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一種用于風桌實驗的組合式piv示蹤粒子施放器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于風桌實驗的組合式PIV示蹤粒子施放器，其特征在于：它包括一安放架、一圓柱形罐體、一密封圓形通道、一可伸縮性軟管和一剛性支棍；安放架上設置圓柱形罐體，圓柱形罐體的頂端密封連接內部設置有風機的密封圓形通道，密封圓形通道的頂端密封連接可伸縮性軟管的底端，可伸縮性軟管的頂端連接剛性支棍的一端；安裝架為由上至下依次設置的示蹤煙霧通道層、可移動式燃燒平臺層、安放支架底板層和若干支架組成的框架；示蹤煙霧通道層上具有若干與圓柱形罐體相連通的布煙孔，可移動式燃燒平臺層上具有與示蹤煙霧通道層上的布煙孔一一對應的燃香孔，安放支架底板層為兩個移動板。本發明結構簡單、成本低、便于拆裝和操作簡便。本發明可以廣泛用于PIV測試系統中的空氣示蹤領域。
【專利說明】—種用于風桌實驗的組合式Piv示蹤粒子施放器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種示蹤粒子施放器，特別是關于一種用于風桌實驗的組合式PIV(Particle Image Velocimetry,粒子圖像測速法)示蹤粒子施放器。
【背景技術】
[0002]“風桌實驗”這一概念是由丹麥Bygholm動物科學研究中心提出的，最早用于模擬測試屠宰場建筑的風場實驗，目前僅在丹麥投入使用過。風桌實驗臺是一個低速，開口循環的小型風洞，由軸流風機、變頻器、風桌平面以及垂直于平面的壁面組成的一個具有穩定流場的開式風桌實驗臺。在風桌的氣流穩定區域內安放建筑模型就可以進行風桌模擬實驗。風桌實驗臺搭建簡便、占地小，利用風桌實驗臺可以非常方便、經濟地模擬自然風對建筑物通風的影響，進行各種進風口、排風口的氣流組織實驗，從而取得比較接近實際的實驗結果。在實驗中所得的數據與結論都十分符合真實流場的情況，因此有效論證了風桌實驗的可行性與可靠性。對于建筑模型的風場實驗，風桌實驗以其低成本的優勢代替了風洞實驗，但是風桌實驗在測試技術以及測試數據的精確度仍然有待提高。
[0003]隨著計算機及圖像處理技術的發展，PIV得到廣泛使用。PIV測速可以通過測量示蹤粒子在已知極短時間間隔內的位移來間接地測量流場的瞬態速度分布。PIV測速法的關鍵在于示蹤粒子。目前現有的Piv測試中，有應用于油田動態監測采用的液態示蹤粒子，有用于臨床醫藥的采用高分子納米材料的示蹤粒子，也有采用覆膜技術的淀粉、花粉顆粒作為風洞實驗的示蹤粒子，還有針對機械特殊部位采用的PIV測試裝置，但是，用于風桌實驗Piv測試的示蹤粒子及其施放器還沒有相關的研究報道。現有的PIV測試技術中采用的示蹤粒子操作起來技術難度大，施放器的結構復雜，成本高。因此，有必要設計一種用于風桌實驗PIV測試使用的操作簡便的示蹤粒子施放器。

【發明內容】

[0004]針對上述問題，本發明的目的是提供一種結構簡單、便于拆裝、成本低和操作簡單的用于風桌實驗的組合式PIV示蹤粒子施放器，并且可以便捷的將示蹤粒子施放在需要進行PIV測試的區域，以便進行局部或者微環境的PIV測試。
[0005]為實現上述目的，本發明采取以下技術方案:一種用于風桌實驗的組合式PIV示蹤粒子施放器，其特征在于:它包括一安放架、一圓柱形罐體、一密封圓形通道、一可伸縮性軟管和一剛性支棍；所述安放架上設置所述圓柱形罐體，所述圓柱形罐體的頂端密封連接內部設置有風機的所述密封圓形通道，所述密封圓形通道的頂端密封連接所述可伸縮性軟管的底端，所述可伸縮性軟管的頂端連接所述剛性支棍的一端；所述安裝架為由上至下依次設置的示蹤煙霧通道層、可移動式燃燒平臺層、安放支架底板層和若干支架組成的框架；所述示蹤煙霧通道層上具有若干與所述圓柱形罐體相連通的布煙孔，所述可移動式燃燒平臺層上具有與所述示蹤煙霧通道層上的所述布煙孔一一對應的燃香孔，所述安放支架底板層為兩個移動板。[0006]所述可伸縮性軟管通過連接件連接所述剛性支棍。
[0007]所述風機為軸流風機。
[0008]所述圓柱形罐體的直徑為160mm,高度為500mm,所述密封圓形通道的直徑為74mm,高度為IOOmm ;所述圓柱形罐體和所述密封圓形通道壁厚為3mm,材料為薄壁金屬。
[0009]所述安放架的尺寸為長320mm，寬160mm，高260mm ;所述示蹤煙霧通道層與所述可移動式燃燒平臺層之間的垂直距離為200mm，所述可移動式燃燒平臺層和所述安放支架底板層之間的垂直距離為50mm。
[0010]所述示蹤煙霧通道層上具有兩個并列設置且等圓的圓形布煙板，所述布煙孔均勻分布在所述布煙板上，且所述布煙板直徑為160mm，每一所述布煙板上的所述布煙孔數目為21個，直徑為20mm。
[0011]本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點:1、本發明由于采用安放架上部設置密封連通的圓柱形罐體，罐體密封連接密封圓形通道，密封圓形通道密封連接可伸縮性軟管，可伸縮性軟管連接剛性支棍，整體結構較為簡單，且各部件之間組裝便捷、拆裝方便。安裝架分為兩側，均可用于燃燒作為示蹤粒子的艾草香，一側艾草香燃盡之前既可以采用移動安裝架中可移動式燃燒平臺層又可以將設備移動到另一側，以實現不間斷提供示蹤粒子。安放架、圓柱形罐體和密封圓形通道均采用金屬，成本低廉。2、本發明采用可伸縮性軟管，因此可以根據實驗過程中的實際需要將可伸縮性軟管拉長、縮短或彎曲，操作十分靈活，方便快捷的將示蹤粒子施放在待測區域。3、本發明以艾草香燃燒產生的煙霧作為示蹤粒子，艾草香燃燒產生的煙霧粒徑位于幾微米至幾十微米之間，符合PIV示蹤粒子粒徑的范圍。在市面上可以輕易獲得價格低廉的艾草香，因此本發明采用的示蹤粒子成本也較低。本發明可以廣泛用于PIV測試系統中的空氣示蹤領域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的結構示意圖
[0013]圖2是本發明的安放架俯視圖
[0014]圖3是本發明的安放架正視圖
[0015]圖4是采用本發明實驗得到的PIV示蹤粒子成像示意圖【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
[0017]如圖1所示，本發明包括安放架1、圓柱形罐體2、密封圓形通道3、可伸縮性軟管4和剛性支棍5。
[0018]安放架I上設置圓柱形罐體2，圓柱形罐體2的頂端密封連接內部設置有風機6的密封圓形通道3，密封圓形通道3的頂端密封連接可伸縮性軟管4的底端，可伸縮性軟管4的頂端通過連接件7連接剛性支棍5的一端。其中，密封圓形通道3外設置有用于控制風機6運轉的直流電源8，此為常規設置，故不再詳述。
[0019]如圖2、3所示，安裝架I為由上至下依次設置的示蹤煙霧通道層11、可移動式燃燒平臺層12、安放支架底板層13和若干支架組成的長方體框架。示蹤煙霧通道層11上具有兩個并列設置且等圓的圓形布煙板111，每一布煙板111上均勻分布若干布煙孔112。可移動式燃燒平臺層12為兩個移動板，可移動式燃燒平臺層12上均勻分布若干燃香孔，且燃香孔與示蹤煙霧通道層11上的布煙孔112 —一對應。安放支架底板層13為兩個移動板。
[0020]上述實施例中，安放架I的尺寸為長320mm，寬160mm，高260mm。示蹤煙霧通道層11與可移動式燃燒平臺層12之間的垂直距離為200mm，可移動式燃燒平臺層12和安放支架底板層13之間的垂直距離為50mm。布煙板111直徑為160mm，布煙板111上布煙孔112的數目為21個,布煙孔112直徑為20mm。
[0021 ] 上述實施例中，風機6為軸流風機。
[0022]上述實施例中，圓柱形罐體2直徑為160mm，高度為500mm，密封圓形通道3直徑為74mm,高度為100mm。圓柱形罐體2和密封圓形通道3壁厚為3mm,材料為薄壁金屬。
[0023]本發明工作時:
[0024]I)將點燃的若干艾草香插到可移動式燃燒平臺層12 —側的燃香孔內，艾草香的燃燒數量根據實驗中需要煙霧的濃度確定(本發明采用艾草香燃燒產生的煙霧作為示蹤粒子)；
[0025]2)將圓柱形罐體2放置在設置有艾草香燃燒的一側的示蹤煙霧通道層11上，使得艾草香燃燒產生的示蹤粒子得以全部進入到圓柱形罐體2內；
[0026]3)打開密封圓形通道3上控制風機6運轉的直流電源8，利用風機6的壓力使得示蹤粒子均勻通過示蹤煙霧通道層11輸送到圓柱形罐體2和可伸縮性軟管4內；
[0027]4)根據PIV實驗測試區域的需要，實驗人員手持剛性支棍5調節可伸縮性軟管4的位置，使得可伸縮性軟管4頂部出口位置對準PIV實驗待測試區域，施放其內的示蹤粒子，之后固定剛性支棍5，實驗過程中可以根據實際需要將可伸縮性軟管4拉長、縮短或彎曲；
[0028]5)當可移動式燃燒平臺層12 —側的艾草香即將燃盡時，將點燃的若干艾草香插到可移動式燃燒平臺層12另一側的燃香孔內，替換即將燃盡的一側，之后重復步驟I)?4)，以實現本發明不間斷施放示蹤粒子，艾草香燃燒的灰燼掉落在安放支架底板層13上，之后集中清理。
[0029]上述實施例中，步驟5)中，還可以將密封圓柱形罐體2、密封圓形通道3和密封連接的可伸縮性軟管4 一并移動到可移動式燃燒平臺層12另一側，重復步驟4)，以實現本發明不間斷施放示蹤粒子。
[0030]如圖4所示，在采用本發明實驗得到的PIV示蹤粒子成像示意圖中，白色部分代表本發明施放的示蹤粒子所體現的空氣的湍流氣流組織形式，由圖中可以看出示蹤粒子與空氣的跟隨性較好，而且白色湍流氣流的組織形式可以測得流場的速度分布。
[0031]上述各實施例僅用于說明本發明，其中各部件的結構、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發明的保護范圍之外。
【權利要求】
1.一種用于風桌實驗的組合式PIV示蹤粒子施放器，其特征在于:它包括一安放架、一圓柱形罐體、一密封圓形通道、一可伸縮性軟管和一剛性支棍； 所述安放架上設置所述圓柱形罐體，所述圓柱形罐體的頂端密封連接內部設置有風機的所述密封圓形通道，所述密封圓形通道的頂端密封連接所述可伸縮性軟管的底端，所述可伸縮性軟管的頂端連接所述剛性支棍的一端； 所述安裝架為由上至下依次設置的示蹤煙霧通道層、可移動式燃燒平臺層、安放支架底板層和若干支架組成的框架；所述示蹤煙霧通道層上具有若干與所述圓柱形罐體相連通的布煙孔，所述可移動式燃燒平臺層上具有與所述示蹤煙霧通道層上的所述布煙孔一一對應的燃香孔，所述安放支架底板層為兩個移動板。
2.如權利要求1所述的一種用于風桌實驗的組合式PIV示蹤粒子施放器，其特征在于:所述可伸縮性軟管通過連接件連接所述剛性支棍。
3.如權利要求1所述的一種用于風桌實驗的組合式PIV示蹤粒子施放器，其特征在于:所述風機為軸流風機。
4.如權利要求2所述的一種用于風桌實驗的組合式PIV示蹤粒子施放器，其特征在于:所述風機為軸流風機。
5.如權利要求1或2或3或4所述的一種用于風桌實驗的組合式PIV示蹤粒子施放器，其特征在于:所述圓柱形罐體的直徑為160_，高度為500_，所述密封圓形通道的直徑為74mm,高度為100_ ;所述圓柱形罐體和所述密封圓形通道壁厚為3mm,材料為薄壁金屬。
6.如權利要求1或2或3或4所述的一種用于風桌實驗的組合式PIV示蹤粒子施放器，其特征在于:所述安放架的尺寸為長320_，寬160_，高260_ ;所述示蹤煙霧通道層與所述可移動式燃燒平臺層之間的垂直距離為200mm，所述可移動式燃燒平臺層和所述安放支架底板層之間的垂直距離為50mm。
7.如權利要求5所述的一種用于風桌實驗的組合式PIV示蹤粒子施放器，其特征在于:所述安放架的尺寸為長320_，寬160_，高260_ ;所述示蹤煙霧通道層與所述可移動式燃燒平臺層之間的垂直距離為200mm，所述可移動式燃燒平臺層和所述安放支架底板層之間的垂直距離為50mm。
8.如權利要求1或2或3或4或7所述的一種用于風桌實驗的組合式PIV示蹤粒子施放器，其特征在于:所述示蹤煙霧通道層上具有兩個并列設置且等圓的圓形布煙板，所述布煙孔均勻分布在所述布煙板上，且所述布煙板直徑為160mm，每一所述布煙板上的所述布煙孔數目為21個,直徑為20mm。
9.如權利要求5所述的一種用于風桌實驗的組合式PIV示蹤粒子施放器，其特征在于:所述示蹤煙霧通道層上具有兩個并列設置且等圓的圓形布煙板，所述布煙孔均勻分布在所述布煙板上，且所述布煙板直徑為160mm，每一所述布煙板上的所述布煙孔數目為21個，直徑為20mm。
10.如權利要求6所述的一種用于風桌實驗的組合式PIV示蹤粒子施放器，其特征在于:所述示蹤煙霧通道層上具有兩個并列設置且等圓的圓形布煙板，所述布煙孔均勻分布在所述布煙板上，且所述布煙板直徑為160mm，每一所述布煙板上的所述布煙孔數目為21個，直徑為20mm。
【文檔編號】G01M9/00GK103728115SQ201410014359
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月13日 優先權日:2014年1月13日
【發明者】丁濤, 施正香, 訾海, 劉志偉, 李保明, 王朝元, 鄧書輝 申請人:中國農業大學