現(xiàn)代流動(dòng)測(cè)試技術(shù)大作業(yè)

1、現(xiàn)代流動(dòng)測(cè)試技術(shù)大作業(yè)姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：電話：時(shí)間：2016 第一次作業(yè)1）孔板流量計(jì)測(cè)量的基本原理是什么？對(duì)于液體、氣體和蒸汽流動(dòng)，如何布置測(cè)點(diǎn)？基本原理：充滿管道的流體流經(jīng)管道的節(jié)流裝置時(shí)，在節(jié)流件附近造成局部收縮，流速增加，在上下游兩側(cè)產(chǎn)生靜壓差。在已知有關(guān)參數(shù)的條件下，根據(jù)流動(dòng)連續(xù)性原理和伯努利方程可以推導(dǎo)出差壓與流量之間的關(guān)系而求得流量。公式如下：其中：C流出系數(shù)無量綱d工作條件下節(jié)流件的節(jié)流孔或喉部直徑D工作條件下上游管道內(nèi)徑qv體積流量m3/s直徑比d/D 無量綱流體的密度Kg/m3測(cè)量液體時(shí)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在中下部，應(yīng)為液體未必充滿全管，因此不可以布置的太靠上。測(cè)量氣體時(shí)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)布

2、置在管道的中上部，以防止氣體中密度較大的顆粒或者雜質(zhì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生干擾。測(cè)量水蒸氣時(shí)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)該布置在中下部。2）簡述紅外測(cè)溫儀的使用方法、應(yīng)用領(lǐng)域、優(yōu)缺點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。使用方法：紅外測(cè)溫儀只能測(cè)量表面溫度，無法測(cè)量內(nèi)部溫度；安裝地點(diǎn)盡量避免有強(qiáng)磁場(chǎng)的地方；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度高時(shí)，一定要加保護(hù)套，并保證水源的供應(yīng)；現(xiàn)場(chǎng)灰塵、水汽較大時(shí)，應(yīng)有潔凈的氣源進(jìn)行吹掃，保證鏡頭的潔凈；紅外探頭前不應(yīng)有障礙物，注意環(huán)境條件：蒸汽、塵土、煙霧等，它阻擋儀器的光學(xué)系統(tǒng)而影響精確測(cè)溫；信號(hào)傳輸線一定要用屏蔽電纜。應(yīng)用領(lǐng)域：首先，在危險(xiǎn)性大、無法接觸的環(huán)境和場(chǎng)合下，紅外測(cè)溫儀可以作為首選，比如：1）食品領(lǐng)域：燒面管理及貯存

3、溫度2）電氣領(lǐng)域：檢查有故障的變壓器，電氣面板和接頭3）汽車工業(yè)領(lǐng)域：診斷氣缸和加熱/冷卻系統(tǒng)4）HVAC領(lǐng)域：監(jiān)視空氣分層，供/回記錄，爐體性能。5）其他領(lǐng)域：許多工程，基地和改造應(yīng)用等領(lǐng)域均有使用。優(yōu)點(diǎn)：可測(cè)運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)的物體；直接測(cè)量物料的溫度；可透過測(cè)量窗口進(jìn)行測(cè)量；遠(yuǎn)距離測(cè)量；維護(hù)量小。缺點(diǎn)：對(duì)測(cè)量周圍的環(huán)境要求較高，避免強(qiáng)磁場(chǎng)，探頭前不應(yīng)有障礙物，信號(hào)傳輸線要用屏蔽電纜，當(dāng)環(huán)境很惡劣時(shí)紅外探頭應(yīng)進(jìn)行保護(hù)。發(fā)展趨勢(shì)：紅外熱像儀，可對(duì)有熱變化表面進(jìn)行掃描測(cè)溫，確定其溫度分布圖像，迅速檢測(cè)出隱藏的溫差。便攜化，小型化也是其發(fā)展趨勢(shì)。3）簡述LDV和熱線的測(cè)速原理及使用方法。LDV（激光多普

4、勒測(cè)速儀）測(cè)速原理：測(cè)量通過激光束的示蹤粒子的多普勒信號(hào)，再根據(jù)與多普勒頻率的關(guān)系得到粒子速度，粒子的速度也就是流體流動(dòng)的速度。使用方法: 注意選擇合適的兩束激光束的夾角。當(dāng)夾角增大時(shí)，對(duì)散射光功率分布來說，會(huì)使信噪比降；光學(xué)系統(tǒng)必須細(xì)致調(diào)整。熱線測(cè)速原理：將一根細(xì)的金屬絲放在流體中，通過電流加熱金屬絲，使其溫度高于流體的溫度，故將金屬絲稱為“熱線”。當(dāng)流體沿著垂直方向流過金屬絲時(shí)，將帶走金屬絲的部分熱量，是其溫度下降。熱線在氣流中的散熱量與流速有關(guān)，散熱量導(dǎo)致熱線溫度變化而引起電阻變化，流速信號(hào)即轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。使用方法: 熱線有兩種工作模式：1恒流式。通過熱線的電流保持不變，溫度變化時(shí)，熱線

5、電阻改變，因而兩端電壓變化，由此測(cè)量流速。2恒溫式。熱線的溫度保持不變，如保持150，根據(jù)所需施加的電流可度量流速。恒溫式比恒流式應(yīng)用更廣泛。由于熱線測(cè)量本身屬于間接測(cè)量，影響測(cè)量準(zhǔn)確性的因素很多，單靠物理規(guī)律和測(cè)量原理是不夠的，所以在使用中必須校準(zhǔn)。4）簡述動(dòng)態(tài)壓力傳感器的標(biāo)定方法和管腔效應(yīng)，以及如何消除傳壓管和管腔效應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量造成的影響。動(dòng)態(tài)壓力傳感器的標(biāo)定方法如下：1）標(biāo)定步驟：將已知的標(biāo)準(zhǔn)值輸入到待標(biāo)定的傳感器中，傳感器得到相應(yīng)的輸出量。將輸出量與輸入的標(biāo)準(zhǔn)量繪制成曲線，即標(biāo)定曲線。2）標(biāo)定方法：荷重、應(yīng)力、壓力傳感器等的靜標(biāo)定方法是利用壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，它們更精確的標(biāo)定則是在

6、壓力試驗(yàn)機(jī)上用專門的荷載標(biāo)定器標(biāo)定。位移傳感器的標(biāo)定則是采用標(biāo)準(zhǔn)量塊或位移標(biāo)定器。3）標(biāo)定要求：標(biāo)定應(yīng)該在與其使用條件相似的狀態(tài)下進(jìn)行；增加重復(fù)標(biāo)定的次數(shù)，以提高測(cè)試精度；傳感器需定期標(biāo)定，一般以一年為期；對(duì)重要的試驗(yàn)，要求試驗(yàn)前后的標(biāo)定誤差，在允許的范圍內(nèi)。消除傳壓管和管腔效應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量造成的影響的方法:可采用半無限管技術(shù)消除管腔效應(yīng)的影響。使壓力波經(jīng)過一段相當(dāng)長的距離后在管腔中無反射地傳播，由于介質(zhì)阻尼作用而最終消失，管腔內(nèi)不會(huì)形成駐波，即不會(huì)形成壓力共振現(xiàn)象，改善了管腔的頻率特性。5）設(shè)計(jì)一套方案測(cè)量高亞音速或跨音速高溫風(fēng)洞的基本參數(shù)，包括壓力、溫度、流量、速度和湍流度等參數(shù)。風(fēng)洞工

7、作雷諾數(shù)為105 量級(jí)，最高溫度為400。測(cè)量方法應(yīng)包括儀表布置和儀表型號(hào)、精度。壓力測(cè)量：選用YTF-150H耐高溫壓力計(jì)，量程：0.1-160MPa，精度1%。流量選用：普通流量計(jì)使用溫度較低，不能滿足測(cè)量要求，因此選用超聲波流量計(jì)如：TUF-2000H型手持式超聲波流量計(jì)，精度大于1%，管徑15mm6000mm。溫度測(cè)量：風(fēng)洞中的最高溫度為400，則可以選用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量風(fēng)洞中的溫度，如：TC-117K型高精度鎳鉻-鎳硅K型熱電偶，測(cè)溫范圍 -200-1372，精度：(0.05%測(cè)量值+0.3)。流量測(cè)量：由于流體最高溫度為400，所以必須選用耐高溫流量計(jì)，針對(duì)本次測(cè)量可以選用畢托

8、巴BTB-M系列高溫高壓高流速或者超高溫超高壓的蒸汽流量計(jì)。采用完整的金屬腔結(jié)構(gòu)，確保強(qiáng)度和剛性，以至于在高速氣流的沖刷下不會(huì)發(fā)生機(jī)構(gòu)損壞。使傳感器在測(cè)量過程中取壓更加穩(wěn)定、精確。 配套使用溫度、壓力傳感器對(duì)被測(cè)介質(zhì)進(jìn)行溫、壓補(bǔ)償，以確保測(cè)量精度。它采用耐高溫、耐沖腐的1Cr18Ni9Ti材料制造，最高測(cè)量溫度可達(dá)650；測(cè)量壓力可達(dá)32Mpa。測(cè)量范圍廣：氣體流速大于1m/s，液體流速大于0.1m/s均可精確測(cè)量。速度、湍流度測(cè)量：為了測(cè)量湍流度，需要知道脈動(dòng)速度，則可以選用熱線風(fēng)速儀或者多普勒測(cè)速儀，但是一般的熱線風(fēng)速儀不能滿足溫度和流速要求，因此選用激光多普勒測(cè)速儀。如激光多普勒測(cè)速儀：

9、產(chǎn)品編號(hào)：1718-6，產(chǎn)品名稱：激光多普勒測(cè)速儀，產(chǎn)品型號(hào)：LDV，產(chǎn)品銘牌：美國TSI，測(cè)速范圍：150m/s-1000m/s， 精度：0.1%，適用于氣、液或多相流的三維測(cè)量，采樣頻率：400MHZ800MHZ，測(cè)量量包括：平均速度、均方根、剪應(yīng)力系數(shù)、湍流度以及各個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)關(guān)聯(lián)分布，提供各參數(shù)的自相關(guān)、互相關(guān)、功率譜分析，最終數(shù)據(jù)文件可供Tecplot、Matlab調(diào)用，可以升級(jí)到相位多普勒測(cè)速儀，同時(shí)測(cè)量粒徑和速度矢量，該型測(cè)速儀可以直接測(cè)得平均速度和湍流度，完全滿足要求。儀器布置：對(duì)于溫度，壓力測(cè)量，需要在風(fēng)洞側(cè)壁上打孔，將熱電偶和壓力計(jì)伸入流場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)點(diǎn)位置視測(cè)試要求而定。可

10、以在風(fēng)洞一周布置多個(gè)熱電偶和溫度計(jì)，將測(cè)得的平均值作為測(cè)量結(jié)果。流量測(cè)量采用超聲波流量計(jì)，在風(fēng)洞進(jìn)口管道處進(jìn)行測(cè)量。在需要測(cè)量速度和湍流度的位置布置可視化窗口，用激光多普勒測(cè)速儀測(cè)量流速的平均值以及湍流度。第二次作業(yè)隨機(jī)過程實(shí)測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)的分析方法訓(xùn)練 以汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥內(nèi)不穩(wěn)定流動(dòng)?；囼?yàn)工況條件下的氣流動(dòng)態(tài)壓力及其誘發(fā)閥桿振動(dòng)與噪聲實(shí)測(cè)結(jié)果為例，進(jìn)行隨機(jī)信號(hào)分析方法的訓(xùn)練。并結(jié)合流體力學(xué)相關(guān)知識(shí)和信號(hào)處理與分析方法，判斷實(shí)測(cè)信號(hào)的平穩(wěn)性、周期性，重點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)信號(hào)的功率譜估計(jì)，通過實(shí)測(cè)信號(hào)的時(shí)域統(tǒng)計(jì)分析和頻譜分析，綜合判斷流動(dòng)過程的特征，并依據(jù)調(diào)節(jié)閥閥座關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)的壓力平均值和脈動(dòng)值分布的規(guī)律，解釋

11、該流動(dòng)特征，同時(shí)說明動(dòng)態(tài)脈動(dòng)壓力信號(hào)波形、閥桿振動(dòng)波形和噪聲波形間的相關(guān)性或耦合從屬關(guān)系。解題過程1、 動(dòng)壓1.實(shí)測(cè)信號(hào)的平穩(wěn)性、周期性分析、繪制信號(hào)的頻譜圖，并進(jìn)行功率譜估計(jì)分析：各信號(hào)的數(shù)字特征：動(dòng)壓41：最大值=2.3209；最小值=2.3025；均值=2.3122；均方值=5.3462；方差=6.0528e-06動(dòng)壓42：最大值=2.3279；最小值=2.3126；均值=2.3205；均方值=5.3848；方差=4.9065e-06動(dòng)壓51：最大值=1.0299；最小值=1.0103；均值=1.0208；均方值=1.0420；方差= 5.0006e-06動(dòng)壓52：最大值=1.0330；

12、最小值=1.0167；均值=1.0249；均方值=1.0504；方差=3.7459e-06動(dòng)壓61：最大值=2.5105；最小值=2.4790；均值=2.4988；均方值=6.2438；方差=1.3104e-05動(dòng)壓62：最大值=2.5142；最小值=2.4941；均值=2.5034；均方值=6.2672；方差=1.0947e-05周期性判斷：當(dāng)自相關(guān)函數(shù)在很大時(shí)并不衰減，則隨機(jī)信號(hào)具有周期性。相反，不包含周期成分的隨機(jī)信號(hào)，當(dāng) 稍大時(shí)自相關(guān)函數(shù)就將趨近于零。從以上六幅圖可以看出，動(dòng)壓脈動(dòng)信號(hào)有較好的自相關(guān)性，自相關(guān)性特別明顯，所以可認(rèn)為動(dòng)壓脈動(dòng)信號(hào)為周期信號(hào)。平穩(wěn)性判斷：從六個(gè)信號(hào)的時(shí)域波形

13、圖中可以看出，信號(hào)均在平均值附近波動(dòng)，信號(hào)波形的峰值峰谷變化比較均勻，所以認(rèn)為動(dòng)壓脈動(dòng)信號(hào)為平穩(wěn)周期性信號(hào)。功率譜估計(jì)：從各個(gè)動(dòng)壓的功率譜估計(jì)圖中易看出動(dòng)壓能量較大的頻率均是低頻，且峰值在100Hz之內(nèi)。2.提取相關(guān)頻段，尋找峰值對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行相關(guān)頻段的提取，并過濾掉其他頻段的信號(hào)。濾波后的功率譜估計(jì)結(jié)果如下圖。分析：從濾波后的功率譜估計(jì)中可以看出，動(dòng)壓脈動(dòng)信號(hào)的能量主要集中在頻率為050Hz的范圍內(nèi)。至此，動(dòng)壓信號(hào)的功率譜分析完畢。2、 噪聲1.實(shí)測(cè)信號(hào)的平穩(wěn)性、周期性分析、繪制信號(hào)的頻譜圖，并進(jìn)行功率譜估計(jì)分析：各信號(hào)的數(shù)字特征：噪聲11：最大值=0.1069；最小值=3.4343e-06

14、；均值=0.0013；均方值=1.8799e-05；方差=1.6988e-05噪聲12：最大值=0.0727；最小值=2.3621e-07；均值=7.5126e-04；均方值=7.2594e-06；方差=6.6951e-06噪聲21：最大值=0.0790；最小值=7.2308e-07；均值=8.6404e-04；均方值=7.4816e-06；方差= 6.7350e-06噪聲22：最大值=0.0775；最小值=2.4394e-07；均值=5.3733e-04；均方值=4.1106e-06；方差=3.8219e-06周期性判斷：當(dāng)自相關(guān)函數(shù)在很大時(shí)并不衰減，則隨機(jī)信號(hào)具有周期性。相反，不包含周期成

15、分的隨機(jī)信號(hào)，當(dāng) 稍大時(shí)自相關(guān)函數(shù)就將趨近于零。從以上四幅圖可以看出，噪聲脈動(dòng)信號(hào)有自相關(guān)性差，所以可認(rèn)為噪聲脈動(dòng)信號(hào)為非周期信號(hào)。平穩(wěn)性判斷：從四個(gè)信號(hào)的時(shí)域波形圖中可以看出，信號(hào)波動(dòng)較大，信號(hào)波形的峰值峰谷變化劇烈，所以認(rèn)為噪聲脈動(dòng)信號(hào)為非平穩(wěn)信號(hào)。功率譜估計(jì)：從各個(gè)噪聲的功率譜估計(jì)圖中易看出動(dòng)壓能量較大的頻率均是低頻，且峰值在500Hz之內(nèi)。2.提取相關(guān)頻段，尋找峰值對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行相關(guān)頻段的提取，并過濾掉其他頻段的信號(hào)。濾波后的功率譜估計(jì)結(jié)果如下圖。分析：從濾波后的功率譜估計(jì)中可以看出，噪聲脈動(dòng)信號(hào)的能量主要集中在頻率為0300Hz的范圍內(nèi)。至此，噪聲信號(hào)的功率譜分析完畢。3、 振動(dòng)1.

16、實(shí)測(cè)信號(hào)的平穩(wěn)性、周期性分析、繪制信號(hào)的頻譜圖，并進(jìn)行功率譜估計(jì)分析：各信號(hào)的數(shù)字特征：垂直來流：最大值=25.5917；最小值=-25.1583；均值=-0.0421；均方值=26.7921；方差=26.790330度來流：最大值=29.2333；最小值=-33.5833；均值=-0.0461；均方值=51.3849；方差=51.382850度來流：最大值=29.1250；最小值=-32.0583；均值=-0.0514；均方值=50.4873；方差= 50.4847軸向來流：最大值=19.4417；最小值=-17.9917；均值=-0.0282；均方值=17.4636；方差=17.4628周

17、期性判斷：當(dāng)自相關(guān)函數(shù)在很大時(shí)并不衰減，則隨機(jī)信號(hào)具有周期性。相反，不包含周期成分的隨機(jī)信號(hào)，當(dāng) 稍大時(shí)自相關(guān)函數(shù)就將趨近于零。從以上六幅圖可以看出，振動(dòng)脈動(dòng)信號(hào)有較好的自相關(guān)性，自相關(guān)性特別明顯，所以可認(rèn)為振動(dòng)脈動(dòng)信號(hào)為周期信號(hào)。平穩(wěn)性判斷：從四個(gè)信號(hào)的時(shí)域波形圖中可以看出，信號(hào)均在平均值附近波動(dòng)，信號(hào)波形的峰值峰谷變化比較均勻，所以認(rèn)為振動(dòng)脈動(dòng)信號(hào)為平穩(wěn)周期性信號(hào)。功率譜估計(jì)：從各個(gè)振動(dòng)的功率譜估計(jì)圖中易看出垂直來流、30度、50度來流振動(dòng)能量較大的頻率在400-15000Hz之間，而軸向來流振動(dòng)能量較大的頻率在300-500Hz之間。2.提取相關(guān)頻段，尋找峰值對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行相關(guān)頻段的提取

18、，并過濾掉其他頻段的信號(hào)。濾波后的功率譜估計(jì)結(jié)果如下圖。分析：從濾波后的功率譜估計(jì)中可以看出，振動(dòng)脈動(dòng)信號(hào)的能量主要集中在頻率為400Hz左右。至此，振動(dòng)信號(hào)的功率譜分析完畢。第三次作業(yè)研究題目（任選一）：1）圓柱繞流2）自由剪切流3）圓孔自由射流4）根據(jù)自己的研究課題或研究興趣自選一題目 如果對(duì)上述題目不了解，可以在網(wǎng)上搜索或查閱相關(guān)文獻(xiàn)。研究目標(biāo)： 任選一個(gè)研究題目，設(shè)計(jì)一套試驗(yàn)與測(cè)量方案，能用來研究氣（液）流的瞬態(tài)流場(chǎng)、脈動(dòng)主頻率與雷諾數(shù)和斯托羅哈數(shù)或其它無量綱數(shù)的關(guān)系?；疽螅?）報(bào)告應(yīng)提供試驗(yàn)系統(tǒng)和裝置簡圖、試驗(yàn)方案、測(cè)量方法和測(cè)量儀器儀表的性能指標(biāo)或型號(hào)；2）報(bào)告應(yīng)提供預(yù)期的測(cè)量

19、精度；3）報(bào)告應(yīng)簡明扼要。離心風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)部非定常流動(dòng)的PIV測(cè)量一試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、PIV 測(cè)速系統(tǒng)、示蹤粒子系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成。風(fēng)機(jī)系統(tǒng)作為研究對(duì)象；PIV 測(cè)速系統(tǒng)完成流場(chǎng)的拍攝、圖片處理和結(jié)果分析等功能，CCD相機(jī)和激光光源協(xié)同拍攝出流場(chǎng)照片，通過數(shù)據(jù)線路傳到裝有結(jié)果分析處理軟件的主機(jī)處理器，處理后得到原始矢量圖；粒子發(fā)生器通過壓縮機(jī)把硅油示蹤粒子霧化進(jìn)入進(jìn)氣管，和空氣混合由進(jìn)氣門進(jìn)入葉輪內(nèi)部；電控系統(tǒng)接收指令觸發(fā)PIV系統(tǒng)，拍攝葉輪內(nèi)流動(dòng)粒子圖像。二、裝置簡圖離心風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置圖三實(shí)驗(yàn)方案作者分別設(shè)計(jì)和制作了帶圓弧形和直線形葉片擴(kuò)壓器的離心風(fēng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái),主要用于進(jìn)行離心葉

20、輪內(nèi)部氣流流動(dòng)及擴(kuò)壓器、蝸殼等固定元件內(nèi)氣流流動(dòng)特性的研究。整個(gè)試驗(yàn)測(cè)量裝置如圖1所示,由離心葉輪及靜子元件、穩(wěn)流段、直流電動(dòng)機(jī)、可控硅整流柜四部分組成。試驗(yàn)用離心葉輪為閉式、后彎式單圓弧葉輪,用5mm厚的有機(jī)玻璃制定。為了能夠使CCD照相機(jī)清楚地拍攝到葉道內(nèi)的氣流流動(dòng),在輪蓋的一個(gè)葉道透明材料加工上安裝了光學(xué)玻璃窗口。葉輪轉(zhuǎn)速在03000r/min范圍內(nèi)無級(jí)可調(diào)。葉輪的幾何尺寸參數(shù)如表1所示。類型外徑（mm）內(nèi)徑（mm）進(jìn)口安裝角（）出口寬度（mm）葉片數(shù)單圓弧形 400260263014表1 離心葉輪的幾何尺寸氣流從葉輪出來后進(jìn)入無葉擴(kuò)壓器,再進(jìn)入截面為矩形的蝸殼。在測(cè)量過程中,激光片光源

21、分別通過蝸殼頂部的光學(xué)窗口進(jìn)入葉片擴(kuò)壓器和葉輪流道內(nèi)部,照亮示蹤粒子。蝸殼前表面開有矩形窗口,窗口的大小剛好與所測(cè)葉輪的流道和擴(kuò)壓器流道大小一致。蝸殼出口與穩(wěn)流段進(jìn)口由一等截面的大小頭聯(lián)接,穩(wěn)流段橫截面尺寸為230mm320mm,長度為2000mm。段內(nèi)按照TB1236-1985通風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能試驗(yàn)方法的要求布置,有整流柵、節(jié)流網(wǎng)、壓力測(cè)量探針、靜壓孔等,其分布位置如圖2所示。葉輪轉(zhuǎn)子由一臺(tái)功率為5kW的直流電機(jī)帶動(dòng),可控硅整流柜的作用是把交流電轉(zhuǎn)換為直流電提供給直流電動(dòng)機(jī),并通過調(diào)節(jié)電流來改變?nèi)~輪的轉(zhuǎn)速。激光片光源以葉輪輪蓋側(cè)為基準(zhǔn)平面,沿葉輪葉片出口軸向?qū)挾确謩e以Z=15mm距離為測(cè)量平

22、面。四、測(cè)量方法及測(cè)量儀器試驗(yàn)所用PIV激光器為脈沖式雙Nd:Yag激光器,光源為脈沖式Nd:YAG激光器,工作頻率為10Hz,可見光波長為532nm,每個(gè)脈沖能量為200mJ,脈沖寬度為9ns。PIV系統(tǒng)中采用的激光器是將兩臺(tái)Nd:Yag激光器及光路調(diào)整系統(tǒng)封裝成一體的激光器,采用內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)。由外同步裝置來分別觸發(fā)兩激光器;所產(chǎn)生的兩束激光脈沖,通過其內(nèi)部的光路系統(tǒng)合并到一處。兩臺(tái)Nd:Yag激光器脈沖間隔的節(jié)可調(diào)整范圍很大,從200ns到100ms,可以滿足從低速到高速流動(dòng)的測(cè)量需要。試驗(yàn)中所使用的是Nikon-80s式互相關(guān)CCD攝象機(jī),CCD采集速率為30幀/秒,每兩幀圖像之間的最

23、小時(shí)間間隔約為015s。受激光器的工作頻率(10Hz)的限制,系統(tǒng)的最大圖像采集率為20幀/秒。由于互相關(guān)需要兩幀圖像來進(jìn)行圖像分析,這樣系統(tǒng)最大采樣率為10個(gè)速度場(chǎng)/秒。試驗(yàn)中采用同步器使激光器系統(tǒng)與CCD相匹配。在同步器上可以設(shè)置激光的工作方式(雙脈沖式)、CCD的工作方式、脈沖的延遲時(shí)間和雙脈沖的時(shí)間間隔等。系統(tǒng)工作時(shí),CCD的幀同步信號(hào)是主同步信號(hào),同步器通過捕捉CCD的脈沖信號(hào),然后根據(jù)所設(shè)定的脈沖延遲時(shí)間和間隔時(shí)間來控制激光器發(fā)光。試驗(yàn)中采用一個(gè)由球在鏡和柱面鏡組成的光學(xué)組件,將激光變?yōu)樗璧钠?并通過光臂引導(dǎo)蝸殼的頂部窗口,照亮CCD的采集區(qū)域。片光源的厚度小于1.0mm。在試驗(yàn)中要仔細(xì)調(diào)整。PIV系統(tǒng)的控制和分析軟件為TSI公司隨PIV配套的InsightNT數(shù)據(jù)采集及處理軟件,其工作平臺(tái)為WindowsNT。該軟件