缝洞介质可视化多相流流体实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种缝洞介质可视化多相流流体实验装置，属于微流体研究技术领域。所述装置包括：注入系统，用于精确注入水、气和油其中的任何一种流体；控制系统，用于对所述装置流动管路实现半自动切换开关；成像系统，用于实现液相中粒子的成像，使相机对流体进行图像采集；回压系统，用于对可视化模型出口端进行压力调节，包括气体源回压阀，回压系统的调节精度为1kPa。本实用新型专利技术装置满足背光可视法研究多相流体流态特征和激光面(片)光源研究多相流体流场特征，满足微流体流动特征研究，以及三维模型实现不同剖面的流场计算，并同时测量模型中油、水两相的流场大小。提高了PIV实验和背光可视法油气水三相界面研究的实验结果精度及实验效率。

【技术实现步骤摘要】
缝洞介质可视化多相流流体实验装置
本技术涉及微流体研究
，尤其是涉及一种缝洞介质可视化多相流流体实验装置。
技术介绍
粒子图像测速法(ParticleImageVelocimetry，简称PIV)，是七十年代末发展起来的一种瞬态、多点、无接触式的激光流体力学测速方法，能在同一瞬态记录下大量空间点上的速度分布信息，并可提供丰富的流场空间结构以及流动特性。目前的PIV装置成像系统调节精度低，回压系统的压力调节精度为1MPa，存在压力调节精度低的问题。背光可视化法(BacklightVisualizationMethod,简称BVM)，是让不同流体流过拟三维可视化物理模型，其中拟三维可视化物理模型是根据实验设计并3D打印出来的，在一侧布置LED面光源或激光面光源，在对侧平行布置图像记录设备如高速相机、摄像机等记录实验过程，通过图像处理程序进行量化研究,重点研究流体流动形态、三相界面变化、气体特征、波及体积、润湿性转向等问题。现有的实验装置中能实现对石油流体可视化研究的油水两相实验研究还比较少，且已有的油水两相实验装置，存在实验结果图像采集不清楚、精度低、实验效率低的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种缝洞介质可视化多相流流体实验装置，可满足背光可视法研究多相流体流态特征和激光面(片)光源研究多相流体流场特征，满足微流体流动特征研究，以及三维模型实现不同剖面的流场计算，并同时测量模型中油、水两相的流场大小。本技术装置可以使用高速相机精确捕捉实验结果图像，提高了PIV实验和背光可视法油气水三相界面研究的实验结果精度及实验效率。第一方面，本技术实施例提供了一种缝洞介质可视化多相流流体实验装置，该装置包括：注入系统，用于精确注入水、气和油其中的任何一种流体；控制系统，用于对所述装置流动管路实现半自动切换开关；成像系统，用于实现液相中粒子的成像，使相机对流体进行图像采集；回压系统，用于对可视化模型出口端进行压力调节，包括气体源回压阀，回压系统的调节精度为1kPa。结合第一方面，本技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述缝洞介质可视化多相流流体实验装置还包括：采集系统，用于对所述装置的压力、流量、图像信息进行采集和图像处理。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述采集系统包括：压力传感器，用于采集所述控制系统的压力；高速相机，用于采集流经所述成像系统流体的粒子成像、流动形态和相界面图像；压差传感器，用于采集所述成像系统进口与出口的压力差；电子天平，用于采集水和油的流体量值；气体流量计，用于采集所述气体流量值；计算机，用于记录和处理上述数据值。结合第一方面，本技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述注入系统包括：气体注入装置、水注入装置和油注入装置。结合第一方面，本技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述控制系统包括：真空泵，用于对所述图像测速装置进行真空抽取；阀门组，用于对所述流体进行流动方向控制。结合第一方面，本技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述阀门组包括若干世伟洛克针阀和若干气动自动控制阀。结合第一方面，本技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述成像系统包括：激光/LED面光源，用于发射激光光束，激发流体中的荧光粒子发出高波长光；可视化物理模型，用于使流过的所述流体粒子可以被所述采集系统采集；模型夹持器，用于固定可视化物理模型。结合第一方面的第六种可能的实施方式，本技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述激光面光源的片镜头厚度为1mm，并安装有连续半导体激光器，所述连续半导体激光器的波长为532nm，功率为5W。结合第一方面的第七种可能的实施方式，本技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述模型夹持器包括在二维模型夹持器和三维模型夹持器；二维模型夹持器，通过弹簧轴向转动对模型进行旋转观测，旋转角度范围0-360°，旋转角度精度0.1°；三维模型夹持器，包括游标移动机构和固定激光器，所述三维模型夹持器的移动精度为0.1mm。结合第一方面，本技术实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述回压系统包括：回压装置，用于调节流经回压装置流体的压力；气源，用于对所述回压装置提供调节压力的气体。本技术带来了以下有益效果：本技术提供了一种缝洞介质可视化多相流流体实验装置。所述装置包括：注入系统，用于连续注入水、氮气和油其中的至少一种流体；注入系统，用于精确注入水、气和油其中的任何一种流体；控制系统，用于对所述装置流动管路实现半自动切换开关；成像系统，用于实现液相中粒子的成像，使相机对流体粒子进行图像采集；回压系统，用于对可视化模型出口端进行压力调节，包括气体源回压阀，回压系统的调节精度为1kPa。该缝洞介质可视化多相流流体实验装置可满足背光可视法研究多相流体流态特征和激光面(片)光源研究多相流体流场特征，满足微流体流动特征研究，以及三维模型实现不同剖面的流场计算，并同时测量模型中油、水两相的流场大小。本技术装置可以使用高速相机精确捕捉实验结果图像，通过采用调节精度为1kPa的气体源回压阀，提高了PIV实验和背光可视法油气水三相界面研究的实验结果精度及实验效率。本技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本技术的上述技术即可得知。为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例一提供的一种缝洞介质可视化多相流流体实验装置示意图；图2为本技术实施例提供的一种缝洞介质可视化多相流流体实验装置结构图；图3为本技术实施例提供的一种可视化物理模型拟三维剖面模型图；图4a和图4b为本技术实施例中油水两相实验中的水平剖面油水两相采集图像；图5a和图5b为本技术实施例中油水两相实验中的竖直剖面油水两相采集图像；图6a和图6b为本技术实施例中油气两相实验中的水平剖面油气两相采集图像；图7a和图7b为本技术实施例中油气两相实验中的竖直剖面油气两相采集图像；图8a和图8b为本技术实施例中油水两相实验中的竖直剖面油水两相采集图像；图9a和图9b为本技术实施例中油气两相实验中的竖直剖面油气两相采集图像。图标：11-注入系统；12-控制系统；13-成像系统；14-回压系统；15-采集系统。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种缝洞介质可视化多相流流体实验装置，其特征在于，包括：注入系统，用于精确注入水、气和油其中的任何一种流体；控制系统，用于对所述装置流动管路实现半自动切换开关；成像系统，用于实现液相中粒子的成像，使相机对流体进行图像采集；回压系统，用于对可视化模型出口端进行压力调节，包括气体源回压阀，回压系统的调节精度为1kPa。

【技术特征摘要】
1.一种缝洞介质可视化多相流流体实验装置，其特征在于，包括：注入系统，用于精确注入水、气和油其中的任何一种流体；控制系统，用于对所述装置流动管路实现半自动切换开关；成像系统，用于实现液相中粒子的成像，使相机对流体进行图像采集；回压系统，用于对可视化模型出口端进行压力调节，包括气体源回压阀，回压系统的调节精度为1kPa。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，还包括：采集系统，用于对所述装置的压力、流量、图像信息进行采集和图像处理。3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，所述采集系统包括：压力传感器，用于采集所述控制系统的压力；高速相机，用于采集流经所述成像系统流体的粒子成像、流动形态和相界面图像；压差传感器，用于采集所述成像系统进口与出口的压力差；电子天平，用于采集水和油的流体量值；气体流量计，用于采集气体流量值；计算机，用于记录和处理所述压力、图像、压力差、流体量值和气体流量值。4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述注入系统包括：气体注入装置、水注入装置和油注入装置。5.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述控制系统包括：真空泵，用于对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟，张东晓，雷刚，王会杰，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：新型
国别省市：北京,11