[发明专利]一种兼容LDV及PIV技术的平弯管路水流流速测量装置

说明书

本发明公开了一种兼容LDV及PIV技术的平弯管路水流流速测量装置，属于复杂管路流速测量装置，用于流速测量，其包括包括管道、水套组件、缓震装置，其中所述的管道由透明材质制成且位于水套组件内，水套组件为由透明材质制成的且沿管道分布的多段独立罩体结构；每段独立罩体结构中至少包括两组相互平行的平面且在独立罩体结构中充满水体；所述缓震装置位于水套组件的底部且与水平面接触。鉴于上述技术方案，本发明能够消除使用LDV或PIV对透明弯管内流场进行流速测量时由于弯管路外壁折射问题造成的测量困难，以及由于管内水流运动造成的实验系统震动等问题，实现了对复杂水平管路内水流流速的无接触测量。

技术领域

本申请属于复杂管路流速测量装置，具体地说，尤其涉及一种兼容LDV及PIV技术的平弯管路水流流速测量装置。

背景技术

在流体力学领域，流速是研究流体流动特征最为基础且重要的物理量。目前在不可压缩流体力学研究领域中常用的流速测量方法主要有毕托管测速、LDV测速及PIV测速。虽然毕托管测速具有结构简单、使用及制造方便、成本低等优点，但是其在测量过程中需要将探针置于流场之内，会对流场产生扰动，而且毕托管测速只能够用于计算水流的平均流速，无法满足科研实验中对点流速高精度、瞬态测量的要求。

而相对于毕托管测速，LDV测速及PIV测速是当今流体力学领域中使用较为广泛的流体流速测量方法，两者都是通过在流体中添加示踪粒子，通过测量示踪粒子在流体中跟随流体的运动速度，当示踪粒子在流体内的跟随性良好时，能够将示踪粒子的速度认为是流体的流速。

但是，LDV测速及PIV测速还是具有区别性的。具体来讲，LDV测速是利用流体中示踪粒子运动时，激光在失踪粒子上形成是散射光的多普勒频移来计算示踪粒子的三维速度，进而得到流场内特定空间点上的三维速度。而PIV测速则是通过采用CCD图像传感器来记录两个或多个瞬时平面区域内的示踪粒子图像，通过计算机内相关或互相关计算得到示踪粒子在特定时间间隔内的位移，进而得到整个平面区域内示踪粒子的三维速度。

无论是LDV还是PIV测速，其在测量过程中都需要保证激光入射时不会因为激光折射产生测量误差，这就要求激光入射面要保持平整并与入射光纤所在平面保持垂直。同时在测量过程中应当尽可能降低管道内水流运动引起的管道震动所可能导致的测量误差，如果涉及到含水弯管段时，由于弯管结构为圆环体，管壁发生的折射更为复杂，所以采用LDV及PIV技术对这种复杂水平管路内水流流速的测量就变得尤为困难。

发明内容

本申请的目的在于提供一种兼容LDV及PIV技术的平弯管路水流流速测量装置，其能够消除使用LDV或PIV对透明弯管内流场进行流速测量时由于弯管路外壁折射问题造成的测量困难，以及由于管内水流运动造成的实验系统震动等问题，实现了对复杂水平管路内水流流速的无接触测量。

为达到上述目的，本申请是通过以下技术方案实现的：

本发明中所述的兼容LDV及PIV技术的平弯管路水流流速测量装置，包括管道、水套组件、缓震装置，其中所述的管道由透明材质制成且位于水套组件内，水套组件为由透明材质制成的且沿管道分布的多段独立罩体结构；每段独立罩体结构中至少包括两组相互平行的平面且在独立罩体结构中充满水体；所述缓震装置位于水套组件的底部且与水平面接触。

进一步地讲，本发明中所述的管道包括水平直管段和弯管段，水平直管段位于弯管段的两端。

进一步地讲，本发明中所述的弯管段为180°弯管。

进一步地讲，本发明中所述的水套组件包括平行设置的水套顶板、水套底板，水套顶板与水套底板均为水平安装，在水套顶板和水套底板的内侧、外侧分别固定有水套铅垂面，水套顶板和水套底板的两端分别通过水套侧面与管道固定连接，所述水套侧面分别与水套顶板、水套底板、水套铅垂面的端部固定。

进一步地讲，本发明中所述的水套顶板与水套铅垂面通过水套顶板底部边沿处的卡扣进行连接，水套顶板的卡扣由平行设置的两根长条状凸起构成。