[发明专利]內杆与外筒自转诱发流体平面流动测量实验装置及方法

权利要求书

1.一种内 杆与外筒自转诱发流体平面流动测量实验装置，其特征在于：这种內杆与外筒自转诱发流体平面流动测量实验装置包括实验装置主体、内杆自转装置、外筒自转装置、PIV测量装置，实验装置主体为框架，内杆自转装置包括第一交流电机（12）、第一减速机（2）、内杆，传动抛光杆（1）的下端固定有机玻璃棒（10）构成内杆，第一减速机（2）通过移动通孔（21）固定在框架的顶板（13）上，第一减速机（2）连接传动抛光杆（1）；外筒自转装置包括第二交流电机、第二减速机（23）、传动轴（15）、同步带（6）、外筒，第二减速机（23）固定在框架的底板（8）上，第二减速机（23）连接传动轴（15），传动轴（15）垂向设置，传动轴（15）上端连接第一同步轮（5），第一同步轮（5）与传动轴（15）过盈配合，第一同步轮（5）通过同步带（6）与外筒中部外侧设置的第二同步轮配合传动，外筒为有机玻璃管（7），外筒通过上外球面带座轴承（4）和下外球面带座轴承（9）固定在实验装置主体中，上外球面带座轴承（4）通过顶丝吊装在顶板（13）下，下外球面带座轴承（9）固定在框架的底板（8）上；PIV测量装置的双脉冲激光器（16）设置于外筒外侧，双脉冲激光器（16）与有机玻璃棒（10）对应设置，CCD相机（11）置于外筒的正下方，双脉冲激光器（16）、CCD相机（11）均通过同步控制器（18）连接计算机（19）。

2.根据权利要求1所述的内 杆与外筒自转诱发流体平面流动测量实验装置，其特征在于：所述的实验装置主体包括顶板（13）、底板（8），顶板（13）、底板（8）均焊接在四根立柱（3）上，构成四方柱体式框架，顶板（13）上设置有调偏通孔（22），调偏通孔（22）为条形的，调偏通孔（22）的两侧设置有移动通孔（21），移动通孔（21）也为条形的，每个移动通孔（21）的外侧设置有螺栓孔（20）；螺栓孔（20）用于固定上外球面带座轴承（4），移动通孔（21）用于固定第一减速机（2），传动抛光杆（1）从调偏通孔（22）中穿过。

3.根据权利要求2所述的内 杆与外筒自转诱发流体平面流动测量实验装置，其特征在于：所述的传动抛光杆（1）上端设有托台和键槽，穿过并悬挂在第一减速机（2）上，传动抛光杆（1）的下端同心丝扣连接有机玻璃棒（10）。

4.根据权利要求3所述的内 杆与外筒自转诱发流体平面流动测量实验装置，其特征在于：所述的第二同步轮与外筒通过第二同步轮上内置的四个顶丝配合；传动轴（15）下端设有托台和键槽，穿过并承托在第二减速机（23）上，第二同步轮在同步带（6）的传动下带动外筒旋转，转速及旋转方向由交流电机控制器控制。

5.根据权利要求4所述的内 杆与外筒自转诱发流体平面流动测量实验装置，其特征在于：所述的上外球面带座轴承（4）、下外球面带座轴承（9）同轴，且均内置顶丝固定并承受外筒及外筒中液体的重量。

6.一种权利要求4或5所述的内 杆与外筒自转诱发流体平面流动测量实验装置的实验方法，其特征在于：

1）向外筒内灌注配有粒子的待测液体；

2）调整内杆的偏心距离，并固定；

4）调整双脉冲激光器（16）的位置，使之打出水平激光，同时穿过外筒和内杆下端的有机玻璃棒（10），调整CCD相机（11）垂直向上拍摄待测平面；

5）调整内杆、外筒自转方向及转速；

6）待流场稳定后，打开计算机（19）进行数据采集与分析；

7）实验结束后，关闭电源；

8）收好CCD相机（11），放掉外筒里的液体。