[发明专利]一种流动显示烟线装置及方法

说明书

一种流动显示烟线装置及方法，装置的电动烟线喷头依次通过高压烟箱、电动截止阀、气泵及常压烟箱与发烟器相连，高压烟箱内置压力传感器，各部件由PLC及计算机进行控制。方法为：装置进行初始化；风洞进入调速状态，启动发烟器向常压烟箱内充入烟雾；充烟时间结束后关闭发烟器；电动截止阀打开，由气泵将常压烟箱中的烟雾输入高压烟箱中；当高压烟箱内压力达到设定值后，电动截止阀关闭，气泵关机，高压烟箱充烟结束；当气流调节稳定后，控制电动烟线喷头开启，高压烟箱中的烟雾将通过烟线喷孔喷出，并形成两种高压烟线，同时启动流动显示测量工作；当流动显示测量工作完成后，控制电动烟线喷头关闭，该次流动显示实验结束。

技术领域

本发明属于流动显示技术领域，特别是涉及一种流动显示烟线装置及方法。

背景技术

流动显示技术是流体力学的重要组成部分，是发现新的流动现象、探索流动机理、测量复杂流动和分析其绕流特性的重要手段，在工程上也有重要的实用价值。近代流体力学和空气动力学的发展以及分离流在新一代飞行器研制中的应用，为人们对复杂流动(分离流、漩涡流、湍流、非定常流等)的研究提出了新的课题，包括其机理研究和应用研究，这些复杂流动一般是三维、非定常、非周期性的，其流态随时间和空间而变化，或具有复杂的空间结构，或流动式非定常的，且往往二者兼而有之。目前，人们对这些复杂流动现象的捕捉和流动机理的研究还很不够，其中重要原因之一是缺乏显示和测量复杂流动的手段。

烟线法是流动显示实验中常用的方法，其实现方式为：在风洞模型的上游横放一根与来流垂直的金属电阻丝线，或在模型特定位置固定金属电阻丝线，实验前在金属电阻丝线上涂上一层油，实验时通电使金属电阻丝线发热，而油受热发烟并形成白色烟雾，烟雾会随气流向下游流去，进而显示出流动状态。

但是，传统的烟线法依然存在明显不足，其仅能形成单条烟线组，导致无法显示复杂流动的空间结构，也无法显示模型较全面的三维流态；再有，金属电阻丝上的油需要人工进行手动涂刷，很容易导致油滴分布不均匀，进而导致烟线粗细程度不均匀；另外，由于烟雾仅是通过涂抹在金属电阻丝上的油受热产生的，其产生的烟雾量少，烟雾持续产生的时间短，要想获得理想的流动显示照片(图像)，必须要掌握好拍摄的时机，同时还要配合实验风速调节和拍照设备(相机或摄像机)，并对拍照设备(相机或摄像机)、光源以及发烟器进行同步控制，这对实验者的操作经验提出了较高要求，想要获得清晰的流动显示照片(图像)十分不易。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种流动显示烟线装置及方法，能够形成两条烟线，满足复杂流动的空间结构和模型较全面的三维流态的显示要求，摒弃了金属电阻丝刷油受热发烟方式，直接通过烟箱输出烟雾，烟雾量大且持续时间长，烟线更加均匀，能够有效降低流动显示的测量难度，能够更加容易的获得清晰的流动显示照片(图像)。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种流动显示烟线装置，包括电动烟线喷头、高压烟箱、电动截止阀、气泵、常压烟箱、发烟器、PLC及计算机；所述电动烟线喷头的烟雾进口通过管道与高压烟箱的烟雾出口相连通，高压烟箱的烟雾进口通过管道与电动截止阀一端相连通，电动截止阀另一端通过管道与气泵排气口相连通，气泵吸气口通过管道与常压烟箱的烟雾出口相连通，常压烟箱的烟雾进口与发烟器的烟雾出口相连通；在所述高压烟箱内安装有压力传感器；所述电动烟线喷头的信号输入端、压力传感器的信号输出端、电动截止阀的信号输入端、气泵的信号输入端及发烟器的信号输入端均通过PLC与计算机相连。

所述电动烟线喷头包括整流罩、隔板、定孔板、动孔板及电动推杆；所述整流罩分为扩张段和平直段，扩张段的截面形状为长条孔型；所述隔板共设置两处，两处隔板平行且对称固装在整流罩的扩张段内侧，隔板平行于整流罩的平直段；所述定孔板固装在两处隔板之间，定孔板垂直于隔板，所述整流罩扩张段的烟雾出口通过定孔板进行封堵；所述动孔板位于定孔板内侧，动孔板与定孔板贴合在一起；所述电动推杆连接在动孔板与整流罩之间，动孔板通过电动推杆与定孔板进行滑动配合。