【技术实现步骤摘要】
一种海洋条件下枝型通道内流体可视化实验装置及方法
[0001]本专利技术涉及海洋核动力及枝型通道内流体流动混合特性实验研究领域，具体涉及一种海洋条件下枝型通道内流体流动混合可视化实验装置及方法。
技术介绍
[0002]海洋核动力平台作为海洋工程和核动力工程的有机结合和创新应用，可以为建设强大海上力量提供可靠的能源保障，可满足海洋油气开采和偏远小岛的能源补给。枝型通道作为海洋核动力平台中一种常见的管路结构，其不同支管输送不同温度液体时，冷热流体在枝型通道内发生混合，流场和温度场发生波动。受海洋条件影响，海洋核动力平台发生摇摆、起伏等运动，枝型通道内流体流动混合产生附加惯性力，进一步增强内部流场和温度场波动，进而传递到管壁，使管壁承受热应力、冲击应力、压应力的作用，长期的应力作用会使枝型通道管壁发生疲劳损伤事故，威胁海洋核动力平台的安全运行。因此，有必要进行海洋条件下枝型通道内流体流动混合特性的实验研究。
[0003]目前国内外已开展关于枝型通道内流体流动混合的实验研究。一般由一根主管和一根支管组成的枝型通道，利用光学仪...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海洋条件下枝型通道内流体流动混合可视化实验装置，其特征在于所述实验装置包括：海洋条件模拟平台、可视化实验段、光学测量系统、三维定位台架、给液系统、温控系统、实验参数在线监测系统；光学测量系统包括激光发生器、CCD相机、镜片组件及远程计算机；给液系统用于实现工质的循环，配合温控系统与实验参数在线监测系统实现所需的实验工况；光学测量系统的CCD相机通过三维定位台架与可视化实验段平行固定在海洋条件模拟平台上，与海洋条件模拟平台同步运动。2.如权利要求1所述一种海洋条件下枝型通道内流体流动混合可视化实验装置，其特征在于，所述海洋条件模拟平台由平台台面，伺服控制系统，驱动轴组成；平台台面上预留方形贯通区域以便于激光照亮可视化实验段，贯通区域尺寸大于可视化实验段尺寸；驱动轴与平台台面转动连接，伺服控制系统可控制驱动轴移动进而带动平台台面在三维方向上的移动及转动，实现对海洋条件的模拟；海洋条件模拟平台可实现六自由度单独运动及各自由度复合运动，还能在规定角度处于长时间静止状态。3.如权利要求1所述一种海洋条件下枝型通道内流体流动混合可视化实验装置，其特征在于，所述可视化实验段包含至少一个由两根管道连接而成的枝型结构，通过管道固定架安装在海洋模拟平台的贯通区域上方，平行于海洋模拟平台中心线，且平行于三维定位台架；管道截面可为矩形、圆形或椭圆形，管道由透光和可塑的材料制成。4.如权利要求1所述一种海洋条件下枝型通道内流体流动混合可视化实验装置，其特征在于，所述光学测量系统所带有的示踪粒子用于显示枝型通道内流体流动混合的流场及温度场信息；激光发生器固定于地面不随海洋条件模拟平台运动，用于产生片光源；镜片组件之间通过管道联接并固定于地面上不随海洋条件模拟平台运动，镜片组件进口平行于激光发生器出口布置，镜片组件出口垂直于可视化实验段测量区域布置，以保证从镜片组件出口发射出的片光源与可视化实验段测量区域重合，进而照亮测量区域内的示踪粒子；四台CCD相机成十字形布置，两两对称固定在可视化实验段两侧的三维定位台架上，实时同步拍摄海洋条件下枝型通道内示踪粒子图像，获得海洋条件下枝型通道内流场和温度场在时间和空间上的演变特性。5.如权利要求1所述一种海洋条件下枝型通道内流体流动混合可视化实验装置，其特征在于，所述三维定位台架共有两台，平行安装在海洋模拟平台上可视化实验段两侧；每台三维定位台架包含一个主伺服电机，一个主导轨，两个主滑台以及两个相机固定台；主导轨长度大于可视化实验段长度小于海洋条件模拟平台台面长度，平行于可视化实验段布置；主滑台与主导轨转动连接，与相机固定台固定连接，用于主导轨和相机固定台的串联。6.如权利要求5所述一种海洋条件下枝型通道内流体流动混合可视化实验装置，其特征在于，每个相机固定台包含三个副伺服电机，三个副导轨，三个副滑台，一个L型板及一个圆盘；副导轨在三维方向上相互垂直布置，其长度小于主导轨长度；三个副滑台分别用于副导轨与副导轨之间、副导轨与L型板之间的连接；L型板与圆盘之间转动连接，CCD相机固定安装在圆盘上；主伺服电机通过带动主导轨旋转带动主滑台在水平方向上同步移动，进而带动四台CCD相机两两同步移动，实现测量区域在水平方向上的位置调整；不同副伺服电机通过带动对应的副导轨旋转带动副滑台在三维方向上的移动，进而带动对应的CCD相机在三维方向上的滑动...
【专利技术属性】
技术研发人员：林梅，李彤，苏博，朱子良，王秋旺，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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