砂塵環(huán)境試驗設備中顆粒濃度場的實驗研究
分析上述參數(shù)實際上就足研，氣固兩相流中顆粒速度場以及濃度場的變化規(guī)，標砂塵環(huán)境試驗中規(guī)記，含砂固兩相流在撞忐試件，收稿日期200哚31砂粒的速度和氣流流速叢本相等。，時砂粒近似均勻地懸浮在氣流中。這些參數(shù)反映了氣閥兩相流復雜的空間特忡。難以通過理論模型來描述。只有采用理論分析與實驗研宄相結(jié)合的方法，才能確定砂塵設備中的些設計參數(shù)，如加砂方式和加砂段距離等。1實驗裝置及實驗方法木實驗是在同寒早區(qū)環(huán)境與工程研宄所沙漠研宄所室內(nèi)風沙環(huán)境風洞進行的。它是座直流閉口吹氣式低速風洞，實驗段長16.23叫實驗段矩型斷面為寬，高=1.，父0.6進口軸線指風速1.535.0，連續(xù)可調(diào)，風洞為木質(zhì)框架結(jié)構，實驗段兩側(cè)壁和頂部由裝有鋼化玻璃的活動窗戶所構成，而風洞底部則由多層膠合板所組成。本實驗系統(tǒng)1所訴。風洞主風機是臺離心風機，砂塵縈粒氣力輸送的氣源是臺空壓機，訕過帶有球閥的料斗將砂料加入到輸送管道內(nèi)。其余包括料斗及輸送管路都是塑料制品，而氣固噴嘴為鋼材制成，收擴型，收擴比26 36，擴張角30.由空壓機出來的壓縮仝氣將料斗的砂料訕過輸送管路經(jīng)氣叫噴嘴沿軸向嗩入實驗段氣流內(nèi)。2測量原理激光粒子成像技術足在流場顯的駐礎上。利用近期高速發(fā)展的計算機像處理技術而發(fā)展起來的種新的流動測量技術2.它突破了空間單點測渭技術的局限性。從而實現(xiàn)了對整個流場要有粒子成像測速技術，也士136，+時172種這法4.技術是基十像相關，而技術是基于顆粒相關，它由2幅像整個流場的速度分布。因此，在流場測試過程中，在確定像中各粒子的位置時，同時還可以得到粒子尺寸及分布的信息，比較而言基，顆粒相關情況及顆粒的形狀信息，因而技術史適合于研砂塵環(huán)境試驗中稀相含砂氣兩相流場。其原理2.其測定原理為將顆粒濃度場置于激光片光源的照射下，用照相系統(tǒng)把所要研區(qū)域的顆粒濃度場地記錄在底片上然后用基于顆粒相關的，技術處理該底片5，由像的灰度梯度來進行粒子邊界的識別，即從粒子像的灰度中心點出發(fā)，計算與灰度中心相鄰各點間的梯度值，然后又由這些點出發(fā)計算與其各自相鄰點的灰度梯度值。按此方法，直到粒子的邊緣為止，即粒子邊緣點與背景的梯度伉小于我們預先設定好的閾值，而且這個點與其相鄰點的灰度值接近于背景出該粒子在像中所占的面積的大小，也就是說包含有多少個象素點。根據(jù)單位象素點所代農(nóng)的實際長度大小，可以換算出粒子的實際面積大小，然后將這個面積折算成相應的標準直徑，即將不規(guī)則的粒子祈這成標準的球形粒子的1徑凡中，心是不規(guī)則光斑的實小面積。單位為廣是折算后球形粒子的標準直徑，單位為，經(jīng)過這樣的汁算轉(zhuǎn)換。權到各粒子的標準直徑，就以將像中的粒子按搜索的位置和尺寸大小分覽于是就得到相應流場中顆粒大小及空間分布情況。3實驗過程本實驗條件是按標進行的，所用的砂料全部是石英砂。密度為260013.徑為50，850叫，平均粒較為377叱1.實驗中風刺風速為20卸8，氣固噴嘴噴速為251+，風洞中砂粒質(zhì)量北京航空航天大學學報濃度為2.2屬稀氣兩相流。實驗中對經(jīng)氣固噴嘴噴出的含砂粒的氣固兩相流和風洞來流混合后的氣固兩相流進行測試研宄。實驗開始前，將標有刻度的校準板置于觀察區(qū)±或，用，相機拍攝下來。用于標定0，的像素與實際測量范圍的換算關系。在測試時，用激光片光源照亮氣固噴嘴中心處與流動方向平行的豎直截面。用，鼓像機進廳捫攝。拍攝區(qū)域火小為20，20由于氣固噴嘴直徑僅為36洲為使該區(qū)域的流場觀察區(qū)充滿，相機的畫面，將相機放置在靠近風洞側(cè)壁0.83，距離的地面上，相機離地面高度為1.41取距氣固嗩嘴0.75和2.71處2個處于風1心軸線處豎直截面進行，測試。由于，測試區(qū)域為距中心軸線上下10，的方形區(qū)域，未能測試到整個風洞截面。為此，同時對激光照亮的整個豎直截面數(shù)碼相機進丁拍照。通過照片來對結(jié)果進行補充說明。并且對這2處的1嚇結(jié)果進，處理。4實驗結(jié)果及分析，+刀⑴處個豎直測試截面中心軸線處20，120，1區(qū)域內(nèi)砂塵顆粒濃度沿風洞高度方向上的分布規(guī)律的擬合曲線及顆粒分布曲線。閣1和4.足在2位置處對整個1截面上顆?？臻g分布進行拍攝的數(shù)碼照片。5和從33濃度曲線中可看出顆粒濃度在軸線附近有個峰值，且顆粒分布不均，呈現(xiàn)出上下部分少中間多的態(tài)勢，說明在距氣固噴嘴0.75處砂塵顆粒多數(shù)聚集在軸線中心位置附近，這是由于顆粒剛由噴嘴噴出，還沒有來得及進行湍流擴散。由31可知，峰值位于軸線上部約5，處，沿風洞高度顆粒呈拋物線分布，即中間多上下兩邊少。而由3，中也可以得出在軸線偏上位置砂粒比較多的結(jié)論，而在風洞靠近頂部和底部區(qū)域幾乎沒有砂粒存濟南實驗機（鋼絞線實驗機）采取微機控制電液伺服閥加載和手動液壓加載、主體與控制框分置的設計在。由于本實驗所用氣固噴嘴的上游，有排插入的加沙管，使得風洞內(nèi)氣流偏上，造成峰值偏于軸線上部；截面，即距氣固噴嘴2.71處時，其峰值已基本消失，濃度曲線變得平坦。由41可知，顆粒沿風洞吱在擬和曲線附近波動。，峰值已消失，顆b顆粒分布曲線，整個豎直截面上的砂粒數(shù)碼照片變化曲線與截面照片對比粒在各高度之間分布顆粒數(shù)相當，說明軸線上下部分顆粒己擴散均勻。從4，中也可以看出，顆粒幾乎布滿整個區(qū)域，說明顆粒的質(zhì)量彌散是很強烈的，顆粒在距氣固噴嘴2.71處已基本擴散開。這也證明了氣固湍流流動中確實存在著固體顆粒的擴散現(xiàn)象從5砂粒粒徑變化曲線中得出，在距氣固噴嘴0.751處的截面中叫粒徑的砂粒集中在軸線部分。而粒徑偏大的顆粒處千區(qū)域的下部大小粒徑的砂粒分布不均而在6中可以看出，當含砂氣固流場運動到距噴嘴2.7處時，顆粒這2幅也顯出流場中小粒子占據(jù)多數(shù)，而大顆粒較少的特點。；以上充分說明。砂粒在距噴嘴。751處軸線中實驗結(jié)采擬合曲線實驗結(jié)，擬合肋線砂粒粒校mm砂粒顆粒數(shù)從個1顆粒分布曲線5結(jié)論采用激光粒子成像技術能在環(huán)境風洞中對含砂氣固兩相射流流場中顆粒濃度場進行測定，結(jié)果理想，這是環(huán)境這群姑娘們都幫忙調(diào)和安排風洞中傳統(tǒng)1．軟件和硬件：的電子實驗機1般采取品牌的計算機控制系統(tǒng)軟件為windowsxp操作系統(tǒng)平臺具有運轉(zhuǎn)速度快界面平和操作簡略等特點可滿足分歧資料的實驗丈量需求可根據(jù)國度規(guī)范國際規(guī)范也許行業(yè)規(guī)范丈量各類資料的物理功能實驗實驗手段無法實現(xiàn)的；對于含砂氣固兩相射流，在距氣固噴嘴約處的叔面上。砂粒腳！粒還沒1擴散到整個空間內(nèi)，軸線附近的粒1較名。而且人粒子多數(shù)處千下部區(qū)域，在距噴嘴約31左右的截面上粒子基本均勻擴散，從而可確定砂塵環(huán)境試驗中試件的安放位置；31為我1自，研制大型砂個環(huán)境試驗設備覽定了基礎。也為氣固兩相流理論的發(fā)展提供了補充。c整個豎直截面上的砂粒數(shù)碼照片變化曲線與截面照片對比隨風洞高度濃度變化曲線心附近濃度大，且大粒徑顆粒區(qū)域下部多，而在噴嘴山處這個現(xiàn)象基本消失粒作整個區(qū)域分布相對比較均。而且大粒泣的顆粒也散布于勞1空間區(qū)域內(nèi)，符合砂塵試驗的要求。1陽150.86，設備環(huán)境試驗方法砂塵試驗問0楊廷相，王天友，趙慧。內(nèi)燃機缸內(nèi)流場的全場測試實驗吳飛雪，董守平，時銘顯。激光粒子成像技術測定旋風分離器內(nèi)顆粒濃度場的實驗研究刀。石油大學學報自然科學版，2000，267276濃度變化擬合曲線隨風洞高度濃度變化曲線