[其他]閃頻光導(dǎo)渦量計(jì)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86207493
• 申請(qǐng)日: 1986-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN86207493U
• 公開（公告）日: 1987-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林星山;寧晃;汪鑄;王鑄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N11/14
• 分類號(hào): G01N11/14;G01P3/40;G01P5/06
• 代理公司: 北京第九專利代理事務(wù)所
• 代理人: 王家印,王志敏

本實(shí)用新型屬于流體中渦流測(cè)量?jī)x器。

在現(xiàn)代科學(xué)研究和生產(chǎn)建設(shè)中，經(jīng)常遇到與流體流動(dòng)中渦流有關(guān)的問題，如燃?xì)廨啓C(jī)械中的火焰穩(wěn)定器的最佳形式；艦船及潛艇的整形減阻及噪音；高樓群間的旋風(fēng)走向；橋墩下游的尾流及大跨度橋梁在強(qiáng)風(fēng)中的振動(dòng)問題等都與流體流經(jīng)障礙物后形成的迴流區(qū)內(nèi)旋渦的生成、發(fā)展及旋渦的穩(wěn)定有關(guān)。要研究這些問題，就要確定迴流區(qū)內(nèi)流體的渦量。以前缺乏直接測(cè)量的儀器，只好用測(cè)量迴流區(qū)內(nèi)速度場(chǎng)或通過數(shù)值計(jì)算的方法來間接地確定。由于流體流經(jīng)形狀復(fù)雜的物體后形成的迴流區(qū)速度場(chǎng)的測(cè)定是很困難的。用數(shù)值計(jì)算時(shí)邊界的渦量值也很難確定，特別是計(jì)算時(shí)必須依賴湍流模型，而當(dāng)今流行的湍流模型本身的正確性還需檢驗(yàn)，所以此二種間接的方法很難在實(shí)際中應(yīng)用。

本實(shí)用新型、提供一種能直接測(cè)得迴流區(qū)渦量分布的渦量計(jì)，為驗(yàn)證各種湍流理論，提高流體機(jī)械的效率，解決建筑物穩(wěn)定性等問題提供直接的依據(jù)。

圖1是本實(shí)用新型工作框圖，其中1.測(cè)渦風(fēng)輪，2.測(cè)桿，3.光電轉(zhuǎn)換器，4.放大器，5.脈沖計(jì)數(shù)器，6.激光器，7.光導(dǎo)纖維。

圖2是圖1中測(cè)渦風(fēng)輪（1）與測(cè)桿（2）的結(jié)構(gòu)方案圖。其中：1.葉片，2.軸套，3.軸，4.軸承，5.連接板，6.測(cè)桿，7.光導(dǎo)纖維。

圖3是測(cè)渦風(fēng)輪的葉片和軸套的結(jié)構(gòu)方案圖。其中s表面是反射面，h是測(cè)渦風(fēng)輪的徑向高度，L是葉片的寬度，a是葉片厚度，b是軸套的寬度，φ₁是軸套的內(nèi)徑，φ₂是軸套的外徑。

圖4是圖1中所說的測(cè)桿（2）與光導(dǎo)纖維（7）與測(cè)渦風(fēng)輪（1）的結(jié)構(gòu)方案圖。其中1.表示光導(dǎo)纖維的光信號(hào)輸出股，2.表示光導(dǎo)纖維的光信號(hào)輸入股，3.測(cè)桿外套，4.測(cè)渦風(fēng)輪。

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施所測(cè)的渦量分布圖，它是火焰穩(wěn)定器垂直對(duì)稱面上高度為15毫米時(shí)，渦量沿迴流區(qū)長(zhǎng)度的分布。

本實(shí)用新型的工作過程：如圖1所示，將測(cè)渦風(fēng)輪（1）置放在流場(chǎng)的被測(cè)座標(biāo)點(diǎn)，在該點(diǎn)渦流帶動(dòng)下測(cè)渦風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。激光器（6）發(fā)出的激光信號(hào)，通過光導(dǎo)纖維（7）的輸入股射向測(cè)渦風(fēng)輪（1）的反射面s（見圖3中2所示）。旋轉(zhuǎn)著的測(cè)渦風(fēng)輪的葉片將由光導(dǎo)纖維射來的連續(xù)光信號(hào)，反射成脈沖光信號(hào)，并射向光導(dǎo)纖維，光導(dǎo)纖維的輸出股（見圖3中1所示）將反射回的脈沖光信號(hào)送入光電轉(zhuǎn)換器（3），光電轉(zhuǎn)換器（3）將脈沖光信號(hào)變成脈沖電信號(hào)，并轉(zhuǎn)送到放大器（4）進(jìn)行放大，經(jīng)放大了的電信號(hào)送入脈沖計(jì)數(shù)器（5）進(jìn)行記錄，或?qū)⒚}沖光信號(hào)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，這樣就可以得到被測(cè)點(diǎn)的渦量。

本實(shí)用新型使用時(shí)可以配有三維坐標(biāo)架和微機(jī)的位置記錄程序，這樣在各種復(fù)雜的三維渦量場(chǎng)中對(duì)所需測(cè)量的各點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，而得整個(gè)場(chǎng)的渦量分布。

為了保證在各種姿態(tài)下光信號(hào)的可靠傳輸，本實(shí)用新型圖1所示的測(cè)渦風(fēng)輪（1）與測(cè)桿（2）和光導(dǎo)纖維（7）做成整體，如圖2所示的結(jié)構(gòu)，這樣可以保證不論測(cè)量那一點(diǎn)時(shí)，可以使光信號(hào)準(zhǔn)確的投射到葉片的反射面上，同時(shí)葉片的反射光線也可以準(zhǔn)確的投射回光導(dǎo)纖維的接收端，正確無誤傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換器（圖1中3所示）上。

為了得到較好的靈敏度，本實(shí)用新型的測(cè)渦風(fēng)輪，制做的輕而小，且摩擦力小。本實(shí)用新型的測(cè)渦風(fēng)輪的葉片（圖2－1）可以是2～6個(gè)，其材料可以是鋁合金，銅合金，或鐵合金也可以是硬塑料的，在葉片的反射面s（圖3所示）可以鍍上一層銀膜，以便增加反射光的強(qiáng)度。葉片的尺寸應(yīng)盡量的小，以便減少對(duì)流場(chǎng)的干擾，圖3所示的各種尺寸，葉片長(zhǎng)度可以是2～10毫米，寬度可以是2－10毫米，厚度可以是0.3～0.6毫米。為了減少摩擦力本實(shí)用新型的軸承，可以用耐磨合金，也可以用寶石做成。

本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)舉例選用，氦氖激光器，JH801型數(shù)字頻率計(jì)，普通二級(jí)放大器，普通光電轉(zhuǎn)換器，IBM－微機(jī)，NSA－671－20型繪圖機(jī)和自制的測(cè)渦風(fēng)輪，測(cè)桿組成全部測(cè)量系統(tǒng)。其中測(cè)渦風(fēng)輪是有四個(gè)葉片，葉片長(zhǎng)度為5毫米，寬度為4毫米，厚度為0.5毫米，葉片與軸套為整體鋁合金制成，在葉片的反射面上鍍銀為反射層，經(jīng)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理后所得曲線如圖5所示。