适用于垂直轴旋转流场的测试方法和装置与流程

本发明涉及旋转涡轮机械技术领域，特别是涉及一种适用于垂直轴旋转流场的测试方法和装置。

背景技术：

在旋转机械的研究中，常常需要对旋转条件下的流动进行测量。因此需要旋转流场实验台。但是，现有技术旋转机械研究中，对流动与换热测量的问题确是亟待要解决的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统技术存在的问题，提供一种适用于垂直轴旋转流场的测试方法和装置。具体的，在本公开中，为了解决旋转机械中的流动和换热测量的问题，本公开提出了适用于垂直轴旋转流场的测试方法，具体为，搭建配置有转盘平台的实验台，其中，实验台为多个元器件集成组成；通过垂直轴设计的实验台上集成的所述多个元器件完成测试设备的旋转流场的测试。

第一方面，本发明实施例提供了一种适用于垂直轴旋转流场的测试方法，所述方法包括：搭建配置有转盘平台的实验台，其中，所述实验台为多个元器件集成组成；通过垂直轴设计的所述实验台上集成的所述多个元器件完成测试设备的旋转流场的测试。

在其中一个实施例中，所述多个元器件包括：供气模块、动力模块、滑环引电模块、数据采集模块以及实验段模块。

在其中一个实施例中，所述供气模块用于提供具有预设流量与预设温度的气体，所述供气模块由涡旋气泵、冷却器、流量计以及旋转进气接头组成。

在其中一个实施例中，所述动力模块用于为实验台提供动力与测量实验台的转速，所述动力模块由直流电机以及皮带传动系统组成。

在其中一个实施例中，所述滑环引电模块用于将实验台的多个测试信号传输至地面，所述滑环引电模块由三个滑环组成，所述三个滑环为大电流滑环、usb滑环以及多路滑环。

在其中一个实施例中，所述数据采集模块被设置于转盘平台上，所述数据采集模块由温度采集模块、热线模块、piv测量模块以及热色液晶测温模块组成。

在其中一个实施例中，通过垂直轴设计的所述实验台的最大旋转半径为1m，通过垂直轴涉及的所述实验台的最大转速为500rpm。

第二方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面的适用于垂直轴旋转流场的测试方法。

第三方面，本发明实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面所述的方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种适用于垂直旋转流场的测试装置，所述装置包括：搭建模块，用于搭建配置有转盘平台的实验台，其中，所述实验台为多个元器件集成组成；测试模块，用于通过垂直轴设计的所述实验台上集成的所述多个元器件完成测试设备的旋转流场的测试。

本发明提供的一种适用于垂直轴旋转流场的测试方法和装置，搭建配置有转盘平台的实验台，其中，实验台为多个元器件集成组成；通过垂直轴设计的实验台上集成的多个元器件完成测试设备的旋转流场的测试。该方法利用垂直轴设计的实验台，并建有转盘平台达到便于安装测试设备的有益效果，与此同时，测试所用的实验台采用模块化设计，便于更换各个模块，实现实验台功能的扩展；进一步地，测试所用的实验台功能强大，可同时搭载piv，热线，热色液晶等进行流场和温度场的测量，具有测试的多功能性，且具有应用的高效性与易用性。

附图说明

图1为本发明一个实施例中的一种适用于垂直轴旋转流场的测试方法的步骤流程示意图；

图2为本发明一个实施例中的一种适用于垂直轴旋转流场的测试装置的结构示意图，以及

图3为本发明一个实施例中的一种适用于垂直轴旋转流场的测试装置的示例图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明适用于垂直轴旋转流场的测试方法和装置的具体实施方式进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为一个实施例中的一种适用于垂直轴旋转流场的测试方法的流程示意图。具体包括以下步骤：

步骤102，搭建配置有转盘平台的实验台，其中，实验台为多个元器件集成组成。需要说明的是，配置有转盘平台的实验台提高了测试设备安装的快捷性与易用性。

在一个实施例中，多个元器件包括：供气模块、动力模块、滑环引电模块、数据采集模块以及实验段模块。需要说明的是，供气模块、动力模块、滑环引电模块、数据采集模块以及实验段模块的数量至少为一个，且各个模块之间的工作互不干扰。

具体的，供气模块用于提供具有预设流量与预设温度的气体，供气模块由涡旋气泵、冷却器、流量计以及旋转进气接头组成。此外，供气模块可以通过更换旋转进气接头，实现进气路数的改变。由此，具有操作的易用性与灵活性。

进一步地，动力模块用于为实验台提供动力与测量实验台的转速，动力模块由直流电机以及皮带传动系统组成。此外，还需要说明的是，实验台动力模块，具有两个功能，其中一个是测量转速，一个是锁向。锁向的目的是让实验台可以在任意一个周向角度，即一周360°。触发一个信号，进而可以在指定的位置实现锁向的功能，该功能对于旋转实验台具有更加突出的易用性。例如将一些大型的测量设备，放置在地面，当旋转台旋转到预设的这个位置的时候，实现这个相位的测量。

更进一步地，需要说明的是，锁向功能的实现，采用了一套编码器以及fpga系统。具体的，编码器可采用旋转编码器，旋转编码器的功能是为锁相同步触发系统电路提供精确的旋转角度信息。旋转编码器提供三路(a、b、z)以方波脉冲的形式存在的信号，其中z信号为零位信号，旋转台旋转一周，z信号只能触发一次脉冲，a、b信号为角度增量信号，旋转台旋转一个刻线间距，a、b信号就会触发一次脉冲。脉冲信号通过电平比较和转换模块转换成fpga模块能够处理的电平形式。fpga系统主要由fpga模块组成，fpga模块主要有两个功能。其中，第一个功能是对a信号和b信号进行脉冲计数，当计数值等于预设的与测量相位对应的阈值时，通过控制ttl电平触发脉冲输出模块触发piv系统的时序控制单元。与测量相位对应的阈值是在上位机设置的，并且通过串口通信模块传输到fpga模块。fpga模块的第二个功能是计算触发piv系统瞬间的实验台转速并且通过串口通信模块传输到上位机。fpga模块计算转速的频率是20hz，即通过对每0.05s内接收到的脉冲数进行计数算出转速，但是只有触发信号生成的那个计算周期的转速才会输出到上位机。由于计算转速所需的相位精度为0.0038度，而时间精度约为0.02μs，可以推出转速测量精度高达0.0127rpm。

此外，滑环引电模块用于将实验台的多个测试信号传输至地面，滑环引电模块由三个滑环组成，三个滑环为大电流滑环、usb滑环以及多路滑环。数据采集模块被设置于转盘平台上，数据采集模块由温度采集模块、热线模块、piv测量模块以及热色液晶测温模块组成。实验段模块可以根据实验需求设计，随时更换。由此，提高了操作的易用性与灵活性。

步骤104，通过垂直轴设计的实验台上集成的多个元器件完成测试设备的旋转流场的测试。

需要说明的是，通过垂直轴设计的实验台的最大旋转半径为1m，通过垂直轴设计的实验台的最大转速为500rpm。

本发明提供的一种适用于垂直轴旋转流场的测试方法，搭建配置有转盘平台的实验台，其中，实验台为多个元器件集成组成；通过垂直轴设计的实验台上集成的多个元器件完成测试设备的旋转流场的测试。该方法利用垂直轴设计的实验台，并建有转盘平台达到便于安装测试设备的有益效果，与此同时，测试所用的实验台采用模块化设计，便于更换各个模块，实现实验台功能的扩展；进一步地，测试所用的实验台功能强大，可同时搭载piv，热线，热色液晶等进行流场和温度场的测量，具有测试的多功能性，且具有应用的高效性与易用性。

基于同一发明构思，还提供了一种适用于垂直旋转流场的测试装置。由于此装置解决问题的原理与前述一种适用于垂直旋转流场的测试方法相似，因此，该装置的实施可以按照前述方法的具体步骤实现，重复之处不再赘述。

如图2所示，为一个实施例中的一种适用于垂直旋转流场的测试装置的结构示意图。该适用于垂直旋转流场的测试装置10包括：搭建模块200和测试模块400。

其中，搭建模块200用于搭建配置有转盘平台的实验台，其中，实验台为多个元器件集成组成；测试模块400用于通过垂直轴设计的实验台上集成的多个元器件完成测试设备的旋转流场的测试。

为了进一步地理解并运用本公开提出的一种适用于垂直轴旋转流场的测试装置，进行以下示例。需要说明的是，本公开所保护的范围不限于以下示例。

如图3所示，实验台为垂直轴设计，设计最大旋转半径是1m，最大转速是500rpm。实验台具有转盘平台，方便测试设备的安装。

具体的，实验台整体采用模块化设计，由供气模块、动力模块、滑环引电模块、数据采集模块以及实验段模块组成。供气模块由涡旋气泵、冷却器、流量计以及旋转进气接头组成；可以提供流量可控，温度可控的气体；同时可以通过更换旋转进气接头，实现进气路数的改变；动力模块由直流电机以及皮带传动系组成，可以为实验台提供动力，同时可以测量转速；滑环引电模块由三个滑环组成，分别是大电流滑环、usb滑环以及多路滑环，可以满足实验台上的各个测试信号的传输；数据采集模块置于转盘平台上。其中，数据采集模块主要包括温度采集模块、热线模块、piv测量模块以及热色液晶测温模块。所有模块互不干扰，测量信号均通过滑环引电模块传输到地面；实验段模块可以根据实验需求设计，随时更换。本公开技术与现有技术相比，实验台采用垂直轴设计，并建有转盘平台，便于安装测试设备；实验台采用模块化设计，便于更换各个模块，实现实验台功能的扩展；实验台功能强大，可同时搭载piv，热线，热色液晶等进行流场和温度场的测量。

本发明提供的一种适用于垂直旋转流场的测试装置，首先通过搭建模块搭建配置有转盘平台的实验台，其中，实验台为多个元器件集成组成；再通过测试模块通过垂直轴设计的实验台上集成的多个元器件完成测试设备的旋转流场的测试。该装置利用垂直轴设计的实验台，并建有转盘平台达到便于安装测试设备的有益效果，与此同时，测试所用的实验台采用模块化设计，便于更换各个模块，实现实验台功能的扩展；进一步地，测试所用的实验台功能强大，可同时搭载piv，热线，热色液晶等进行流场和温度场的测量，具有测试的多功能性，且具有应用的高效性与易用性。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被图1中处理器执行。

本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品。当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述图1的方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。