CN114688043A - 一种具有预旋的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有预旋的测试装置，其包括转轮段、测试段、进口段以及激光发射器；其中测试段中设有放置相机的腔体，腔体由透明的有机玻璃构成，所述腔体沿水流方向依次分为空心圆锥形段、圆柱形段以及实心圆锥形段，测试段还设置有缆绳固定装置和预旋产生装置。本发明结构简单，拆装方便，容易制造，极大地降低了PIV流场测试过程中测试装置对叶轮进口流场的破坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有预旋的测试装置，特别是涉及一种用于轴流泵叶轮进口截面和转轮段各截面的具有预旋的PIV流场测试装置。
背景技术
PIV测量技术是近年来从流场显示技术基础上发展起来的一种新型流速测量技术，其基本原理为：激光片光源照射在某流场测量面上，通过相机连续拍摄两张示踪粒子在片光源面上显示的照片，根据示踪粒子在两幅照片上的位移差和时间差求得粒子速度方向和大小。由于PIV测量技术既能克服流场单点测量的局限性，又能进行全流场瞬时、非接触测量，因此在旋转机械的内部流动研究中得到广泛应用。
轴流泵属于低扬程、大流量泵型，主要用于农田排灌，工业热电站输送循环水、城市给排水、船坞升降水位或其它水利工程用水，使用范围十分广泛。目前，PIV测试技术已经被用于轴流泵的内部流场研究。但针对轴流泵垂直于轴线的横截面的PIV测试却很少，在研究轴流泵的设计方法时，对垂直于轴线的横截面进行流场测试，有助于改进设计理论。现有的针对轴流泵垂直于轴线的横截面的PIV测试，为了能够直接对叶轮进口进行拍摄，一般在进口段存在较明显的异形段，而该异型段对叶轮进口的流场存在严重的影响，直接影响测试结果的可信度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种方便拆装、并能够极大地降低PIV流场测试过程中测试装置对叶轮进口流场的破坏，稳定流场，以提高测试准确度的PIV流场测试段。
为了达到上目的，本发明的技术方案是这样的：一种具有预旋的测试装置，包括转轮段、测试段、进口段以及激光发射器；其中测试段中一体形成有放置相机的腔体，腔体由透明的有机玻璃构成，所述腔体沿水流方向依次分为空心圆锥形段、圆柱形段以及实心圆锥形段，测试段外表面设置有缆绳固定装置，相机固定在相机底座上，缆绳拉动相机底座以实现相机的前后移动。
进一步地，所述转轮段和所述进口段分别设置有阀门。
进一步地，所述激光发射器正对测试截面放置。
进一步地，所述腔体中还设置有弹簧、第一定滑轮、第一导轨、基座以及缆绳，测试段与腔体之间还设置有连通外界与腔体的、用于放置或取出相机的通槽，以及连通外界与腔体的供缆绳伸出的通孔；测试段上方设有第二定滑轮以及缆绳固定装置；相机底座下端可滑动地设置在第一导轨上，第一导轨设置在基座上方，基座固定设置于腔体的底面；相机底座左端依次通过弹簧、固定块与腔体的实心圆锥形段的端面连接，右端与缆绳固定连接，缆绳绕过固定在腔体内的第一定滑轮经通孔伸出，然后绕过固定在所述测试段外表面的第二定滑轮连接在缆绳固定装置上。
进一步地，所述通槽还可用于调节相机的焦距和光圈。
进一步地，所述缆绳固定装置包括中间开有通孔的矩形板以及固定在矩形板上的电动缠绕装置。
进一步地，进口段、测试段以及转轮段的直径相同且沿水流方向依次连接，测试段的长度大于测试段直径的四倍，通槽与转轮段的距离大于测试段直径的三倍。
进一步地，实心圆锥形段的右侧端面固定设置有两条平行设置的第二导轨，第一导轨左端可滑动地设置在第二导轨上，在升降装置的带动下，第一导轨可沿第二导轨上下移动；第一导轨左端通过间隔块与固定块固定连接，间隔块的上、下表面分别与固定块下表面和第一导轨上表面相贴合，使得第一导轨在升降时，能够带动固定块、相机和第一定滑轮同步升降。
进一步地，电动缠绕装置中还设有张力传感器，当第一导轨上升时，张力传感器感应到张力小于设定值，即传递信号到电动缠绕装置，使其自动进行收卷，以拉紧缆绳，防止相机前后晃动。
进一步地，在圆柱形段靠近实心圆锥形段的一端，沿外周均匀设置有用以产生预旋的叶片，叶片通过轴承可旋转地安装在圆柱形段外周；所述叶片还可作为能量产生装置，当水泵开启时，叶片在水流的冲击下旋转，并带动安装于腔体中的发电机发电，发电机与安装于腔体上壁的蓄电池电性连接，蓄电池为所述电动缠绕装置和所述升降装置提供电能。
进一步地，包括控制器、无线通讯装置和遥控装置，控制器分别与蓄电池、发电机、电动缠绕装置和升降装置连接，控制器通过无线通讯装置与遥控装置无线连接。
本发明的有益效果是：在PIV流场测试过程中，本申请的测试装置具有拆装方便，测试准确，极大地降低了PIV流场测试过程中测试装置对叶轮进口流场的破坏，提高了测试的准确度，同时通过设置产生预旋的叶片，在稳定流场的同时还能发电，以为测试***中的小功率设备供电，减少电子设备繁多带来的电源线缠绕等问题。
附图说明
图1为本发明测试装置的结构示意图；
图2为本发明测试装置的顶视图。
图3为图1的A-A剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
如图1-3所示，本发明的具有预旋的测试装置包括转轮段(未示出)、测试段1、进口段(未示出)以及激光发射器(未示出)；其中进口段、测试段1以及转轮段的直径相同且沿水流方向依次连接，测试段还设置有缆绳固定装置和预旋产生装置，测试段1中一体形成有放置相机的腔体，腔体由透明的有机玻璃构成，所述腔体沿水流方向依次分为空心圆锥形段5、圆柱形段以及实心圆锥形段6，测试段外表面设置有缆绳固定装置，相机3固定在相机底座9上，缆绳18拉动相机底座以实现相机的前后移动；转轮段和进口段分别设置在测试段1的下游和上游，并分别设置阀门；激光发射器正对测试截面放置；腔体中还设置有弹簧2、第一定滑轮8、第一导轨7、基座13以及缆绳18，测试段与腔体之间还设置有连通外界与腔体的、用于放置或取出相机的通槽10，以及连通外界与腔体的供缆绳伸出的通孔19；其中通槽10还可用于调节相机的焦距和光圈；测试段上方设有第二定滑轮17以及缆绳固定装置；相机底座9下端可滑动地设置在第一导轨7上，第一导轨7设置在基座13上方，基座13固定设置于腔体的底面；相机底座左端依次通过弹簧2、固定块11与腔体的实心圆锥形段的端面连接，右端与缆绳18固定连接，缆绳18绕过固定在腔体内的第一定滑轮8经通孔19伸出，然后绕过固定在所述测试段外表面的第二定滑轮17连接在缆绳固定装置上；缆绳固定装置包括中间开有通孔的矩形板16以及固定在矩形板16上的电动缠绕装置20；电动缠绕装置中设有张力传感器，当第一导轨上升时，张力传感器感应到张力小于设定值，即传递信号到电动缠绕装置，使其自动进行收卷，以拉紧缆绳，防止相机前后晃动。
其中测试段的长度大于测试段直径的四倍，通槽与转轮段的距离大于测试段直径的三倍。实心圆锥形段6的右侧端面固定设置有两条平行设置的第二导轨4，第一导轨7左端可滑动地设置在第二导轨4上，在升降装置的带动下，第一导轨7可沿第二导轨4上下移动；第一导轨7左端通过间隔块12与固定块11固定连接，间隔块12的上、下表面分别与固定块下表面和第一导轨上表面相贴合，使得第一导轨在升降时，能够带动固定块、相机和第一定滑轮同步升降，以保持相机在升降过程中的良好稳定性。
在圆柱形段靠近实心圆锥形段6的一端，沿外周均匀设置有用以产生预旋的叶片14，叶片14通过轴承可旋转地安装在圆柱形段外周；叶片14还可作为能量产生装置，当水泵开启时，叶片14在水流的冲击下旋转，并带动安装于腔体中的发电机发电，发电机与安装于腔体上壁的蓄电池15电性连接，蓄电池15为所述电动缠绕装置和所述升降装置提供电能。此外，还包括控制器、无线通讯装置和遥控装置，控制器分别与蓄电池、发电机、电动缠绕装置和升降装置连接，控制器通过无线通讯装置与遥控装置无线连接。
上述实施方式仅是对本发明的说明，而并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种具有预旋的测试装置，包括转轮段、测试段、进口段以及激光发射器；其特征在于：其中测试段中一体形成有放置相机的腔体，腔体由透明的有机玻璃构成，所述腔体沿水流方向依次分为空心圆锥形段、圆柱形段以及实心圆锥形段，测试段还设置有缆绳固定装置和预旋产生装置，相机固定在相机底座上，缆绳拉动相机底座以实现相机的前后移动。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述转轮段和所述进口段分别设置有阀门。
3.根据权利要求1或2所述的测试装置，其特征在于：所述激光发射器正对测试截面放置。
4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述腔体中还设置有弹簧、第一定滑轮、第一导轨、基座以及缆绳，测试段与腔体之间还设置有连通外界与腔体的、用于放置或取出相机的通槽，以及连通外界与腔体的供缆绳伸出的通孔；测试段上方设有第二定滑轮以及缆绳固定装置；相机底座下端可滑动地设置在第一导轨上，第一导轨设置在基座上方，基座固定设置于腔体的底面；相机底座左端依次通过弹簧、固定块与腔体的实心圆锥形段的端面连接，相机底座右端与缆绳固定连接，缆绳绕过固定在腔体内的第一定滑轮经通孔伸出，然后绕过固定在所述测试段外表面的第二定滑轮连接在缆绳固定装置上。
5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于：所述通槽还可用于调节相机的焦距和光圈。
6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于：所述缆绳固定装置设置于测试段外表面，其包括中间开有通孔的矩形板以及固定在矩形板上的电动缠绕装置。
7.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于：进口段、测试段以及转轮段的直径相同且沿水流方向依次连接，测试段的长度大于测试段直径的四倍，通槽中心与转轮段的距离大于测试段直径的三倍。
8.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于：实心圆锥形段的右侧端面固定设置有两条平行设置的第二导轨，第一导轨左端可滑动地设置在第二导轨上，在升降装置的带动下，第一导轨可沿第二导轨上下移动；第一导轨左端通过间隔块与固定块固定连接，间隔块的上、下表面分别与固定块下表面和第一导轨上表面相贴合，使得第一导轨在升降时，能够带动固定块、相机和第一定滑轮同步升降。
9.根据权利要求8所述的测试装置，其特征在于：电动缠绕装置中还设有张力传感器，当第一导轨上升时，张力传感器感应到张力小于设定值，即传递信号到电动缠绕装置，使其自动进行收卷，以拉紧缆绳，防止相机前后晃动。
10.根据权利要求8所述的测试装置，其特征在于：预旋产生装置包括在圆柱形段靠近实心圆锥形段的一端沿外周均匀设置的用以产生预旋的叶片，叶片通过轴承可旋转地安装在圆柱形段外周；所述叶片还可作为能量产生装置，当水泵开启时，叶片在水流的冲击下旋转，并带动安装于腔体中的发电机发电，发电机与安装于腔体上壁的蓄电池电性连接，蓄电池为所述电动缠绕装置和所述升降装置提供电能；所述流场测试装置还包括控制器、无线通讯装置和遥控装置，控制器分别与蓄电池、发电机、电动缠绕装置和升降装置连接，控制器通过无线通讯装置与遥控装置无线连接。
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