专利名称：一种分层流水洞实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液体分层流水洞实验装置。主要针对液体由于温度不同和密度不同产生的分层。
背景技术：
在流体力学实验中，经常涉及到液体分层流动特征的测量。在测量过程中，关键在于液体平稳分层的形成、湍流度的控制以及不同层液体流速的控制。目前市场上还没有此类液体分层流水洞实验装置。本装置先通过两套分离的下同，将温度分层或密度分层的两层流体分别进行整流，降低液体流动的湍流度，并在水洞外侧包裹保温泡沫板，保证两层流体间绝热；装置中通过平水箱和电磁阀调节各层的流速；通过水流稳定段和特殊曲线的收缩段降低液体流动的湍流度，提供更好的流场。在试验段，两层流体混合并相互作用，另外还可以在分层流中放置试验模型，进行流场试验。本装置可以适用于大部分的分层流试验。
发明内容
本实用新型的目的是设计一种液体分层流水洞实验装置，以进行各种分层流试验。
本实用新型的技术方案如下一种分层流水洞实验装置，包括平水箱、电磁阀、水流变形段、水流稳定段、水流收缩段、试验段、尾流段，以及若干法兰和连接管路，其特征在于含有两个高度相同的平水箱，试验段前段由中间夹有石棉纸帕板的两个矩形管子组成，各段用法兰依次连接并在法兰间加橡胶垫片。
本实用新型提供一种分层流水洞实验装置，包括平水箱、电磁阀、水流变形段、水流稳定段、水流收缩段、试验段、尾流段，以及若干法兰和连接管路组成。通过分离得液体整流系统，降低上下两层液体流动的湍流度，试验段截面为100mm×100mm，可以用来进行液体的密度分层和热分层的流体力学试验，实验时，模型放在试验段中，试验流速范围0~0.25m/s。装置整体用不锈钢制作，试验段为有机玻璃。其优点在于可以方便地实现液体的分层流动，进行各种教学实验和科学试验。
所述分离的流体整流系统由平水箱、电磁阀、水流变形段、水流稳定段、水流收缩段组成，其作用是将上下两层流体分别整流，降低流度流动的湍流度；通过尾流段减少下游流体对试验段流体流动的影响。
所述的流速控制装置电磁阀是一种带流量显示的手动/电动阀，其作用是控制单位内通过的流量。
所述的平水箱由两个组成，高度相同，作用是使上下层流体原始水头相同。
所述的水流收缩段符合Wilozinsky曲线，由不锈钢制成，用于降低试验段液体在流动垂直方向上的湍流度。
所述的分层流水洞实验装置，在平水箱、水流变形段、水流稳定段、水流收缩段外侧加保温泡沫板。
本实用新型的液体分层流水洞实验装置的使用过程为1、在平水箱中不断注入不同温度或不同密度或不相溶的两种液体，注入速度略大于实验所需的流量；2、分别调整电磁阀，使各层的流速达到实验要求；3、待水流稳定后，即可在实验段进行实验；4、如果研究模型在分层流中的流场特性，需要预先将模型固定在实验段中；5、流场观察可用染色法、示踪迹法，可用粒子图象测速仪和激光测速仪以及热线测量流场。
附图1是本实用新型的立面结构示意图；附图2是本实用新型的平面结构示意图；图面说明平水箱1、电磁阀2、水流变形段3、水流稳定段4、水流收缩段5、试验段6、尾流段7。
具体实施方式
以下结合附图和实例对实用新型作详细说明，如图1、2所示，本实用新型的目的是设计一种液体分层流水洞实验装置，以进行各种分层流试验。
本实用新型的技术方案如下本实用新型提供一种分层流水洞实验装置，主要包括平水箱、电磁阀、水流变形段、水流稳定段、水流收缩段、试验段、尾流段，以及若干法兰和连接管路组成。其中平水箱、水流变形段、水流稳定段、水流收缩段、尾流段，以及连接管路用1.5mm不锈钢板加工而成，法兰和试验段管壁支架用不锈钢加工。制作时，各段分别加工，再以法兰将各段进行连接，法兰间加橡胶垫片，以防止漏水。
对于各段装置两个平水箱高度相同，通过内部溢流板控制水位，从而使上下层液体原始水头相同。流速控制装置电磁阀是一种带流量显示的手动/电动阀，其作用是控制单位内通过的流量，在市场上可以买到。水流变形段是将圆形管道渐进地变形为矩形截面。水流稳定段截面为200mm*200mm，长度为300mm，其作用为稳定水流。水流收缩段符合Wilozinsky曲线，长度为300mm，收缩比为2∶1，由不锈钢制成，用于降低试验段液体在流动垂直方向上的湍流度。试验段前段由截面为100mm*47.5mm的两个矩形管子组成，中间夹2mm石棉纸帕板用于绝热，试验段后段截面为100mm×100mm，材料为5mm有机玻璃，长800mm，是提供分层流试验的空间。
本实用新型的液体分层流水洞实验装置的使用过程为1、在平水箱中不断注入不同温度或不同密度或不相溶的两种液体，注入速度略大于实验所需的流量；2、分别调整电磁阀，使各层的流速达到实验要求；3、待水流稳定后，即可在实验段进行实验；4、如果研究模型在分层流中的流场特性，需要预先将模型固定在实验段中；5、流场观察可用染色法、示踪迹法，可用粒子图象测速仪和激光测速仪以及热线测量流场。
权利要求1.一种分层流水洞实验装置，包括平水箱(1)、电磁阀(2)、水流变形段(3)、水流稳定段(4)、水流收缩段(5)、试验段(6)、尾流段(7)，以及若干法兰和连接管路，其特征在于含有两个高度相同的平水箱(1)，试验段(6)前段由中间夹有石棉纸帕板的两个矩形管子组成，各段用法兰依次连接并在法兰间加橡胶垫片。
2.据权利要求1所述的分层流水洞实验装置，其特征在于试验段(6)前段由截面为100mm*47.5mm的两个矩形管子组成，中间夹有2mm石棉纸帕板。
3.根据权利要求1或2所述的分层流水洞实验装置，其特征在于在平水箱(1)、水流变形段(3)、水流稳定段(4)、水流收缩段(5)外侧加保温泡沫板。
专利摘要本实用新型涉及一种分层流水洞实验装置。包括平水箱、电磁阀、水流变形段、水流稳定段、水流收缩段、试验段、尾流段，以及若干法兰和连接管路，其特征在于含有两个高度相同的平水箱，试验段前段由中间夹有石棉纸帕板的两个矩形管子组成，各段用法兰依次连接并在法兰间加橡胶垫片。本实用新型通过分离得液体整流系统，降低上下两层液体流动的湍流度，试验段截面为100mm×100mm，可以用来进行液体的密度分层和热分层的流体力学试验，实验时，模型放在试验段中，试验流速范围0－0.25m/s。装置整体用不锈钢制作，试验段为有机玻璃。其优点在于可以方便地实现液体的分层流动，进行各种教学实验和科学试验。
文档编号G01M10/00GK2909206SQ20052004739
公开日2007年6月6日 申请日期2005年12月12日 优先权日2005年12月12日
发明者宋付权, 王道增, 钟宝昌, 刘宇陆, 丘祥 申请人:浙江师范大学