[发明专利]一种两相流振荡实验装置及实验方法

说明书

本发明涉及一种两相流振荡实验装置及实验方法；本发明装置包括工作台、驱动电机、曲柄连杆、柴油机组、连杆、测试平台以及活塞油腔试验件；在活塞油腔试验件外侧设置高速摄相机；本发明实验方法的步骤；本发明装置可同时进行可视化实验和振荡传热实验，提高了工作效率；通过实验方法，可将活塞油腔试验件中两相流振荡流动过程的图像和温度数据同时得到，进而对图像和温度数据进行处理，即可评价两相流的振荡流场变化对其传热效果的影响。

技术领域

本发明涉及一种两相流振荡实验装置及实验方法。

背景技术

人们对发动机的低排放和燃油经济性等方面的要求日趋提高，由于发动机的工作环境十分恶劣，为保证发动机工作的可靠性、耐久性和经济性就必须对发动机进行良好的冷却，并且随着柴油机功率的不断提高，对其零部件的可靠性提出了更高的要求，活塞需要承受更高的热负荷来满足要求，因此对柴油机活塞进行有效的冷却是保证柴油机工作耐久性、可靠性和经济性的前提。常用的冷却方式是通过内冷油腔机油的振荡带走热量；与其他冷却技术相比，内冷油腔是活塞强化传热中非常有效的结构，在降低活塞头部热负荷的过程中占有主导地位，可极大地降低活塞各个部位的热负荷。

目前的两相流振荡实验，由于实验中的往复振荡是在低频率、低转速下进行，不能够达到柴油机活塞正常工作的频率和转速，并且往复振荡时忽略了实验装置的振动对运动规律的影响，并且在实验中还存在安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有实际柴油机活塞相同运动规律，并可同步进行两相流可视化观测实验和传热测量实验的两相流振荡实验装置及实验方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明两相流振荡实验装置包括工作台、固定安装在工作台上的驱动电机、固定安装在驱动电机传动轴上曲柄连杆、与曲柄连杆连接的柴油机组、竖直安装在柴油机组活塞顶部的连杆、固定安装在连杆顶部的测试平台以及固定安装在测试平台顶部的活塞油腔试验件；在活塞油腔试验件外侧设置高速摄相机； 对所述活塞油腔试验件做可视化观测实验和/或传热测量实验。

本发明所述工作台包括架体、安装在架体底板上的若干个配重块以及固定安装在架体底部的减震脚； 在所述架体的顶板上固定安装固定座，所述驱动电机固定安装在固定座上，所述柴油机组固定安装在架体顶板的另一侧。

本发明在所述工作台外侧设置移动框架罩体，所述移动框架罩体底部设置可拆卸横梁，移动框架罩体的底部安装万向轮，所述活塞油腔试验件设置在移动框架罩体外部；在所述移动框架罩体外侧设置封板，位于移动框架罩体上部的封板为透明板；移动框架罩体顶板设置使连杆穿过的通孔。

本发明对活塞油腔试验件做可视化观测实验和传热测量实验时，其顶板和底板为金属材质，侧板为透明板，在所述顶板和底板内壁上安装温度传感器。

本发明对活塞油腔试验件做可视化观测实验时，其顶板、底板和侧板均为透明板。

本发明工作台底部四角与移动框架罩体底部内侧之间安装橡胶固定块。

本发明位于活塞油腔试验件外侧在移动框架罩体顶部设置防护罩。

本发明活塞油腔试验件为立方体或柱体。

本发明两相流振荡实验方法，采用如下步骤：

步骤一、向活塞油腔试验件内注入适当体积的机油，封闭后将其固定在测试平台上；

步骤二、开启镝灯，照射活塞油腔试验件，调整镝灯的位置，保证镝灯的照射呈一定角度，使活塞油腔试验件在高速摄像机里的成像清晰、稳定且无阴影覆盖；

步骤三、利用温度加热装置在活塞油腔试验件的顶面进行加热，当温度传感器的温度反馈信号反映顶面内侧的温度为100℃时，停止加热使活塞油腔试验件冷却；