技术领域本发明属于旋转机械设备领域，涉及旋转机械叶片设计，具体涉及一种旋转翼型实验装置。
背景技术：
作为通用机械的一种，旋转机械广泛的应用于钢铁、水泥、石油石化和建筑通风排水等行业，使用量巨大，同时也消耗着大量的能源。因此，提升旋转机械的效率能够获得非常可观的经济和社会效益。对于叶轮内流动运动，采用旋转坐标系对研究是便利的。旋转坐标系与惯性存在关联，在定轴、定转速的基本方程中增加了科氏力项和向心加速度项。直接对叶轮进行整体研究，难度较大。传统的研究方法往往是不考虑叶片旋转的作用与曲率的影响，采用平板近似方法得出叶片边界层。由于旋转机械叶片转速较高，不考虑旋转引起的科氏力与离心力会产生较大误差。但是由于旋转机械结构复杂，在整机设计中考虑叶片的旋转对叶片边界层的影响难度较大，并且相关的旋转边界层理论亦不成熟。为了得到较高的运行效率，现今的旋转机械大多采用翼型为叶片形状，而用于研究旋转翼型的实验装置在年内也几乎为空白。当今社会，人们越来越重视节能减排，节约能源。旋转机械应用广泛，大量消耗能源，急需进行优化设计。传统的优化方法由于叶片边界层理论的缺乏具有较大的限制，新的优化方法必须得到理论支撑。数值计算的精度受湍流、转捩模型的制约，从基础领域研究进展来看，至少在短期内应该仍是比较难攻克的问题。因此，涉及具体工程应用时，实验验证具有重要性与必要性。针对叶轮内流动运动的特点，旋转引起的科氏力与离心力的影响越来越被研究人员所重视。所以设计配套的关于旋转机械的实验装置十分必要。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有关于旋转机械的叶片研究技术的不足，设计一种旋转翼型实验装置，配合PIV技术，对翼型旋转边界层的理论研究提供实验支持。本实验装置涉及的雷诺数Re为：Re=ρ·v·dμ---(1)]]>其中，ρ流体密度，由于此实验装置的研究范围属于不可压缩流体，因此ρ为恒值；v为流体速度。d为一特征长度，例如流体流过圆形管道，则d为管道的当量直径，本实验中d为翼型弦长。μ为流体的动力黏性系数。雷诺数是判别流动特性的依据，例如在管流中，雷诺数小于2300的流动是层流，Re＝2300～4000为过渡状态，雷诺数大于4000时的是湍流。利用本实验装置可以在不同雷诺数情况下观察旋转中翼型周围的流体流动情况。该装置通过调节机翼旋转速度与机翼旋转角度配合PIV技术，多角度对旋转翼型附近的流场进行观察研究，包括其边界层的研究。一种关于旋转翼型设备的实验装置，包括水箱、固定支架、旋转结构、主圆盘和可拆卸圆环；固定支架与水箱分离，旋转结构位于固定支架上；所述固定支架包括四根固定杆和四根支撑杆，四根固定杆垂直固定在水平面上，四根支撑杆连接四根固定杆构成一个矩形架；矩形架设有多根移动杆，移动杆与矩形架的其中两根支撑杆垂直，移动杆能在与其垂直的两根支撑杆上自由滑动，四根固定杆的高度可调；所述固定支架长宽大于水箱，不与水箱直接接触；旋转结构包括电机、传动轴和翼型固定装置；传动轴连接电机和翼型固定装置。传动轴可调节翼型固定装置的高度；可调节翼型固定装置与传动轴垂直，可调节翼型固定装置上开有多个安装孔，通过更换翼型固定装置上不同位置的安装孔，改变翼型旋转半径；翼型通过攻角调节装置与固定装置上的安装孔固定连接；电机设置在移动杆上，电机可沿与移动杆垂直的支撑杆的长度方向自由滑动；上侧主圆盘通过螺栓和螺柱固定在移动杆上，下侧主圆盘通过螺栓和螺柱设置在水箱底部；上侧主圆盘、下侧主圆盘与传递轴同轴设置，翼型设置在上下侧主圆盘之间；上下侧主圆盘外侧设有可拆卸的圆环。所述的水箱外侧设有照相机。操作实验装置的具体步骤比较简单，首先选择确定的翼型，固定好翼型并且调节好设定的攻角；然后确定水箱内流体类型，一般建议水箱内装满水，根据研究需要的雷诺数确定电机转速；布置PIV系统；最后开启电机，当翼型稳定旋转后，通过PIV系统记录实验数据。有益效果：该实验装置能够针对翼型的旋转效应进行实验观察，对翼型旋转边界层的理论研究提供实验支持，对于基础理论研究十分有益。该实验装置可以通过调节电机转速来实现翼型在不同转速下的实验研究，可以根据研究需要更换不同的翼型，可根据不同实验研究需求调节翼型攻角与叶片旋转半径，可以调节改变上下圆盘的间距与圆盘直径，可以调节实验相关参数从而得到需要的不同流体雷诺数的实验环境。固定翼型的固定支架与水箱分离，可以避免水箱振动而影响实验结果，即避免由于电机转动而产生的振动作用带动水箱振动，避免由此产生的实验误差。可根据不同实验研究需求调节翼型在水箱中的位置与翼型在水箱中的深度。综上所述，该实验装置具有高度灵活性，满足相关研究的不同的实验需求。附图说明图1为实验装置机构示意图；图2为旋转结构示意图；图3为翼型固定、调节装置；图4为可变直径圆盘示意图。具体实施方式该装置通过调节机翼旋转速度与机翼旋转角度配合PIV技术，多角度对旋转翼型附近的流场进行观察研究，包括其边界层的研究。假设实验装置处于恒温环境，当水箱中的流体确定时，流体的密度ρ与动力黏性系数μ为恒值。实验中所用的翼型确定时，翼型弦长d大小也为恒值。此时雷诺数Re仅由流体速度v决定，而流体速度v与翼型旋转速度有关，由于翼型壁面的无滑移边界条件，在本实验中可以认为于翼型壁面处的流体速度为翼型旋转的线速度。假设实验装置处于恒温环境，当水箱中的流体种类确定时，则本实验的雷诺数Re仅由翼型旋转速度决定。利用本实验装置可以通过调节电机转速在不同翼型旋转速度观察不同雷诺数情况下翼型周围的流体流动情况,为研究旋转翼型的边界层理论给予实验支持。下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。如图1、图2所示，一种关于旋转翼型设备的实验装置，其特征在于：包括水箱1、固定支架2、旋转结构3、照相机8、主圆盘7和可拆卸圆环4；固定支架2与水箱1分离，旋转结构3位于固定支架2上；所述固定支架2包括四根固定杆和四根支撑杆，四根固定杆垂直固定在水平面上，四根支撑杆连接四根固定杆构成一个矩形架2-1；矩形架2-1设有多根移动杆2-2，移动杆2-2与矩形架2-1的其中两根支撑杆垂直，移动杆2-2能在与其垂直的两根支撑杆上自由滑动，四根固定杆的高度可调；所述固定支架2长宽大于水箱1，不与水箱直接接触；如图3所示，旋转结构3包括电机3-1、传动轴3-2和翼型固定装置3-3；传动轴3-2连接电机3-1和翼型固定装置3-3。传动轴3-2可调节翼型固定装置3-3的高度；可调节翼型固定装置与传动轴3-2垂直，可调节翼型固定装置上开有多个安装孔，通过更换翼型固定装置3-3上不同位置的安装孔，改变翼型旋转半径；，翼型6通过攻角调节装置与固定装置3-3上的安装孔固定连接；电机3-1设置在移动杆上，电机3-1可沿与移动杆垂直的支撑杆的长度方向自由滑动；如图4所示，上侧主圆盘通过螺栓和螺柱固定在移动杆上，下侧主圆盘通过螺栓和螺柱设置在水箱底部；上侧主圆盘、下侧主圆盘与传递轴同轴设置，翼型设置在上下侧主圆盘之间；上下侧主圆盘外侧设有可拆卸的圆环4。所述的水箱外侧设有照相机。操作实验装置的具体步骤包括：1选择确定的翼型，根据需要的旋转半径固定好翼型并且调节好需要的叶片攻角；2根据叶片弦长与攻角确定实验需要的上下圆盘直径，然后安装符合实验需求的上下圆环；3根据叶片沿展向长度确定上下圆盘的间距，通过可升降圆盘固定装置调节下圆盘在水箱中的位置使上下圆盘的间距满足实验需求；4确定水箱内流体类型，一般建议水箱内装满水，然后根据研究需要的雷诺数确定电机转速；5布置PIV系统；6启动电机，当翼型稳定旋转后，通过PIV系统记录实验数据。其中PIV测量基本步骤为：1开启系统，检查激光、CCD照相机、软件启动是否正常；2预估测试区域的主流速度(根据电机转速)；3设定两脉冲时间间隔和脉冲延迟时间；4加入示踪粒子；5采集图像，实现跨帧测量；6得到一定结果后。调节光片参数、照相机放大率、光圈和粒子浓度等参数提供图像质量；7调试结束后，采集实验数据，拍摄标尺图像，进行后处理。