一种用于风桌实验的组合式piv示踪粒子施放器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于风桌实验的组合式PIV示踪粒子施放器，其特征在于：它包括一安放架、一圆柱形罐体、一密封圆形通道、一可伸缩性软管和一刚性支棍；安放架上设置圆柱形罐体，圆柱形罐体的顶端密封连接内部设置有风机的密封圆形通道，密封圆形通道的顶端密封连接可伸缩性软管的底端，可伸缩性软管的顶端连接刚性支棍的一端；安装架为由上至下依次设置的示踪烟雾通道层、可移动式燃烧平台层、安放支架底板层和若干支架组成的框架；示踪烟雾通道层上具有若干与圆柱形罐体相连通的布烟孔，可移动式燃烧平台层上具有与示踪烟雾通道层上的布烟孔一一对应的燃香孔，安放支架底板层为两个移动板。本发明结构简单、成本低、便于拆装和操作简便。本发明可以广泛用于PIV测试系统中的空气示踪领域。
【专利说明】—种用于风桌实验的组合式Piv示踪粒子施放器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种示踪粒子施放器，特别是关于一种用于风桌实验的组合式PIV(Particle Image Velocimetry,粒子图像测速法)示踪粒子施放器。
【背景技术】
[0002]“风桌实验”这一概念是由丹麦Bygholm动物科学研究中心提出的，最早用于模拟测试屠宰场建筑的风场实验，目前仅在丹麦投入使用过。风桌实验台是一个低速，开口循环的小型风洞，由轴流风机、变频器、风桌平面以及垂直于平面的壁面组成的一个具有稳定流场的开式风桌实验台。在风桌的气流稳定区域内安放建筑模型就可以进行风桌模拟实验。风桌实验台搭建简便、占地小，利用风桌实验台可以非常方便、经济地模拟自然风对建筑物通风的影响，进行各种进风口、排风口的气流组织实验，从而取得比较接近实际的实验结果。在实验中所得的数据与结论都十分符合真实流场的情况，因此有效论证了风桌实验的可行性与可靠性。对于建筑模型的风场实验，风桌实验以其低成本的优势代替了风洞实验，但是风桌实验在测试技术以及测试数据的精确度仍然有待提高。
[0003]随着计算机及图像处理技术的发展，PIV得到广泛使用。PIV测速可以通过测量示踪粒子在已知极短时间间隔内的位移来间接地测量流场的瞬态速度分布。PIV测速法的关键在于示踪粒子。目前现有的Piv测试中，有应用于油田动态监测采用的液态示踪粒子，有用于临床医药的采用高分子纳米材料的示踪粒子，也有采用覆膜技术的淀粉、花粉颗粒作为风洞实验的示踪粒子，还有针对机械特殊部位采用的PIV测试装置，但是，用于风桌实验Piv测试的示踪粒子及其施放器还没有相关的研究报道。现有的PIV测试技术中采用的示踪粒子操作起来技术难度大，施放器的结构复杂，成本高。因此，有必要设计一种用于风桌实验PIV测试使用的操作简便的示踪粒子施放器。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单、便于拆装、成本低和操作简单的用于风桌实验的组合式PIV示踪粒子施放器，并且可以便捷的将示踪粒子施放在需要进行PIV测试的区域，以便进行局部或者微环境的PIV测试。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种用于风桌实验的组合式PIV示踪粒子施放器，其特征在于:它包括一安放架、一圆柱形罐体、一密封圆形通道、一可伸缩性软管和一刚性支棍；所述安放架上设置所述圆柱形罐体，所述圆柱形罐体的顶端密封连接内部设置有风机的所述密封圆形通道，所述密封圆形通道的顶端密封连接所述可伸缩性软管的底端，所述可伸缩性软管的顶端连接所述刚性支棍的一端；所述安装架为由上至下依次设置的示踪烟雾通道层、可移动式燃烧平台层、安放支架底板层和若干支架组成的框架；所述示踪烟雾通道层上具有若干与所述圆柱形罐体相连通的布烟孔，所述可移动式燃烧平台层上具有与所述示踪烟雾通道层上的所述布烟孔一一对应的燃香孔，所述安放支架底板层为两个移动板。[0006]所述可伸缩性软管通过连接件连接所述刚性支棍。
[0007]所述风机为轴流风机。
[0008]所述圆柱形罐体的直径为160mm,高度为500mm,所述密封圆形通道的直径为74mm,高度为IOOmm ;所述圆柱形罐体和所述密封圆形通道壁厚为3mm,材料为薄壁金属。
[0009]所述安放架的尺寸为长320mm，宽160mm，高260mm ;所述示踪烟雾通道层与所述可移动式燃烧平台层之间的垂直距离为200mm，所述可移动式燃烧平台层和所述安放支架底板层之间的垂直距离为50mm。
[0010]所述示踪烟雾通道层上具有两个并列设置且等圆的圆形布烟板，所述布烟孔均匀分布在所述布烟板上，且所述布烟板直径为160mm，每一所述布烟板上的所述布烟孔数目为21个，直径为20mm。
[0011]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本发明由于采用安放架上部设置密封连通的圆柱形罐体，罐体密封连接密封圆形通道，密封圆形通道密封连接可伸缩性软管，可伸缩性软管连接刚性支棍，整体结构较为简单，且各部件之间组装便捷、拆装方便。安装架分为两侧，均可用于燃烧作为示踪粒子的艾草香，一侧艾草香燃尽之前既可以采用移动安装架中可移动式燃烧平台层又可以将设备移动到另一侧，以实现不间断提供示踪粒子。安放架、圆柱形罐体和密封圆形通道均采用金属，成本低廉。2、本发明采用可伸缩性软管，因此可以根据实验过程中的实际需要将可伸缩性软管拉长、缩短或弯曲，操作十分灵活，方便快捷的将示踪粒子施放在待测区域。3、本发明以艾草香燃烧产生的烟雾作为示踪粒子，艾草香燃烧产生的烟雾粒径位于几微米至几十微米之间，符合PIV示踪粒子粒径的范围。在市面上可以轻易获得价格低廉的艾草香，因此本发明采用的示踪粒子成本也较低。本发明可以广泛用于PIV测试系统中的空气示踪领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构示意图
[0013]图2是本发明的安放架俯视图
[0014]图3是本发明的安放架正视图
[0015]图4是采用本发明实验得到的PIV示踪粒子成像示意图【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0017]如图1所示，本发明包括安放架1、圆柱形罐体2、密封圆形通道3、可伸缩性软管4和刚性支棍5。
[0018]安放架I上设置圆柱形罐体2，圆柱形罐体2的顶端密封连接内部设置有风机6的密封圆形通道3，密封圆形通道3的顶端密封连接可伸缩性软管4的底端，可伸缩性软管4的顶端通过连接件7连接刚性支棍5的一端。其中，密封圆形通道3外设置有用于控制风机6运转的直流电源8，此为常规设置，故不再详述。
[0019]如图2、3所示，安装架I为由上至下依次设置的示踪烟雾通道层11、可移动式燃烧平台层12、安放支架底板层13和若干支架组成的长方体框架。示踪烟雾通道层11上具有两个并列设置且等圆的圆形布烟板111，每一布烟板111上均匀分布若干布烟孔112。可移动式燃烧平台层12为两个移动板，可移动式燃烧平台层12上均匀分布若干燃香孔，且燃香孔与示踪烟雾通道层11上的布烟孔112 —一对应。安放支架底板层13为两个移动板。
[0020]上述实施例中，安放架I的尺寸为长320mm，宽160mm，高260mm。示踪烟雾通道层11与可移动式燃烧平台层12之间的垂直距离为200mm，可移动式燃烧平台层12和安放支架底板层13之间的垂直距离为50mm。布烟板111直径为160mm，布烟板111上布烟孔112的数目为21个,布烟孔112直径为20mm。
[0021 ] 上述实施例中，风机6为轴流风机。
[0022]上述实施例中，圆柱形罐体2直径为160mm，高度为500mm，密封圆形通道3直径为74mm,高度为100mm。圆柱形罐体2和密封圆形通道3壁厚为3mm,材料为薄壁金属。
[0023]本发明工作时:
[0024]I)将点燃的若干艾草香插到可移动式燃烧平台层12 —侧的燃香孔内，艾草香的燃烧数量根据实验中需要烟雾的浓度确定(本发明采用艾草香燃烧产生的烟雾作为示踪粒子)；
[0025]2)将圆柱形罐体2放置在设置有艾草香燃烧的一侧的示踪烟雾通道层11上，使得艾草香燃烧产生的示踪粒子得以全部进入到圆柱形罐体2内；
[0026]3)打开密封圆形通道3上控制风机6运转的直流电源8，利用风机6的压力使得示踪粒子均匀通过示踪烟雾通道层11输送到圆柱形罐体2和可伸缩性软管4内；
[0027]4)根据PIV实验测试区域的需要，实验人员手持刚性支棍5调节可伸缩性软管4的位置，使得可伸缩性软管4顶部出口位置对准PIV实验待测试区域，施放其内的示踪粒子，之后固定刚性支棍5，实验过程中可以根据实际需要将可伸缩性软管4拉长、缩短或弯曲；
[0028]5)当可移动式燃烧平台层12 —侧的艾草香即将燃尽时，将点燃的若干艾草香插到可移动式燃烧平台层12另一侧的燃香孔内，替换即将燃尽的一侧，之后重复步骤I)?4)，以实现本发明不间断施放示踪粒子，艾草香燃烧的灰烬掉落在安放支架底板层13上，之后集中清理。
[0029]上述实施例中，步骤5)中，还可以将密封圆柱形罐体2、密封圆形通道3和密封连接的可伸缩性软管4 一并移动到可移动式燃烧平台层12另一侧，重复步骤4)，以实现本发明不间断施放示踪粒子。
[0030]如图4所示，在采用本发明实验得到的PIV示踪粒子成像示意图中，白色部分代表本发明施放的示踪粒子所体现的空气的湍流气流组织形式，由图中可以看出示踪粒子与空气的跟随性较好，而且白色湍流气流的组织形式可以测得流场的速度分布。
[0031]上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
【权利要求】
1.一种用于风桌实验的组合式PIV示踪粒子施放器，其特征在于:它包括一安放架、一圆柱形罐体、一密封圆形通道、一可伸缩性软管和一刚性支棍； 所述安放架上设置所述圆柱形罐体，所述圆柱形罐体的顶端密封连接内部设置有风机的所述密封圆形通道，所述密封圆形通道的顶端密封连接所述可伸缩性软管的底端，所述可伸缩性软管的顶端连接所述刚性支棍的一端； 所述安装架为由上至下依次设置的示踪烟雾通道层、可移动式燃烧平台层、安放支架底板层和若干支架组成的框架；所述示踪烟雾通道层上具有若干与所述圆柱形罐体相连通的布烟孔，所述可移动式燃烧平台层上具有与所述示踪烟雾通道层上的所述布烟孔一一对应的燃香孔，所述安放支架底板层为两个移动板。
2.如权利要求1所述的一种用于风桌实验的组合式PIV示踪粒子施放器，其特征在于:所述可伸缩性软管通过连接件连接所述刚性支棍。
3.如权利要求1所述的一种用于风桌实验的组合式PIV示踪粒子施放器，其特征在于:所述风机为轴流风机。
4.如权利要求2所述的一种用于风桌实验的组合式PIV示踪粒子施放器，其特征在于:所述风机为轴流风机。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种用于风桌实验的组合式PIV示踪粒子施放器，其特征在于:所述圆柱形罐体的直径为160_，高度为500_，所述密封圆形通道的直径为74mm,高度为100_ ;所述圆柱形罐体和所述密封圆形通道壁厚为3mm,材料为薄壁金属。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种用于风桌实验的组合式PIV示踪粒子施放器，其特征在于:所述安放架的尺寸为长320_，宽160_，高260_ ;所述示踪烟雾通道层与所述可移动式燃烧平台层之间的垂直距离为200mm，所述可移动式燃烧平台层和所述安放支架底板层之间的垂直距离为50mm。
7.如权利要求5所述的一种用于风桌实验的组合式PIV示踪粒子施放器，其特征在于:所述安放架的尺寸为长320_，宽160_，高260_ ;所述示踪烟雾通道层与所述可移动式燃烧平台层之间的垂直距离为200mm，所述可移动式燃烧平台层和所述安放支架底板层之间的垂直距离为50mm。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种用于风桌实验的组合式PIV示踪粒子施放器，其特征在于:所述示踪烟雾通道层上具有两个并列设置且等圆的圆形布烟板，所述布烟孔均匀分布在所述布烟板上，且所述布烟板直径为160mm，每一所述布烟板上的所述布烟孔数目为21个,直径为20mm。
9.如权利要求5所述的一种用于风桌实验的组合式PIV示踪粒子施放器，其特征在于:所述示踪烟雾通道层上具有两个并列设置且等圆的圆形布烟板，所述布烟孔均匀分布在所述布烟板上，且所述布烟板直径为160mm，每一所述布烟板上的所述布烟孔数目为21个，直径为20mm。
10.如权利要求6所述的一种用于风桌实验的组合式PIV示踪粒子施放器，其特征在于:所述示踪烟雾通道层上具有两个并列设置且等圆的圆形布烟板，所述布烟孔均匀分布在所述布烟板上，且所述布烟板直径为160mm，每一所述布烟板上的所述布烟孔数目为21个，直径为20mm。
【文档编号】G01M9/00GK103728115SQ201410014359
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】丁涛, 施正香, 訾海, 刘志伟, 李保明, 王朝元, 邓书辉 申请人:中国农业大学