砂塵環境試（shì）驗（yàn）設備中（zhōng）顆粒濃度場的實驗研究

分析上述參數實際上就（jiù）足研，氣固兩相流中顆粒速度場以及濃度場的變化規，國（guó）軍標砂塵環境試驗中規記，含砂固兩相流在撞忐試件，收稿日期200哚31砂粒的速度和（hé）氣流流速（sù）叢本相等。，時砂粒近似（sì）均勻地懸浮在氣流中。這些參數反映了氣閥兩相流複雜的空間特忡。難以（yǐ）通（tōng）過理論模（mó）型來描述（shù）。　　隻有采用理論分析與實驗（yàn）研宄相結合的方法，才能確定砂塵設備中的些設計參數，如加砂方式和加砂（shā）段距離等。　　1實驗裝置及（jí）實驗方法木（mù）實驗（yàn）是在同科學院寒早區環（huán）境與工（gōng）程研宄所沙漠（mò）研宄所室內風沙環境風洞（dòng）進（jìn）行的。它是座直流閉口吹氣（qì）式低速風洞，實驗段長（zhǎng）16.23叫實驗段矩型斷麵為寬，高=1.，父0.6進口軸線指風速1.535.0，連續可調，風洞為木（mù）質框架結（jié）構，實（shí）驗段兩側壁和頂部由裝有鋼化玻璃的活動窗戶（hù）所構成，而風洞底部則由（yóu）多層膠合板所組成。本實驗係統1所訴（sù）。風（fēng）洞主（zhǔ）風機是台離心風機，砂塵縈粒氣力輸送的（de）氣源是台空壓機，訕過（guò）帶有球閥的（de）料鬥（dòu）將砂料加入到輸送（sòng）管道內。其餘包括料（liào）鬥及（jí）輸送管路都是塑料製品（pǐn），而氣固噴嘴為鋼材製成，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鬥的砂料訕過（guò）輸送管路（lù）經氣叫噴嘴沿軸向嗩入實驗段氣流內。　　2測量原（yuán）理激（jī）光粒子成像技術足在流場顯的駐礎上。　　利（lì）用近期高速發展的計算機像處理技（jì）術而發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。從而實現了對整個流場要有粒子成像測（cè）速技術，也士136，+時172種這法4.技術是（shì）基十像相關，而技術是基於顆粒相關，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（cùn）及分布的信息，比（bǐ）較而（ér）言基，顆粒相關情況及顆粒（lì）的形狀信息，因而（ér）技（jì）術史（shǐ）適合於研咒（zhòu）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於激光片（piàn）光（guāng）源（yuán）的照（zhào）射下，用照（zhào）相係統把所要研區域的（de）顆粒濃度（dù）場完全地記錄在底片上然後用基於顆粒相關的，技（jì）術處理該底片5，由像的灰度梯度來進行粒子邊界的（de）識別，即從粒子像的灰度中（zhōng）心點出發，計算與（yǔ）灰度中心（xīn）相鄰各點間的梯度值，然後又由這些點出（chū）發計算（suàn）與其各自相鄰點的灰度梯度值。按此方法，直到粒子的邊緣（yuán）為止，即粒子邊緣點與背景（jǐng）的梯度伉小於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（jiē）近（jìn）於背景出該粒子在像中所占的麵積的大小，也就是說（shuō）包含有多少個象素點。根據單位象素點（diǎn）所代農的實際長度大小，可以換算（suàn）出粒（lì）子的實際麵積大小，然後將這個麵積折算成相應的標準直徑，即將不規則的粒子祈這（zhè）成標準（zhǔn）的（de）球形粒子的1徑凡中，心是不規則光斑的實小麵積。單位（wèi）為廣是折算後球形粒（lì）子的標準直徑，單位為，經過這樣的汁算轉換。權到各粒子（zǐ）的標準直徑，就以將像（xiàng）中的粒子按（àn）搜索（suǒ）的位置和尺寸大小分覽於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國軍標進行（háng）的，所用的砂料全部是石英砂。密度為260013.徑為50，850叫，平均（jun1）粒較為377叱1.實驗中風刺風速（sù）為20卸（xiè）8，氣固噴嘴噴速（sù）為（wéi）251+，風洞中砂粒質量北京航空航天大學學報（bào）濃度為2.2屬稀氣兩（liǎng）相流。　　實驗中對經（jīng）氣固噴嘴噴出的含砂（shā）粒的氣固（gù）兩相（xiàng）流（liú）和風洞來流混（hún）合後的氣固兩相流進行測（cè）試研宄。實驗開始前，將標有刻度（dù）的校準板（bǎn）置（zhì）於觀（guān）察區±或，用，相（xiàng）機（jī）拍攝下來。用於標（biāo）定0，的像素與實際測量範（fàn）圍的換算（suàn）關係。在測試時，用激光片光源照亮氣固噴嘴中心處與流動（dòng）方向平行的豎直截麵。用，鼓像機進（jìn）廳捫攝。拍攝區域火小為20，20由（yóu）於氣固噴嘴直徑僅為36洲為使該區域（yù）的（de）流場觀察區完全充滿（mǎn），相機的畫麵（miàn），將（jiāng）相機放置在靠近風洞側壁0.83，距離的地麵上，相機離地麵高度為1.41取距氣固嗩嘴0.75和2.71處2個處於風1心軸線處豎（shù）直截麵進行，測試。由於，測試區域為距中心軸線上下10，的方形區域，未能測（cè）試到整個風洞截麵（miàn）。為此，同時對激光照（zhào）亮的整個豎直截麵數碼（mǎ）相機進（jìn）丁拍照（zhào）。通過照片來對結（jié）果進行補充說明。並且對這2處的（de）1嚇結果進，處理。　　4實驗結果及分析，+刀⑴處個豎直測試截（jié）麵（miàn）中心（xīn）軸（zhóu）線處（chù）20，120，1區域內砂塵顆粒濃度沿風（fēng）洞高度方向上的（de）分布規律的擬（nǐ）合曲線及顆粒分布（bù）曲線。閣1和4.足在2位置處（chù）對整個1截麵上顆粒空間分布進行拍攝的數碼照片。5和從33濃度曲線中可看（kàn）出顆粒濃度在（zài）軸線（xiàn）附近有個峰值，且顆粒分布不均，呈現出上下部分少中間多的態勢，說明在（zài）距氣固噴嘴0.75處砂塵顆粒多數聚集在軸線中（zhōng）心位置附近，這是由於顆粒剛由（yóu）噴嘴噴出，還沒有來得及進行湍流擴散。由31可知，峰值位於軸線上部（bù）約（yuē）5，處，沿風洞高（gāo）度顆粒呈拋物線分布，即中間多上下（xià）兩邊少。而由3，中也可以（yǐ）得出在（zài）軸線偏上位置砂粒比較多的結（jié）論，而在風洞靠近（jìn）頂部和底部區域幾（jǐ）乎沒有砂粒存濟南實驗機（鋼絞（jiǎo）線實（shí）驗（yàn）機）采取微機控製電（diàn）液伺服閥加載和手動（dòng）液壓加載、主體與控製框（kuàng）分置的設計在。由於本實驗所用氣固噴嘴的上遊，有排（pái）插入的加沙管，使得風洞內氣流偏上，造成峰值偏於軸線上部；截麵，即距氣固噴嘴2.71處時，其峰（fēng）值已基本（běn）消失，濃度曲線（xiàn）變得平坦。由41可知，顆粒沿風（fēng）洞吱在擬（nǐ）和曲線附（fù）近波動。，峰值已消失（shī），顆b顆粒分布曲線，整個豎直截麵上的砂粒數（shù）碼照片變化曲線與截麵照片對比粒在各高（gāo）度（dù）之間（jiān）分布顆粒數相當，說（shuō）明軸線上下部分顆粒己擴散均勻。從4，中（zhōng）也可以看出（chū），顆粒幾乎（hū）布滿整個區域，說明（míng）顆（kē）粒（lì）的質（zhì）量（liàng）彌散是很強烈的（de），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（zài）著固（gù）體顆粒的擴散現象從5砂粒粒徑（jìng）變化曲線中得出，在距氣固噴嘴0.751處（chù）的截麵中叫（jiào）粒徑的砂粒集中在軸線部分。而粒徑偏大（dà）的顆粒處千區（qū）域的（de）下部（bù）大小粒徑的（de）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（chǎng）中小粒子占據多數，而大（dà）顆粒較少（shǎo）的特點。；以上充分說明。砂粒在距（jù）噴嘴。751處軸線中（zhōng）實驗結采擬（nǐ）合曲（qǔ）線實驗結，擬合肋（lèi）線砂粒粒校mm砂粒顆粒數（shù）從個（gè）1顆粒分布曲線5結論采用激光粒子成像（xiàng）技術能在環境風洞中對含砂氣固兩相射流（liú）流場中（zhōng）顆粒濃度場進（jìn）行測（cè）定，結果理想，這是（shì）環境（jìng）這群姑娘們都幫忙調和安排風洞中傳統1．軟件和硬件：質（zhì）量上乘的電子萬能實（shí）驗機1般采取品牌的計算機控製係統軟件為WindowsXP操（cāo）作係統（tǒng）平台具有運轉速度快（kuài）界麵平和操（cāo）作簡（jiǎn）略等特點可滿足分歧資料的實驗丈量（liàng）需求（qiú）可根據國度規範（fàn）國（guó）際規範也許（xǔ）行業規範丈量各類資料的物理功能實驗實驗手段無法實現的；對於含砂氣固兩相射流，在距氣固噴嘴約處的叔（shū）麵（miàn）上。砂粒腳！粒還沒1擴散到整個空間內，軸線附近的（de）粒1較名。而且人粒（lì）子多數處千（qiān）下部區域，在距噴嘴約31左右的截麵上粒（lì）子基本均（jun1）勻擴散，從而可確定砂塵環（huán）境試驗中（zhōng）試件的安放位置；31為我1自，研製大型砂個環境試驗設備覽定了基礎（chǔ）。也為氣固兩相流理論的發展提（tí）供了（le）補充。　　c整個豎直（zhí）截麵上的（de）砂粒數碼照片變化（huà）曲線與截麵照片對比（bǐ）隨風洞高度濃度變化曲線心附近濃度大（dà），且大（dà）粒徑顆粒區域下部多（duō），而在噴嘴山處這個（gè）現象基本消失粒作整個區域分布相對比較均。而且大粒（lì）泣的顆粒也散布於（yú）勞1空間區域內，符合砂（shā）塵試驗的要求。　　1陽150.86，軍用設備環境試驗方法砂塵試驗問0楊廷相，王天友，趙慧。內燃（rán）機缸內流場的全場測試（shì）實驗吳飛雪，董守（shǒu）平，時銘顯。激光粒子成像技術（shù）測定旋風（fēng）分（fèn）離器內（nèi）顆（kē）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（nǐ）合曲線隨風（fēng）洞高度濃度變化曲線