第一连接杆(14)的一端与第一网格(1 连接，第一连接杆(14)的另一端穿过水箱( 与第一偏心凸轮(10)转动连接，第二偏心凸轮(11)偏心穿设在第二传动轴(9)上，第二连接杆(1 的一端与第二网格(1 连接，第二连接杆(1 的另一端穿过水箱( 与第二偏心凸轮(11)转动连接。
2.根据权利要求1所述一种强迫各向同性湍流实验装置，其特征在于水箱(2)为有机玻璃水箱。
3.根据权利要求1或2所述一种强迫各向同性湍流实验装置，其特征在于网格(5)为正方形，网格(5)上开有多个正方形的湍流口。
全文摘要
一种强迫各向同性湍流实验装置，它涉及一种湍流实验装置。本发明解决了现有实验装置存在实验系统复杂、测量不方便及无法用于液体实验的问题。本发明的电机设置在底架的底端，第一皮带轮设置在第一支撑板上，第二皮带轮设置在第三支撑板上，第一皮带轮与第二皮带轮之间通过同步带连接，第一偏心凸轮偏心穿设在第一传动轴上，第一连接杆的一端与第一网格连接，第一连接杆的另一端穿过水箱与第一偏心凸轮转动连接，第二偏心凸轮偏心穿设在第二传动轴上，第二连接杆的一端与第二网格连接，第二连接杆的另一端穿过水箱与第二偏心凸轮转动连接。本发明适用于强迫各向同性湍流实验中。
文档编号G01M10/00GK102435416SQ20111028207
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月21日 优先权日2011年9月21日
发明者张红娜, 徐鸿鹏, 李凤臣, 李小斌, 蔡伟华, 阳倦成 申请人:哈尔滨工业大学