砂尘环境试验设备中颗粒浓度场的实验研究

分析上述参数实际上就足研，气固两相流中颗粒速度场以及浓度场的变化规，国军标砂尘环境试验中规记，含砂固两相流在撞忐试件，收稿日期200哚31砂粒的速度和气流流速丛本相等。，时砂粒近似均匀地悬浮在气流中。这些参数反映了气阀两相流复杂的空间特忡。难以通过理论模型来描述。　　只有采用理论分析与实验研宄相结合的方法，才能确定砂尘设备中的些设计参数，如加砂方式和加砂段距离等。　　1实验装置及实验方法木实验是在同科学院寒早区环境与工程研宄所沙漠研宄所室内风沙环境风洞进行的。它是座直流闭口吹气式低速风洞，实验段长16.23叫实验段矩型断面为宽，高=1.，父0.6进口轴线指风速1.535.0，连续可调，风洞为木质框架结构，实验段两侧壁和顶部由装有钢化玻璃的活动窗户所构成，而风洞底部则由多层胶合板所组成。本实验系统1所诉。风洞主风机是台离心风机，砂尘萦粒气力输送的气源是台空压机，讪过带有球阀的料斗将砂料加入到输送管道内。其余包括料斗及输送管路都是塑料制品，而气固喷嘴为钢材制成，收扩型，收扩比26 36，扩张角30.由空压机出来的压缩仝气将料斗的砂料讪过输送管路经气叫喷嘴沿轴向唢入实验段气流内。　　2测量原理激光粒子成像技术足在流场显的驻础上。　　利用近期高速发展的计算机像处理技术而发展起来的种新的流动测量技术2.它突破了空间单点测渭技术的局限性。从而实现了对整个流场要有粒子成像测速技术，也士136，+时172种这法4.技术是基十像相关，而技术是基于颗粒相关，它由2幅像整个流场的速度分布。因此，在流场测试过程中，在确定像中各粒子的位置时，同时还可以得到粒子尺寸及分布的信息，比较而言基，颗粒相关情况及颗粒的形状信息，因而技术史适合于研咒砂尘环境试验中稀相含砂气两相流场。其原理2.　　其测定原理为将颗粒浓度场置于激光片光源的照射下，用照相系统把所要研区域的颗粒浓度场完全地记录在底片上然后用基于颗粒相关的，技术处理该底片5，由像的灰度梯度来进行粒子边界的识别，即从粒子像的灰度中心点出发，计算与灰度中心相邻各点间的梯度值，然后又由这些点出发计算与其各自相邻点的灰度梯度值。按此方法，直到粒子的边缘为止，即粒子边缘点与背景的梯度伉小于我们预先设定好的阈值，而且这个点与其相邻点的灰度值接近于背景出该粒子在像中所占的面积的大小，也就是说包含有多少个象素点。根据单位象素点所代农的实际长度大小，可以换算出粒子的实际面积大小，然后将这个面积折算成相应的标准直径，即将不规则的粒子祈这成标准的球形粒子的1径凡中，心是不规则光斑的实小面积。单位为广是折算后球形粒子的标准直径，单位为，经过这样的汁算转换。权到各粒子的标准直径，就以将像中的粒子按搜索的位置和尺寸大小分览于是就得到相应流场中颗粒大小及空间分布情况。　　3实验过程本实验条件是按国军标进行的，所用的砂料全部是石英砂。密度为260013.径为50，850叫，平均粒较为377叱1.实验中风刺风速为20卸8，气固喷嘴喷速为251+，风洞中砂粒质量北京航空航天大学学报浓度为2.2属稀气两相流。　　实验中对经气固喷嘴喷出的含砂粒的气固两相流和风洞来流混合后的气固两相流进行测试研宄。实验开始前，将标有刻度的校准板置于观察区±或，用，相机拍摄下来。用于标定0，的像素与实际测量范围的换算关系。在测试时，用激光片光源照亮气固喷嘴中心处与流动方向平行的竖直截面。用，鼓像机进厅扪摄。拍摄区域火小为20，20由于气固喷嘴直径仅为36洲为使该区域的流场观察区完全充满，相机的画面，将相机放置在靠近风洞侧壁0.83，距离的地面上，相机离地面高度为1.41取距气固唢嘴0.75和2.71处2个处于风1心轴线处竖直截面进行，测试。由于，测试区域为距中心轴线上下10，的方形区域，未能测试到整个风洞截面。为此，同时对激光照亮的整个竖直截面数码相机进丁拍照。通过照片来对结果进行补充说明。并且对这2处的1吓结果进，处理。　　4实验结果及分析，+刀⑴处个竖直测试截面中心轴线处20，120，1区域内砂尘颗粒浓度沿风洞高度方向上的分布规律的拟合曲线及颗粒分布曲线。阁1和4.足在2位置处对整个1截面上颗粒空间分布进行拍摄的数码照片。5和从33浓度曲线中可看出颗粒浓度在轴线附近有个峰值，且颗粒分布不均，呈现出上下部分少中间多的态势，说明在距气固喷嘴0.75处砂尘颗粒多数聚集在轴线中心位置附近，这是由于颗粒刚由喷嘴喷出，还没有来得及进行湍流扩散。由31可知，峰值位于轴线上部约5，处，沿风洞高度颗粒呈抛物线分布，即中间多上下两边少。而由3，中也可以得出在轴线偏上位置砂粒比较多的结论，而在风洞靠近顶部和底部区域几乎没有砂粒存济南实验机（钢绞线实验机）采取微机控制电液伺服阀加载和手动液压加载、主体与控制框分置的设计在。由于本实验所用气固喷嘴的上游，有排插入的加沙管，使得风洞内气流偏上，造成峰值偏于轴线上部；截面，即距气固喷嘴2.71处时，其峰值已基本消失，浓度曲线变得平坦。由41可知，颗粒沿风洞吱在拟和曲线附近波动。，峰值已消失，颗b颗粒分布曲线，整个竖直截面上的砂粒数码照片变化曲线与截面照片对比粒在各高度之间分布颗粒数相当，说明轴线上下部分颗粒己扩散均匀。从4，中也可以看出，颗粒几乎布满整个区域，说明颗粒的质量弥散是很强烈的，颗粒在距气固喷嘴2.71处已基本扩散开。这也证明了气固湍流流动中确实存在着固体颗粒的扩散现象从5砂粒粒径变化曲线中得出，在距气固喷嘴0.751处的截面中叫粒径的砂粒集中在轴线部分。而粒径偏大的颗粒处千区域的下部大小粒径的砂粒分布不均而在6中可以看出，当含砂气固流场运动到距喷嘴2.7处时，颗粒这2幅也显出流场中小粒子占据多数，而大颗粒较少的特点。；以上充分说明。砂粒在距喷嘴。751处轴线中实验结采拟合曲线实验结，拟合肋线砂粒粒校mm砂粒颗粒数从个1颗粒分布曲线5结论采用激光粒子成像技术能在环境风洞中对含砂气固两相射流流场中颗粒浓度场进行测定，结果理想，这是环境这群姑娘们都帮忙调和安排风洞中传统1．软件和硬件：质量上乘的电子万能实验机1般采取品牌的计算机控制系统软件为WindowsXP操作系统平台具有运转速度快界面平和操作简略等特点可满足分歧资料的实验丈量需求可根据国度规范国际规范也许行业规范丈量各类资料的物理功能实验实验手段无法实现的；对于含砂气固两相射流，在距气固喷嘴约处的叔面上。砂粒脚！粒还没1扩散到整个空间内，轴线附近的粒1较名。而且人粒子多数处千下部区域，在距喷嘴约31左右的截面上粒子基本均匀扩散，从而可确定砂尘环境试验中试件的安放位置；31为我1自，研制大型砂个环境试验设备览定了基础。也为气固两相流理论的发展提供了补充。　　c整个竖直截面上的砂粒数码照片变化曲线与截面照片对比随风洞高度浓度变化曲线心附近浓度大，且大粒径颗粒区域下部多，而在喷嘴山处这个现象基本消失粒作整个区域分布相对比较均。而且大粒泣的颗粒也散布于劳1空间区域内，符合砂尘试验的要求。　　1阳150.86，军用设备环境试验方法砂尘试验问0杨廷相，王天友，赵慧。内燃机缸内流场的全场测试实验吴飞雪，董守平，时铭显。激光粒子成像技术测定旋风分离器内颗粒浓度场的实验研究刀。石油大学学报自然科学版，2000，267276浓度变化拟合曲线随风洞高度浓度变化曲线