【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于液态金属热对流测量领域，具体涉及一种液态金属内部结构参数的测量方法。
技术介绍
1、瑞利贝纳对流近年来成为实验流体力学的研究热点之一，不仅因为它在理解热驱动湍流的流动动力学方面的重要性，而且其与天体物理和地球物理现象具有紧密联系，如恒星对流和地球内部的地幔对流，同时，研究温差驱动的热对流对聚变装置内包层内部流动结构的研究具有指导意义。其不仅具有明显的工程应用价值，而且是研究封闭系统湍流的理想模型。对封闭系统热对流紊流的全面了解，将有助于阐明自然界中出现的一系列更复杂的对流问题。瑞利贝纳对流系统的主要部分为一个充满液体的密封腔体，上下板导热，侧壁面绝热，内部液体由上下板的温差驱动。密封腔体内部液体的流动结构的测量受到各种速度测量技术的限制，很难获得全局的速度场，这在一定程度上是由于大部分速度场的测量都局限于局部测量，在液体内部某一位置测量或者沿某一轴线进行扫描，因此大多数研究中仅通过局部温度测量来反映流动结构。对于透明液体而言，可以使用粒子成像技术(piv)获得液体内部的全局速度分布，但对于不透明的液态金属便很难得到内部的全局速度分布，现有的研究方法大部分通过局部温度测量来反映流动结构。
2、对方形密封腔体内部液体的流动结构的测量，现有的研究方法是在腔体的侧壁面上布置热敏电阻，如图1所示，在4个侧壁的3个高度上分别布置2个热敏电阻，3个高度的间隔为腔体总高度的0.25倍，这样在每个水平面上都有8个在同一圆周上的热敏电阻，且这8个热敏电阻均匀分布在同一圆周上。每个热敏电阻通过侧壁面的盲孔布置在距离液体0.0
3、该测量方法使用了24个独立的热敏电阻对密封腔体的温度分布进行了局部的测量，通过温度的变化反映流动结构的变化，无法获得液体在密封腔体内流动的实际速度，同时热敏电阻并未接触到液体，温度信号的响应较慢，而且得到的温度信号的强度并不准确，不能精准的反映液体的实际流动情况。
技术实现思路
1、为了同时获得液态金属内部的温度分布和速度分布，本专利技术提供了一种液态金属内部结构参数的测量方法。包括如下步骤：
2、在包含有液态金属的方形密闭腔体的侧壁外设置多个探针组；
3、将每个所述探针组的热电偶插入方形密闭腔体并浸入液态金属中；
4、在方形密闭腔体的侧壁外设置公共负极，将公共负极一端浸入液态金属中，热电偶与公共负极通过液态金属形成温差电势回路；
5、通过温差电势差测量液态金属内部结构局部温度；
6、对方形密闭腔体侧面施加垂直方向的磁场，以使液态金属在流动时使位于同一平面的热电偶产生电势差；
7、通过速度电势差测量液态金属内部结构的速度。
8、优选的，多个所述探针组沿高度方向间隔设置于方形密闭腔体的侧壁外，位于同一高度的多个探针组沿周向均匀分布于方形密闭腔体的侧壁外。
9、优选的，每个所述探针组包括四个热电偶，两个所述热电偶位于竖直平面上，其余两个热电偶位于水平平面上，且位于同一平面上的两个所述热电偶的距离为2mm。
10、优选的，所述热电偶通过密封胶垂直固定在方形密闭腔体侧面。
11、优选的，每个所述热电偶的直径为0.5mm。
12、优选的，所述热电偶的材料为铜-康铜。
13、优选的，所述液态金属的材料为镓铟锡，施加的磁场强度为[0.1-1.5t]，所述热电偶浸入液态金属的深度大于液态金属在施加的磁场强度下在方形密闭腔体侧面形成的哈特曼层，所述哈特曼层的厚度为[0.022,0.33mm]。
14、优选的，所述哈特曼层的计算公式为：
15、
16、式中，v为液态金属的运动粘度，ρ为密度，σ为电导率，b为磁场强度。
17、优选的，所述公共负极为一根独立的铜线，其安装在方形密封腔体的外侧，其一端插入方形密封腔体中与液态金属接触，作为所有热电偶的相对负极。
18、本专利技术提供的液态金属内部结构参数的测量方法具有以下有益效果：
19、本专利技术热电偶通过与液态金属接触与公共负极形成温差电势回路，通过温差电势差能够测量出液态金属内部结构局部温度，从而能够实时获得液态金属内部结构的温度，得到的温度值更精确；通过施加于方形密闭腔体侧面垂直的磁场，当液态金属流动时能够在位于同一平面的热电偶之间产生电势差，通过电势差能够测量出液态金属内部结构的速度，从而能够获得液态金属内部结构的实际流速。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种液态金属内部结构参数的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的液态金属内部结构参数的测量方法，其特征在于，多个所述探针组沿高度方向间隔设置于方形密闭腔体的侧壁外，位于同一高度的多个探针组沿周向均匀分布于方形密闭腔体的侧壁外。
3.根据权利要求1所述的液态金属内部结构参数的测量方法，其特征在于，每个所述探针组包括四个热电偶，两个所述热电偶位于竖直平面上，其余两个热电偶位于水平平面上，且位于同一平面上的两个所述热电偶的距离为2mm。
4.根据权利要求1所述的液态金属内部结构参数的测量方法，其特征在于，所述热电偶通过密封胶垂直固定在方形密闭腔体侧面。
5.根据权利要求1所述的液态金属内部结构参数的测量方法，其特征在于，每个所述热电偶的直径为0.5mm。
6.根据权利要求1所述的液态金属内部结构参数的测量方法，其特征在于，所述热电偶的材料为铜-康铜。
7.根据权利要求1所述的液态金属内部结构参数的测量方法，其特征在于，所述液态金属的材料为镓铟锡，施加的磁场强度为[0.1-1.5T]，所述
8.根据权利要求7所述的液态金属内部结构参数的测量方法，其特征在于，所述哈特曼层的计算公式为：
9.根据权利要求1所述的液态金属内部结构参数的测量方法，其特征在于，所述公共负极为一根独立的铜线，其安装在方形密封腔体的外侧，其一端插入方形密封腔体中与液态金属接触，作为所有热电偶的相对负极。
...【技术特征摘要】
1.一种液态金属内部结构参数的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的液态金属内部结构参数的测量方法，其特征在于，多个所述探针组沿高度方向间隔设置于方形密闭腔体的侧壁外，位于同一高度的多个探针组沿周向均匀分布于方形密闭腔体的侧壁外。
3.根据权利要求1所述的液态金属内部结构参数的测量方法，其特征在于，每个所述探针组包括四个热电偶，两个所述热电偶位于竖直平面上，其余两个热电偶位于水平平面上，且位于同一平面上的两个所述热电偶的距离为2mm。
4.根据权利要求1所述的液态金属内部结构参数的测量方法，其特征在于，所述热电偶通过密封胶垂直固定在方形密闭腔体侧面。
5.根据权利要求1所述的液态金属内部结构参数的测量方法，其特征在于，每个所述热电偶的直径为0....
【专利技术属性】
技术研发人员：曹炎武，倪明玖，阳倦成，柯春旭，吕泽，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。