一种微尺度迷宫型单元流道水力性能测试方法

摘要

一种微尺度迷宫型单元流道水力性能测试方法，将待测的试验零件接入试验装置的管路中，采用高精度等级的差压变送器测出水流经过迷宫流道后进出口的压力差ΔP，利用两次不同试件长度测量法确定出进出口的局部损失ΔP_损，得到迷宫流道的真实压降ΔP_流道；同时采用精密电子秤测量出单位时间通过迷宫流道的质量流量M，通过公式将其转化为体积流量Q。两仪器测量的实时数据，通过高精度A/D转换卡，输入计算机中进行显示存储，以确保其数据采集的同时性和准确性。

主权项

1、一种微尺度迷宫型单元流道水力性能测试方法，其特征在于：首先设计两个流道截面形状和大小都一样的第一直流道测试件1和第二直流道测试件2，第一直流道测试件1和第二直流道测试件2的流道长度分别为L₁和L₂，L₂＞L₁，采用同一接头，分别将第一直流道测试件1和第二直流道测试件2接入微尺度迷宫型单元流道水力性能测试装置中，该微尺度迷宫型单元流道水力性能测试装置包括高压气瓶[1]以及与高压气瓶[1]相连通的密闭水箱[3]，在高压气瓶[1]与密闭水箱[3]之间还设置有减压阀[2]，密闭水箱[3]的出口通过管路依次串联有相互连通的球形阀[4]、过滤器[5]、针型阀[6]、玻璃转子流量计[7]和迷宫流道测试件[9]，在迷宫流道测试件[9]的出口处设置锥形烧杯[10]，锥形烧杯[10]放置在通过A/D转换卡与计算机[13]相连接的精密电子秤[11]上，在迷宫流道测试件[9]上还并联有通过三通[8]和A/D转换卡与计算机[13]相连的差压变送器[12]；由串联在迷宫流道测试件[9]上的差压变送器[12]测出若干同一流量值下的压降ΔP₁和ΔP₂，那么连接测试流道接口的进出口局部损失之和为：所以，由流道产生的压降：ΔP_流道＝ΔP-ΔP_损ΔP_流道为水道总压降；由流动理论可知流体的雷诺数：$\mathrm{Re}=\frac{\rho ·\bar{u}·D_h}{\mu }=\frac{\rho ·Q·D_h}{\mu ·A_c}$式中，ρ为流体的密度；u为流体的平均速度；D_h为流道的当量直径；μ为流体的动力粘度；Q为体积流量，由精密电子秤[11]测量出某一段时间迷宫流道测试件[9]流入锥形烧杯[10]内的水的质量M，从而换算成体积流量Q；A_c为流道的截面面积；然后根据经典理论的压降公式：$\mathrm{\Delta P}=f\frac{l}{D}\frac{\rho {\bar{u}}^2}{2}$ΔP为流道压降由于流道为迷宫型，故采用当量达西摩擦阻力系数来代替沿程摩擦阻力系数：式中，l_c为单元流道的边界中心长度，n为单元流道的个数；如用X表示迷宫型流道的形状参数，则当量摩阻系数f_c就是X的函数，f_c＝f(X)因而流量Q与压降ΔP_流道之间的关系：根据给定的流道结构和压降数值即可得到灌水器的流量。