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高精度PIV专用水槽系统

发布时间:2020年10月30日 14:28    作者:    点击:[]

高精度PIV专用水槽系统——重庆交通大学与清华大学联合研制

变坡水槽

全长5m,宽0.2m,高0.2m,,水槽最大变坡范围-1.0%~2.0%。试验段槽底、槽身均由长度为3.6m的整块玻璃构成,玻璃安装误差小于0.2mm,水槽全长误差小于0.3mm。为方便PIV进光以及照相机拍照,玻璃底板与边壁玻璃之间采用斜口粘接。为消减水泵电机振动对水槽的影响,水槽供水系统与槽身之间采用柔性管道连接。

供回水系统

水槽供回水系统由电脑、变频器、水泵、流量计、水箱构成。试验供水水箱面积为2.5m2,设计容量1.5m3。供水系统采用5LN-33A农排泵,最大流量25L/S,扬程3.5 m,电机功率1.5 kw

水槽非恒定流形成过程如下:(1)计算机向变频器发出流量信息;(2)变频器得到指令,向水泵输出频率;(3)受变频器控制,调节水泵转速控制水泵出力;(4)电磁流量计测量管道流量反馈回计算机;(5)用周期文件控制上述过程,形成稳定的可循环的非恒定流过程。

测量系统

1.流量测量

AD板采集到流量计的实时电压值传输的计算机,计算机再通过流量计的电压与流量间的关系转换为实时流量,计算机采样频率为10Hz。

2.水位测量

采用超声水位计进行水深测量,超声水位计的输出电压与测量距离之间为线性关系,计算机通过AD板采集超声水位计电压,然后得出水深。超声水位计灵敏度高,通过计算机的采样频率为10Hz。沿水槽共布设了4个超声水位探头,其安装高度距离水面不小于0.05m。

3. 流速测量

采用美国TSI公司生产的PIV测量流场,最高采样频率为15Hz,不但可以进行全场的流场测量,并能对局部区域流场进行精细测量,比如壁面以及表面附近1mm内的流场分布。

4.各测量仪器间的同步性

通过为本系统专门开发的同步触发装置,由同一台计算机控制,同时触发水位计、流量计以及PIV系统,可以实现水位、流速、流量的同步测量。

系统稳定性

通过水槽内恒定流以及非恒定流的初步试验,本水槽进行光滑床面水流试验时具有较高的精度,各项指标较为稳定。

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