本申请提供了一种PIV固态示踪粒子发生装置、系统及方法，包括：壳体组件，包括顶盖和罐状壳体，顶盖上有加料口和粒子排出口，罐状壳体下端封闭；搅拌系统，包括位于罐状壳体内底部的搅拌部和位于罐状壳体下方的动力部；进气吹扫系统，包括进气口、进气吹扫盘和均流板，进气吹扫盘和均流板位于罐状壳体内部，进气口位于罐状壳体的外壁上，进气吹扫盘朝向粒子堆的管壁上设有多个小孔；旋风分离系统，位于进气吹扫系统的上方，包括旋风进气口、粒子收集板和紊流组件，粒子收集板位于均流板的上方，旋风进气口与罐状壳体的外壁相切，紊流组件位于粒子收集板的上方。本申请可防止粒子结块，提高了粒子的产出效率和粒子流的均匀性。高了粒子的产出效率和粒子流的均匀性。高了粒子的产出效率和粒子流的均匀性。
【技术实现步骤摘要】
一种PIV固态示踪粒子发生装置、系统及方法
[0001]本申请涉及示踪粒子
，尤其涉及一种PIV固态示踪粒子发生装置、系统及方法。
技术介绍
[0002]现有的流场测量手段主要分为两种，一种是传统的接触式测量，这种方法要求将物理探针放入待测流场中，通过探针与气流的接触，得到待测流场的速度和压力等信息，这种方法虽然操作简单，但是任何探针都会对流场本身造成干扰，降低测量精度；第二种是非接触式的测量，该技术需要粒子发生装置与粒子播撒装置，用于产生显示流场轨迹的粒子并将粒子均匀、持续、稳定的播撒至待检测区域，通过在已知极短时间间隔内连续拍摄两帧照片，得到不同判读区内粒子的位移，进而得到粒子的速度分布，也就是流场的速度分布。典型代表为激光多普勒测速仪(LDV,Laser Doppler Velocimetry)、粒子图像测速仪(PIV,Particle Image Velocimetry)等激光测量技术。高速激光光学测量系统由于其非接触、无干扰、瞬态、大范围等优点被广泛应用于流场速度场的测量中。典型的PIV系统主要由照明系统、成像系统和图像处理系统等部分组成。照明系统主要由连续或双腔双脉冲激光器、光路系统和片光源光学镜头组等构成；成像系统包括CCD跨帧相机、滤波片、镜头等；控制系统主要为信号同步器；图像处理系统主要是分析软件和工作站。应用LDV、PIV等激光测量技术进行粒子流动测量时，示踪粒子产生与散播是获得理想测量结果的保障，也是制约这类激光测量技术应用的限制条件之一。为了能准确测量流场的速度与结构，示踪粒子必须具有良好的跟随性，对激光有较高的散射率，在测量区域内散播均匀而且浓度恰当。因此示踪粒子产生和输送都至关重要，对燃烧诊断来说，还需要考虑粒子在高温下的稳定性。
[0003]现有的固体粒子发生器，存在以下不足：通常采用额外的高压气源驱动，需要额外的流量计来精确计量进入燃烧室的空气流量，增加了使用成本；大多粒子发生器使用高速气流直接吹动容器中示踪粒子堆体的表面，利用气流裹挟示踪粒子通过细小喷嘴进入流场试验段，常常会出现气路堵塞的固态粒子散布不均匀的问题；粒子储罐接口多，密封容易失效，密封材料不能耐受高温，无法应用于高温高压预热燃烧试验。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本申请实施例提供一种PIV固态示踪粒子发生装置、系统及方法，不需要额外的高压气源，不会改变空气/燃料流量及其相对比例，可以避免增加额外的流量计/流量控制器；简化了罐体密封结构，适用于高温高压预热燃烧试验。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种PIV固态示踪粒子发生装置，包括：
[0006]壳体组件，包括相连接的顶盖和罐状壳体，所述顶盖上设有加料口和粒子排出口，所述罐状壳体的下端封闭；
[0007]搅拌系统，包括搅拌部和动力部，所述搅拌部位于所述罐状壳体内的底部，所述动力部位于所述罐状壳体的下方；
[0008]进气吹扫系统，包括进气口、进气吹扫盘和均流板，所述进气吹扫盘和所述均流板位于所述罐状壳体内部，所述进气口位于所述罐状壳体的外壁上，所述进气口和所述进气吹扫盘位于同一高度且位于所述均流板和粒子堆表层之间，所述进气吹扫盘朝向粒子堆的管壁上设有多个小孔；
[0009]旋风分离系统，位于所述进气吹扫系统的上方，包括旋风进气口、粒子收集板和紊流组件，所述粒子收集板位于所述均流板的上方，所述旋风进气口位于所述罐状壳体的外壁且与外壁相切，所述旋风进气口的高度高于所述粒子收集板的高度，所述紊流组件位于所述粒子收集板的上方，所述紊流组件用于形成回旋气流及增加气流的湍流度。
[0010]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述旋风分离系统中的紊流组件包括紊流板和连接于所述紊流板上方的紊流板上连接板，所述紊流板设置为具有均匀排布圆孔的矩形板，所述紊流板在所述粒子收集板上沿周向均布有多个，多个所述紊流板所在平面均穿过所述粒子收集板的中心。
[0011]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述旋风分离系统还包括风帽，所述风帽设置为漏斗结构，所述漏斗结构开口小的一端与所述粒子排出口连接，所述漏斗结构开口大的一端朝向下方；所述旋风进气口的高度位于所述粒子收集板与所述风帽下端开口之间的区域。
[0012]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述粒子收集板设置为具有凹槽结构的环板，所述粒子收集板中心开口，所述开口的尺寸大于所述风帽开口大的一端的尺寸。
[0013]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述搅拌系统的搅拌部设置为磁力搅拌棒，所述动力部设置为磁力座，所述磁力座上设有控制磁场强度的旋钮，所述磁力搅拌棒在磁场作用下做旋转运动。
[0014]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述进气吹扫盘设置为圆环状环管，所述小孔在所述圆环状环管的圆周上均匀分布，所述小孔的轴线与所述罐状壳体的轴线之间具有一定夹角。
[0015]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述均流板上均匀设有多个直径相等的圆孔。
[0016]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述顶盖上还设有泄压阀安装接口和压力表安装接口，所述粒子排出口位于所述顶盖的中心位置，所述加料口、泄压阀安装接口和压力表安装接口均设置在所述顶盖的偏心位置。
[0017]第二方面，本申请实施例还提供一种PIV固态示踪粒子发生系统，用于高温高压预热燃烧试验，包括如第一方面任一实施例所述的PIV固态示踪粒子发生装置，所述系统还包括主气路及与主气路相连的管路阀门组件，所述阀门组件包括依次设置在从所述主气路引出的旁通气路上的单向阀、球阀和三通接头，所述三通接头通过两支歧管分别与所述进气吹扫系统和旋风分离系统相连，两支所述歧管上各设有一个针阀，通过调节两个所述针阀的开度来控制所述进气吹扫系统的吹扫用气和所述旋风分离系统的旋风用气的比例。
[0018]第三方面，本申请实施例还提供一种PIV固态示踪粒子发生方法，采用如第二方面所述的PIV固态示踪粒子发生系统，所述方法包括：
[0019]调节所述球阀控制从所述主气路进入所述PIV固态示踪粒子发生装置的气流流量，对示踪粒子浓度进行粗调节；
[0020]调节与所述进气吹扫系统和旋风分离系统分别相连的针阀，对示踪粒子浓度进行精细调节，使吹扫用气与旋风用气的比例在3:1
‑
1:3范围内；
[0021]试验结束后，关闭球阀截断旁通气路的气流。
[0022]有益效果
[0023]本申请实施例中的PIV固态示踪粒子发生装置、系统及方法，通过设置均流板，一方面对进气吹扫系统产生的粒子流进行整流，初步筛除较大颗粒的结渣粒子；另一方面防止旋风分离系统产生的回旋气流影响均流板下方空间内气流的上升，从而影响粒子产出效率。
[0024]通过设置搅拌系统，有效防止粒子结块，并增加粒子发生器的工作效率，相对于电机搅拌装置极大简化了罐体密封结构，适用于高温高压预热燃烧试验。
[0025]通过配备旋风分离系统，颗粒较大的粒子质量大、惯性大，不能随旋风做螺旋上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种PIV固态示踪粒子发生装置，其特征在于，包括：壳体组件，包括相连接的顶盖和罐状壳体，所述顶盖上设有加料口和粒子排出口，所述罐状壳体的下端封闭；搅拌系统，包括搅拌部和动力部，所述搅拌部位于所述罐状壳体内的底部，所述动力部位于所述罐状壳体的下方；进气吹扫系统，包括进气口、进气吹扫盘和均流板，所述进气吹扫盘和所述均流板位于所述罐状壳体内部，所述进气口位于所述罐状壳体的外壁上，所述进气口和所述进气吹扫盘位于同一高度且位于所述均流板和粒子堆表层之间，所述进气吹扫盘朝向粒子堆的管壁上设有多个小孔；旋风分离系统，位于所述进气吹扫系统的上方，包括旋风进气口、粒子收集板和紊流组件，所述粒子收集板位于所述均流板的上方，所述旋风进气口位于所述罐状壳体的外壁且与外壁相切，所述旋风进气口的高度高于所述粒子收集板的高度，所述紊流组件位于所述粒子收集板的上方，所述紊流组件用于形成回旋气流及增加气流的湍流度。2.根据权利要求1所述的PIV固态示踪粒子发生装置，其特征在于，所述旋风分离系统中的紊流组件包括紊流板和连接于所述紊流板上方的紊流板上连接板，所述紊流板设置为具有均匀排布圆孔的矩形板，所述紊流板在所述粒子收集板上沿周向均布有多个，多个所述紊流板所在平面均穿过所述粒子收集板的中心。3.根据权利要求2所述的PIV固态示踪粒子发生装置，其特征在于，所述旋风分离系统还包括风帽，所述风帽设置为漏斗结构，所述漏斗结构开口小的一端与所述粒子排出口连接，所述漏斗结构开口大的一端朝向下方；所述旋风进气口的高度位于所述粒子收集板与所述风帽下端开口之间的区域。4.根据权利要求3所述的PIV固态示踪粒子发生装置，其特征在于，所述粒子收集板设置为具有凹槽结构的环板，所述粒子收集板中心开口，所述开口的尺寸大于所述风帽开口大的一端的尺寸。5.根据权利要求1所述的PIV固态示踪粒子发生装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜磊，姜向禹，胡宏斌，王博涵，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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