專利名稱：測(cè)量激波加載固定顆粒群非穩(wěn)態(tài)力的傳感器固定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量力的實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是涉及ー種測(cè)量激波加載固定顆粒群非穩(wěn)態(tài)カ的傳感器固定裝置。
背景技術(shù)：
超聲速氣相流場(chǎng)中的氣固兩相流現(xiàn)象在醫(yī)療、流體機(jī)械、環(huán)保和航空航天等多個(gè)領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用，例如粉末藥物的無針注射、燃?xì)廨啓C(jī)葉柵中的固體顆粒沖蝕、熱加エエ藝中的超音速冷噴涂、粉末滅火、含塵燃?xì)獾某曀俜蛛x、再入式飛行器的表面沖擊溶蝕模擬等。激波管是超聲速氣相流場(chǎng)的發(fā)生裝置之一，其通道內(nèi)部的流動(dòng)形式為存在運(yùn)動(dòng)激波的非穩(wěn)態(tài)氣固兩相流場(chǎng)，涉及氣、固兩相間以及固體顆粒間的相互作用等問題。對(duì)這類復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象的研究，必須考慮多種動(dòng)力學(xué)的相互作用，相關(guān)研究也具有顯著的工程應(yīng)用和學(xué)術(shù)價(jià)值。國(guó)內(nèi)外雖然做過很多研究，但是都基本采用簡(jiǎn)化的單球阻力系數(shù)模型且簡(jiǎn)化帶來的誤差合理性也沒有有效的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，此外還有種種的不足。針對(duì)這些不足我們?cè)O(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)來研究，以便得出顆粒群阻力系數(shù)模型。在實(shí)驗(yàn)中需要在裝載室內(nèi)部固定顆粒群，因此按鋼球的不同排布方式給鋼球開小孔，并用高強(qiáng)度的細(xì)金屬絲將若干球穿連，一起固定在壁面上均勻布置一定數(shù)量小孔的裝載室內(nèi)部。此處稱固定的鋼球顆粒群稱為球陣模型。實(shí)驗(yàn)中需要利用動(dòng)態(tài)壓力傳感器對(duì)球陣模型的非穩(wěn)態(tài)受カ直接測(cè)量，這是本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也涉及到所建立的顆粒群阻力系數(shù)模型能否客觀的反映顆粒群受カ和運(yùn)動(dòng)，然而如何利用動(dòng)態(tài)壓カ傳感器實(shí)現(xiàn)球陣模型所受非穩(wěn)態(tài)カ的測(cè)量是一個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述背景技術(shù)中所述的實(shí)驗(yàn)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量激波加載固定顆粒群非穩(wěn)態(tài)カ的傳感器固定裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是
本發(fā)明包括底座和籠狀支架兩部分，其中
1)底座包括底座上蓋板、底座墊板和底座下蓋板；底座上蓋板和底座下蓋板間用底座墊板連成一體；
2)籠狀支架包括籠狀支架頂蓋、籠狀支架底蓋、四根連接桿和傳感器螺紋連接環(huán)；等距分布四根連桿穿過固定底座上蓋板后，將籠狀支架頂蓋與位于底座上蓋板下面的籠狀支架底蓋固連成一體，壓カ傳感器的一端穿過固定底座上蓋板中心孔后直至籠狀支架底蓋，通過傳感器螺紋連接環(huán)在底座上蓋板下端面鎖緊，壓カ傳感器的一端與籠狀支架底蓋內(nèi)孔間充有油液，壓カ傳感器與高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。本發(fā)明具有的有益效果是
本發(fā)明固定好傳感器后可以方便的測(cè)各種球陣模型所受激波作用的非穩(wěn)態(tài)力，實(shí)現(xiàn)了在激波加載固定顆粒群實(shí)驗(yàn)中壓カ傳感器的固定，可以對(duì)固定顆粒群所受非穩(wěn)態(tài)カ直接測(cè)量方便了開展以后的實(shí)驗(yàn)工作


圖I是傳感器固定裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖I中籠狀支架A的放大示意圖。圖3是激波管實(shí)驗(yàn)的總體布置圖。圖4是圖I中底座上蓋板I的俯視圖。圖5是圖I中底座墊板2的側(cè)視圖。圖6是圖I中底座下蓋板3的俯視圖。圖7是圖2中傳感器螺紋連接環(huán)8的放大主視圖。圖8、圖9分別是圖2中籠狀支架底蓋5的主視圖和俯視圖。圖10是圖2中籠狀支架頂蓋4的俯視圖。圖11是圖3中固定夾18的結(jié)構(gòu)圖。圖中1、底座上蓋板，2、底座墊板，3、底座下蓋板，4、籠狀支架頂蓋，5、籠狀支架底蓋，6、連接桿，7、壓カ傳感器，8、傳感器螺紋連接環(huán)，9、探頭，10、試驗(yàn)段，11、高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，12、動(dòng)態(tài)測(cè)カ計(jì)，13、傳感器固定裝置，14、高壓氣瓶，15、被驅(qū)動(dòng)段，16、鋁制膜片固定處，17、驅(qū)動(dòng)段，18、固定夾，19、激波管臺(tái)架，20、螺紋孔，21、等距分布的四個(gè)孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步說明。如圖I、圖2所示，本發(fā)明包括底座和籠狀支架兩部分，其中底座包括底座上蓋板I、底座墊板2和底座下蓋板3，其中底座墊板2和底座下蓋板3的結(jié)構(gòu)如圖5、圖6所示；籠狀支架包括籠狀支架頂蓋4、籠狀支架底蓋5、連接桿6和傳感器螺紋連接環(huán)8 (其結(jié)構(gòu)如圖7所示)，其中連接桿6是全螺紋的；四塊底座墊板2的兩側(cè)都分別開有螺紋孔，底座上蓋板I和底座下蓋板3也分別對(duì)應(yīng)的開有螺紋孔，將這三個(gè)部件用螺栓連接成整體；將壓カ傳感器7旋緊到底座上蓋板I中心的螺紋孔20里，如圖4所示；然后將傳感器螺紋連接環(huán)8旋到底座上蓋板I下面的壓カ傳感器7的螺紋段，然后四根全螺紋連接桿6穿過底座上蓋板I的等距分布的四個(gè)孔21后，將籠狀支架頂蓋4和籠狀支架底蓋5連接成一體，并在籠狀支架底蓋5的內(nèi)環(huán)凸臺(tái)與壓カ傳感器7之間封有油液，其中籠狀支架底蓋5的結(jié)構(gòu)如圖8、圖9所示，籠狀支架頂蓋4的結(jié)構(gòu)如圖10所示。然后將裝配完成的裝置安放到激波管的試驗(yàn)段10下方的臺(tái)架上，并用四個(gè)固定夾18 (其結(jié)構(gòu)如圖11所示)將裝置底座下蓋板3和激波管臺(tái)架19固定在一起，如圖3所示；將一根金屬絲的始端穿過試驗(yàn)段10壁面上的小孔，將球陣模型固定在試驗(yàn)段10內(nèi)部后，把金屬絲末端打結(jié)固定于試驗(yàn)段10壁面上，而金屬絲始端穿出試驗(yàn)段10壁面下方的小孔后，再穿過位于試驗(yàn)段10垂直下方的籠狀支架頂蓋4中間的小孔，然后拉緊固定；而后將壓カ傳感器7連接到高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11上，再將動(dòng)態(tài)測(cè)カ計(jì)12的探頭直接接觸球陣模型，如圖3所示，此時(shí)給球陣模型一個(gè)動(dòng)態(tài)的軸向力，動(dòng)態(tài)測(cè)カ計(jì)12和高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11會(huì)同時(shí)采集到信號(hào)，因?yàn)閯?dòng)態(tài)測(cè)カ計(jì)12得到的是球陣模型的軸向受力信號(hào)，而高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11得到的是傳感器的壓カ信號(hào)；如果得到的兩種信號(hào)都以有坐標(biāo)系的曲線形式表示，便可以通過對(duì)比這兩條曲線而確定球陣模型所受的非穩(wěn)態(tài)カ與高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的信號(hào)的關(guān)系，完成標(biāo)定。本發(fā)明主要用鋼鐵材料做成，其中傳感器螺紋連接環(huán)、籠狀支架頂蓋和籠狀支架底蓋以及全螺紋連接桿用不銹鋼材料制作。實(shí)驗(yàn)中的具體應(yīng)用
接下來，便可以進(jìn)行激波加載固定顆粒群的實(shí)驗(yàn)，完成對(duì)固定顆粒群所受激波作用的非穩(wěn)態(tài)カ的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)中所用到的激波管的結(jié)構(gòu)如圖3所示，15為被驅(qū)動(dòng)段；17為驅(qū)動(dòng)段；10是激波管中的試驗(yàn)段，用有機(jī)玻璃管做成，便于觀察，球陣模型便固定在試驗(yàn)段10的內(nèi)部；16處夾固鋁制膜片，將驅(qū)動(dòng)段和被驅(qū)動(dòng)段分隔開。將高壓氣瓶14中的氮?dú)獬涞郊げü艿尿?qū)動(dòng)段17，壓強(qiáng)達(dá)到一定數(shù)值后破膜產(chǎn)生超音速氣流并產(chǎn)生激波，球陣模型由于受到激波施加的非穩(wěn)態(tài)カ的作用而產(chǎn)生一定的軸向位移，同時(shí)拉緊高強(qiáng)度細(xì)金屬絲，再通過裝置拉緊籠狀支架底蓋5，使油液受到壓緊カ的作用，然后壓力信號(hào)被傳感器接收并輸出到高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11上。根據(jù)已經(jīng)標(biāo)定好的球陣模型的受カ與高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11采集到的信號(hào)的關(guān)系，便 可以確定球陣模型所受到的非穩(wěn)態(tài)カ的大小。用該方法直接測(cè)量顆粒的受カ值，具有操作簡(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.ー種測(cè)量激波加載固定顆粒群非穩(wěn)態(tài)カ的傳感器固定裝置，其特征在于包括底座和籠狀支架兩部分，其中 .1)底座包括底座上蓋板(I)、底座墊板(2)和底座下蓋板(3);底座上蓋板(I)和底座下蓋板(3)間用底座墊板(2)連成一體； .2)籠狀支架包括籠狀支架頂蓋(4)、籠狀支架底蓋(5)、四根連接桿(6)和傳感器螺紋連接環(huán)(8);等距分布四根連桿￠)穿過固定底座上蓋板(I)后，將籠狀支架頂蓋(4)與位于底座上蓋板(I)下面的籠狀支架底蓋(5)固連成一體，壓カ傳感器(7)的一端穿過固定底座上蓋板(I)中心孔后直至籠狀支架底蓋(5)，通過傳感器螺紋連接環(huán)(8)在底座上蓋板(I)下端面鎖緊，壓カ傳感器(7)的一端與籠狀支架底蓋(5)內(nèi)孔間充有油液，壓カ傳感器(7)與高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(11)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測(cè)量激波加載固定顆粒群非穩(wěn)態(tài)力的傳感器固定裝置。包括底座和籠狀支架；底座由底座上蓋板和底座下蓋板并用底座墊板連成一體；籠狀支架包括籠狀支架頂蓋、籠狀支架底蓋、四根連接桿和傳感器螺紋連接環(huán)；等距分布四根連桿穿過固定底座上蓋板后，將籠狀支架頂蓋與位于底座上蓋板下面的籠狀支架底蓋固連成一體，壓力傳感器的一端穿過固定底座上蓋板中心孔后直至籠狀支架底蓋，通過傳感器螺紋連接環(huán)在底座上蓋板下端面鎖緊，壓力傳感器的一端與籠狀支架底蓋內(nèi)孔間充有油液，壓力傳感器與高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。本發(fā)明可方便的測(cè)各種球陣模型所受激波作用的非穩(wěn)態(tài)力，實(shí)現(xiàn)在激波加載固定顆粒群實(shí)驗(yàn)中壓力傳感器的固定。
文檔編號(hào)G01L9/00GK102620880SQ20121009120
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者亓洪訓(xùn), 張?zhí)O, 施紅輝, 章利特 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)