本發(fā)明屬于流體流體動(dòng)力學(xué)測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多孔介質(zhì)粘性阻力系數(shù)與慣性阻力系數(shù)測量方法及裝置。

背景技術(shù)：

多孔介質(zhì)，是由固體物質(zhì)組成的骨架和由骨架分隔成大量密集成群的微小空隙所構(gòu)成的物質(zhì)。多孔介質(zhì)內(nèi)的微小空隙可能是互相連通的，也可能是部分連通、部分不連通的。由于多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)特性，對于多孔介質(zhì)的阻力特性的研究還非常匱乏，目前還沒有任何一項(xiàng)技術(shù)可以準(zhǔn)確的測量出多孔介質(zhì)的阻力系數(shù)和慣性系數(shù)，給多孔介質(zhì)的應(yīng)用帶來了很多不便?，F(xiàn)有的測量裝置大多比較簡單，測量誤差大，對結(jié)果的準(zhǔn)確性造成較大影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有多孔介質(zhì)粘性阻力系數(shù)與慣性阻力系數(shù)測量方法復(fù)雜，精度低的缺陷。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是克服現(xiàn)有測量裝置測量誤差大的缺陷。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種多孔介質(zhì)材料粘性阻力系數(shù)與慣性阻力系數(shù)測量方法，包括以下步驟：

步驟一、使用傳感器獲取流體流經(jīng)多孔介質(zhì)材料前后的壓降ΔP和流體的流速v；

步驟二、將ΔP和v擬合成二次多項(xiàng)式Δp＝a₁v²+a₂v，得到參數(shù)a₁和a₂的值；

步驟三、計(jì)算粘性阻力系數(shù)1/α和慣性阻力系數(shù)C₂

式中Δn為多孔介質(zhì)材料的厚度，μ為流體的動(dòng)力粘度，ρ為流體的密度。

優(yōu)選的是，所述流體為空氣。

優(yōu)選的是，步驟一中，首先在測量管道中不安裝多孔介質(zhì)材料，給定一定的流體流量，測量流體流經(jīng)測量管道前后的壓降Δp₁；然后將多孔介質(zhì)材料裝入到測量管道中，給定相同的流體流量，測量流體流經(jīng)測量管道前后的壓降Δp₂，并使Δp＝Δp₂-Δp₁。

一種多孔介質(zhì)材料粘性阻力系數(shù)與慣性阻力系數(shù)測量裝置，包括依次連接的流體發(fā)生裝置、流體穩(wěn)定裝置、流量控制裝置和試驗(yàn)管路；所述試驗(yàn)管路包括：

試驗(yàn)材料裝夾裝置，用于裝夾多孔介質(zhì)材料；

高壓力掃描裝置，其設(shè)置在試驗(yàn)材料裝夾裝置的前端，以測量流體流經(jīng)多孔介質(zhì)前的壓力；

低壓力掃描裝置，其設(shè)置在試驗(yàn)材料裝夾裝置的前端，以測量流體流經(jīng)多孔介質(zhì)后的壓力；

葉輪測速儀，用于測量試驗(yàn)管路中流體流速。

優(yōu)選的是，所述流體發(fā)生裝置為空氣壓縮機(jī)。

優(yōu)選的是，所述流體穩(wěn)定裝置包括三個(gè)串聯(lián)的減壓閥。

優(yōu)選的是，所述流量控制裝置采用節(jié)流閥。

優(yōu)選的是，所述高壓力掃描裝置8根壓力傳送管，所述壓力傳送管安裝在壓力管固定裝置上，所述壓力管固定裝置中心設(shè)置有十字形支架，在十字形支架上共設(shè)置有八個(gè)安裝孔，用于安裝8根壓力傳送管。

優(yōu)選的是，所述低壓力掃描裝置8根壓力傳送管，所述壓力傳送管安裝在壓力管固定裝置上，所述壓力管固定裝置中心設(shè)置有十字形支架，在十字形支架上共設(shè)置有八個(gè)安裝孔，用于安裝8根壓力傳送管。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的多孔介質(zhì)材料粘性阻力系數(shù)與慣性阻力系數(shù)測量及方法，通過測量流體的流速及流經(jīng)多孔介質(zhì)前后的壓差，就能計(jì)算出粘性阻力系數(shù)與慣性阻力系數(shù)，計(jì)算方法簡單，精度高，獲取測量參數(shù)的裝置結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，使用十分方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的多孔介質(zhì)材料粘性阻力系數(shù)與慣性阻力系數(shù)測量裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的試驗(yàn)管路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明所述的壓力管固定裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明所述的多孔介質(zhì)材料粘性阻力系數(shù)與慣性阻力系數(shù)測量方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種多孔介質(zhì)材料粘性阻力系數(shù)與慣性阻力系數(shù)測量裝置，包括依次連接的氣源產(chǎn)生裝置、氣源穩(wěn)定裝置、流量控制裝置和試驗(yàn)管路。其中，所述氣源產(chǎn)生裝置采用一個(gè)每分鐘壓縮360升的空氣壓縮機(jī)110，可以為整個(gè)測量系統(tǒng)持續(xù)不斷地提供流體。

從空氣壓縮機(jī)110產(chǎn)生的氣體并不穩(wěn)定，通過氣源穩(wěn)定裝置能夠穩(wěn)定的輸出氣壓，便于后續(xù)氣體流速的測量。所述氣源穩(wěn)定裝置采用三個(gè)串聯(lián)的減壓閥120來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)穩(wěn)定氣壓。

流量控制裝置采用一個(gè)節(jié)流閥130，可以控制管路中的氣體流量。

如圖2所示，試驗(yàn)管路140是本發(fā)明的核心部分，包括依次布置的氣流過渡裝置141、葉輪測速儀142、高壓力掃描裝置143、試驗(yàn)材料裝夾裝置144以及低壓力掃描裝置145。氣流過渡裝置141一端與節(jié)流閥130連接，使氣流進(jìn)入到試驗(yàn)管路140中。葉輪測速儀142可以對試驗(yàn)管路140里的流體速度的測量。高壓力掃描裝置143包括8根直徑為2毫米的壓力傳送管。如圖3所示，壓力傳送管安裝在壓力管固定裝置上146。所述壓力管固定裝置146中心設(shè)置有十字形支架，在十字形支架上共設(shè)置有八個(gè)安裝孔，用于安裝8根壓力傳送管。壓力傳送管將壓力傳導(dǎo)到PSI系統(tǒng)，通過PSI系統(tǒng)讀出壓力數(shù)值，通過取8根壓力傳送管的數(shù)據(jù)的平均得到壓力值，即得到氣流流經(jīng)多孔介質(zhì)前的壓力值。試驗(yàn)材料裝夾裝置144內(nèi)用于安裝及裝夾多孔介質(zhì)，使氣流在試驗(yàn)管路140中流動(dòng)時(shí)需要流經(jīng)該多空介質(zhì)。低壓力掃描裝置145跟高壓力掃描裝置143結(jié)構(gòu)相同，能夠測量得到氣流流經(jīng)多孔介質(zhì)后的壓力值。

如圖4所示，本發(fā)明還提供了一種多孔介質(zhì)材料粘性阻力系數(shù)與慣性阻力系數(shù)測量方法，步驟如下：

步驟一S110、在試驗(yàn)管路中不安裝多孔介質(zhì)，給定一定的空氣流量，使用高壓力掃描裝置143和低壓力掃描裝置145測量流體流經(jīng)測量管道前后的壓降Δp₁，然后將多孔介質(zhì)材料裝入到測量管道中，給定相同的流體流量，測量流體流經(jīng)測量管道前后的壓降Δp₂，以及流體的流速v，并通過計(jì)算得到多孔介質(zhì)材料引起的壓降Δp＝Δp₂-Δp₁。

步驟二S120、將試驗(yàn)獲得的壓降Δp和速度v擬合成二次多項(xiàng)式

Δp＝a₁v²+a₂v

因此能夠得到參數(shù)a₁和a₂的值。

步驟三S130、因?yàn)槎嗫捉橘|(zhì)動(dòng)量方程中的源項(xiàng)為單位長度的壓降，即：

式中Δn為多孔介質(zhì)材料的厚度。

聯(lián)合多孔介質(zhì)材料動(dòng)量源項(xiàng)

進(jìn)行推導(dǎo)可以得出：

粘性阻力系數(shù)1/α的表達(dá)式為：

慣性阻力系數(shù)c₂的表達(dá)式為：

式中μ為空氣的動(dòng)力粘度，ρ為空氣的密度。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。