[发明专利]一种升降式三维流速计标定水槽及其标定流速的方法

说明书

本发明公开了一种升降式三维流速计标定水槽及其标定流速的方法，从下到上依次设有蓄水箱、支撑平台、坡度调节装置和高位水槽，高位水槽包括上游水槽和下游水槽，两者通过射流管嘴相连通；上游水槽包括上游水位调节板、上游稳流消波装置、上游导轨和上游水位测量装置，下游水槽包括待标定流速计、下游稳流消波装置、下游导轨、下游水位调节板和下游水位测量装置；待标定流速计通过激光定位组件和三坐标定位装置使其置于射流核心区。本发明不仅可以根据上下游的水面高差得到理论流速，还能根据待标定流速计测量得到实际的水流速度，通过比较两种流速得到修正系数。由于两种流速是在同一测量环境下得到的，因此修正系数误差更小，精度更准确。

技术领域

本发明属于实验装置领域，具体涉及一种升降式三维流速计标定水槽及其标定流速的方法。

背景技术

在实际流动中有一种远离固体边界的紊流，其紊动的发展不受因体边界的约束，因而不存在粘性底层，这种紊流称为自由紊流。常见的自由紊流有两种形式：(1)射流，是指从孔口等较小的断面喷射而出的一股流体；(2)尾流，是指绕过物体的流动发生脱离后，在物体下游漩涡区的流动。在通风、环境及水利等工程部门经常遇到射流问题。液体从喷管或孔口中喷出，流动不受任何固体边界的约束，称为射流。射流一般为紊流流型，具有紊动扩散作用，能进行动量、热量和质量传递。

水射流的应用起源于采矿业。早期利用水射流冲洗矿石中的泥土，蓄水运送并筛选矿石和直接用水射流冲刷煤层。而水射流的冲切能力直接与其流速相关。

实际工程中，毕托管常用于测量液体或气体的流速。一般认为，当用毕托管测量水流流速时，若流速过大，水流中容易产生掺气，当气泡进入动水管时，毕托管测量值就不准确。一般毕托管的测速范围为0.1～2.0m/s。用柱形毕托管进行测速，其最大流速可达到6m/s。对于流速在6～20m/s的高速射流的流速测量，普通毕托管不适用，而且目前又无其他合适的仪器可以测量。针式毕托管用于高速射流测量是一种看似可行的选择，但其精度如何，需要借助其他仪器予以矫正。

因此，本发明提供了一种标定与测量于一体的升降式三维流速计标定水槽，在使用时，不仅可以根据上游水槽和下游水槽的水面高度差计算得到理论的水流速度，还可以根据设置于射流核心区的毕托管测量得到实际的水流速度，通过比较两种流速得到流速的修正系数，由于两种水流速度是在同一个测量环境下得到的，因此该修正系数的误差更小，精度更准确。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的缺陷，并提供一种升降式三维流速计标定水槽及其标定流速的方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种升降式三维流速计标定水槽，其包括蓄水箱、支撑平台和高位水槽，所述高位水槽包括上游水槽和下游水槽，上游水槽和下游水槽通过射流管嘴相连通，所述射流管嘴可拆卸式固定于上游水槽侧壁；

所述蓄水箱箱体底部安装有若干水槽支撑脚，若干所述水槽支撑脚用于稳定蓄水箱保持水平状态；蓄水箱内设有水泵，所述水泵通过供水管道与上游水槽开设的进水孔相连通，所述供水管道上设有调节阀和流量计；所述蓄水箱顶部安装支撑平台，沿支撑平台的长度方向上设有坡度调节装置，所述坡度调节装置上安装高位水槽；

所述上游水槽包括上游水位调节板、上游稳流消波装置、上游导轨和上游水位测量装置；在上游水槽中沿水流方向依次设置上游水位调节板、上游稳流消波装置和上游水位测量装置，所述进水孔位于上游水位调节板和上游稳流消波装置之间；所述上游导轨安装于上游水槽顶部，用于连接固定上游稳流消波装置和上游水位测量装置；所述上游水位调节板的板面与水流方向垂直，上游水位调节板的两个侧边分别与上游水槽的两个侧壁封闭连接，上游水位调节板的底边与上游水槽的底板封闭连接，上游水位调节板的顶端与上游导轨留有水流通道；在上游水槽上开设有溢流口，溢流口通过溢流管道与蓄水箱连通，所述溢流口在上游水位调节板远离进水孔的一侧；