实施方案
[0026] 该装置通过调节机翼旋转速度与机翼旋转角度配合PIV技术,多角度对旋转翼型附近的流场进行观察研究,包括其边界层的研究。
[0027] 假设实验装置处于恒温环境,当水箱中的流体确定时,流体的密度ρ与动力黏性系数μ为恒值。实验中所用的翼型确定时,翼型弦长d大小也为恒值。此时雷诺数Re仅由流体速度v决定,而流体速度v与翼型旋转速度有关,由于翼型壁面的无滑移边界条件,在本实验中可以认为于翼型壁面处的流体速度为翼型旋转的线速度。假设实验装置处于恒温环境,当水箱中的流体种类确定时,则本实验的雷诺数Re仅由翼型旋转速度决定。利用本实验装置可以通过调节电机转速在不同翼型旋转速度观察不同雷诺数情况下翼型周围的流体流动情况,为研究旋转翼型的边界层理论给予实验支持。
[0028] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0029] 如图1、图2所示,一种关于旋转翼型设备的实验装置,其特征在于:包括水箱1、固定支架2、旋转结构3、照相机8、主圆盘7和可拆卸圆环4;固定支架2与水箱1分离,旋转结构3位于固定支架2上;
[0030] 所述固定支架2包括四根固定杆和四根支撑杆,四根固定杆垂直固定在水平面上,四根支撑杆连接四根固定杆构成一个矩形架2-1;矩形架2-1设有多根移动杆2-2,移动杆2-2与矩形架2-1的其中两根支撑杆垂直,移动杆2-2能在与其垂直的两根支撑杆上自由滑动,四根固定杆的高度可调;所述固定支架2长宽大于水箱1,不与水箱直接接触;
[0031] 如图3所示,旋转结构3包括电机3-1、传动轴3-2和翼型固定装置3-3;传动轴3-2连接电机3-1和翼型固定装置3-3。传动轴3-2可调节翼型固定装置3-3的高度;可调节翼型固定装置与传动轴3-2垂直,可调节翼型固定装置上开有多个安装孔,通过更换翼型固定装置3-3上不同位置的安装孔,改变翼型旋转半径;,翼型6通过攻角调节装置与固定装置3-3上的安装孔固定连接;电机3-1设置在移动杆上,电机3-1可沿与移动杆垂直的支撑杆的长度方向自由滑动;
[0032] 如图4所示,上侧主圆盘通过螺栓和螺柱固定在移动杆上,下侧主圆盘通过螺栓和螺柱设置在水箱底部;上侧主圆盘、下侧主圆盘与传递轴同轴设置,翼型设置在上下侧主圆盘之间;上下侧主圆盘外侧设有可拆卸的圆环4。
[0033] 所述的水箱外侧设有照相机。
[0034] 操作实验装置的具体步骤包括:
[0035] 1选择确定的翼型,根据需要的旋转半径固定好翼型并且调节好需要的叶片攻角;
[0036] 2根据叶片弦长与攻角确定实验需要的上下圆盘直径,然后安装符合实验需求的上下圆环;
[0037] 3根据叶片沿展向长度确定上下圆盘的间距,通过可升降圆盘固定装置调节下圆盘在水箱中的位置使上下圆盘的间距满足实验需求;
[0038] 4确定水箱内流体类型,一般建议水箱内装满水,然后根据研究需要的雷诺数确定电机转速;
[0039] 5布置PIV系统;
[0040] 6启动电机,当翼型稳定旋转后,通过PIV系统记录实验数据。
[0041] 其中PIV测量基本步骤为:
[0042] 1开启系统,检查激光、CCD照相机、软件启动是否正常;
[0043] 2预估测试区域的主流速度(根据电机转速);
[0044] 3设定两脉冲时间间隔和脉冲延迟时间;
[0045] 4加入示踪粒子;
[0046] 5采集图像,实现跨帧测量;
[0047] 6得到一定结果后。调节光片参数、照相机放大率、光圈和粒子浓度等参数提供图像质量;
[0048] 7调试结束后,采集实验数据,拍摄标尺图像,进行后处理。