砂塵環境試驗設備中（zhōng）顆粒濃度場的實驗研究

分析上述參數實際上就足研，氣固兩相流中顆粒速度場以及濃度場（chǎng）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（shì）件，收稿日（rì）期200哚31砂粒（lì）的速（sù）度和氣流流速叢（cóng）本相等。，時砂粒近似均勻地懸浮在氣流中。這些參數反映了氣閥兩相流複雜的（de）空間特忡。難以通過理論模型來描述。　　隻有采（cǎi）用理論分析（xī）與實驗研宄相結合的方法，才（cái）能確定砂塵設備中的些（xiē）設計參數，如加（jiā）砂方式和加砂段距（jù）離等。　　1實驗裝置及實驗方法木實驗是在同科學院寒早區環境與工程研宄所沙漠研宄所室內風沙環境風洞進行的。它是座直流閉口吹氣式低速風洞，實驗（yàn）段長16.23叫實（shí）驗段矩（jǔ）型斷麵為寬，高=1.，父0.6進口軸線指風速1.535.0，連續可調（diào），風洞為木（mù）質框（kuàng）架結構，實驗段兩側壁和頂（dǐng）部由裝有鋼化（huà）玻璃（lí）的活動窗戶所構成，而風洞底部則由多層膠合板所組成。本實驗係統1所訴。風洞主風機是台（tái）離心風機，砂塵縈粒氣力輸送的氣源（yuán）是台空壓機，訕（shàn）過帶有球閥的料鬥將砂料加入到輸送管道（dào）內。其餘包括料鬥及輸送管路都是塑料製品，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（jiāng）料鬥的砂料訕過輸送管路經氣叫噴嘴沿軸向嗩入實驗段氣流內。　　2測（cè）量（liàng）原理激光粒子成像技術足在流場顯的駐（zhù）礎上（shàng）。　　利用近期高速發展的計算機像（xiàng）處理技術而發展起來的（de）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（yǒu）粒子成像測速技術，也士136，+時172種這法4.技術（shù）是基十像相關，而技術是基（jī）於顆（kē）粒相關，它由2幅像整個流場的速度分布。因此，在（zài）流（liú）場測試（shì）過程中，在確定像中各粒子的位置時，同時還可（kě）以得到粒子尺寸及分布的信息，比較而言基，顆粒相關情況（kuàng）及顆粒的形（xíng）狀信息，因而技術史適合（hé）於研咒砂塵環境試驗中稀相含砂氣兩相流場（chǎng）。其原理2.　　其測定原理為將顆粒濃度場置於激光片光源（yuán）的照射下，用照相係統把所要研區域的（de）顆粒濃度場完全地記錄在底片上然後用基於顆粒相關的，技術處理該底片5，由像的灰度梯度來進行粒子邊（biān）界的識別，即從粒子像的灰度中心點出發，計算與灰度中心相鄰（lín）各點間的梯度值（zhí），然後（hòu）又由這些點出（chū）發計算與其各自相鄰點的灰度梯度值。按此方法，直（zhí）到粒子的邊（biān）緣為止，即（jí）粒子（zǐ）邊緣點與背景的（de）梯度伉（kàng）小於我們預先設定好的閾值，而且這個點與其相鄰（lín）點的灰度值接近於背景出（chū）該粒子（zǐ）在像中所占的麵（miàn）積的大小，也就是說包含（hán）有多少個象素點。根據單位象素點所代農的實際長度大小，可以換算出粒子的實際麵積大小，然後將這（zhè）個（gè）麵積（jī）折算成相應的標準直徑，即將不規則（zé）的粒子祈這成標準的球形粒子的1徑凡中，心是不規則（zé）光斑的實小麵積。單位為廣是折算後球形粒子的標（biāo）準直徑，單位為，經過這樣的汁算轉換。權到（dào）各（gè）粒子的標準直徑，就以將（jiāng）像中的粒子按搜索的（de）位置和尺（chǐ）寸大小分覽於是就得到相應流場中顆粒大小及空（kōng）間分布情況。　　3實驗過程本實驗條件是（shì）按國（guó）軍標進行（háng）的，所用的砂料全部是（shì）石英（yīng）砂。密度為260013.徑為50，850叫，平均粒較為377叱1.實驗中風（fēng）刺風速（sù）為20卸8，氣固噴嘴噴速為251+，風洞中砂（shā）粒質量北京航空航天（tiān）大學學報濃度為2.2屬稀氣兩相流。　　實驗中對經氣固（gù）噴（pēn）嘴噴出的含砂粒的氣固兩相流（liú）和風洞來流混合後的（de）氣固兩相流進（jìn）行測試研宄。實驗開（kāi）始前，將標有刻（kè）度的（de）校準板置於觀察區±或，用，相機拍攝下來。用（yòng）於標定（dìng）0，的像素與實際（jì）測量範圍的換算關係。在測試時，用激光片光（guāng）源照亮氣固噴嘴中心處與流動方向平（píng）行的豎直截麵。用，鼓像機進廳捫攝。拍攝區（qū）域火小為20，20由於氣固噴嘴直徑僅為36洲為使該區域的流場觀察區完全充滿，相機的（de）畫麵，將相機放置在靠近風洞側壁0.83，距離（lí）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（yú）風1心軸線處豎直截麵進行，測試。由於，測試區域為距中心軸線上下10，的（de）方形區域，未能測試到整個（gè）風洞（dòng）截麵。為此，同時對激光照亮的整個豎直截麵數碼相機進丁拍（pāi）照（zhào）。通過照（zhào）片來對結果進行補充說明。並且對這（zhè）2處的1嚇結果進，處理。　　4實驗（yàn）結果及（jí）分析，+刀⑴處個豎直測試截麵中心軸線處20，120，1區域內砂塵顆粒濃度（dù）沿風洞高（gāo）度（dù）方向上（shàng）的（de）分布規律的擬合曲線及顆粒分布曲線。閣1和4.足在（zài）2位置處對整個1截麵上顆粒空間分布進（jìn）行拍攝的（de）數碼照片（piàn）。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（bù）不均，呈現出上下部分少中間（jiān）多的態勢，說明在距氣固噴嘴0.75處砂塵顆粒多數聚集在軸線中（zhōng）心（xīn）位置附近（jìn），這是（shì）由於顆粒剛由（yóu）噴嘴噴出，還沒有來得及進行湍流擴散。由（yóu）31可（kě）知，峰值位於軸線上部約5，處，沿風洞高度顆粒呈拋物線分布，即中間（jiān）多上下（xià）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論，而（ér）在風洞靠近頂部和底部區域幾乎沒有砂粒存濟南（nán）實驗機（鋼絞線（xiàn）實驗機（jī））采取微機控製電（diàn）液伺服閥加載和手動液壓加載、主體與控製框（kuàng）分置（zhì）的設計在。由於本實（shí）驗所用氣（qì）固噴嘴的上遊，有排插入的加沙管，使得（dé）風洞內氣流偏上，造成峰值偏於軸線上部；截麵，即距氣（qì）固噴嘴2.71處時，其峰（fēng）值已基本消失，濃度曲線變得平坦。由（yóu）41可知，顆（kē）粒沿風洞吱在擬和曲線附近波動。，峰值已消失，顆b顆（kē）粒（lì）分布曲線，整個豎直截（jié）麵上的砂粒數碼照片變化曲線與截麵照片對比粒在各高度之間分布顆粒數相當（dāng），說明軸（zhóu）線上下部分顆粒己擴散均勻。從4，中（zhōng）也可以看出，顆粒幾乎布（bù）滿整個區域，說明顆粒的質量彌散是很強烈的，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象（xiàng）從5砂粒粒徑變化曲線中得出，在距（jù）氣固噴嘴0.751處的（de）截麵中叫粒徑的砂粒集（jí）中在軸線部分。而粒徑偏大的顆粒處千區域的下（xià）部大小（xiǎo）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（dào）距噴嘴2.7處時，顆粒這2幅也顯出流場（chǎng）中小（xiǎo）粒子占（zhàn）據多（duō）數，而大顆粒較少的（de）特點。；以上充分說明。砂粒在距噴嘴（zuǐ）。751處軸線中實驗結采擬合曲線實驗結，擬合肋線砂粒粒校mm砂粒顆粒數從個1顆粒分布曲線5結論采用激（jī）光粒子（zǐ）成像技術能在環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，這是環境這群姑娘們都幫忙調（diào）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驗機1般采取品牌的計算機（jī）控製係統軟件為WindowsXP操作係統平台具有運轉速度快界麵平和操作簡略等特點可（kě）滿（mǎn）足分歧資料的實驗丈量需求可根據國度規範國際規範（fàn）也（yě）許行業規範丈量各類資料的物理功能實驗實驗手段無法實（shí）現的；對於含砂氣固兩相射流，在距氣固噴嘴約處的叔（shū）麵上。砂（shā）粒（lì）腳！粒還沒1擴散到整個空間內，軸線附近的粒1較名。而且人粒子多數處千下部區域，在距噴嘴約31左右的截麵（miàn）上粒子基（jī）本均勻擴散（sàn），從而可確定砂塵環境試（shì）驗中試件的安放位置；31為我（wǒ）1自，研製大型砂個（gè）環境試驗（yàn）設備覽定了基礎。也為氣固（gù）兩（liǎng）相流理（lǐ）論的發展提供了補充。　　c整個豎直截麵上的砂粒數碼照片（piàn）變化曲線與截麵照片對比隨風洞高度濃度變化曲（qǔ）線心附近濃（nóng）度大，且大粒徑顆粒區域下部（bù）多，而在噴嘴山處這個現象基本消失粒作整個（gè）區域分布相對比較均。而且大粒泣的顆粒也散布於勞1空間區域（yù）內，符合砂塵試驗的要求。　　1陽150.86，軍用設（shè）備環境試驗方法（fǎ）砂塵試驗問0楊廷相，王天友，趙慧（huì）。內燃機缸內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（jì）術（shù）測定旋（xuán）風分離器內顆粒濃度場的實驗研（yán）究刀。石油大學學（xué）報自然科學（xué）版，2000，267276濃度變化擬（nǐ）合曲線隨風洞高度濃度變化曲線