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砂塵環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中顆粒濃度場的實(shí)驗(yàn)研究

分析上述參數(shù)實(shí)際上就足研,，氣固兩相流中顆粒速度場以及濃度場的變化規(guī),，國軍標(biāo)砂塵環(huán)境試驗(yàn)中規(guī)記,，含砂固兩相流在撞忐試件,，收稿日期200哚31砂粒的速度和氣流流速叢本相等,。,，時砂粒近似均勻地懸浮在氣流中,。這些參數(shù)反映了氣閥兩相流復(fù)雜的空間特忡,。難以通過理論模型來描述,。　　只有采用理論分析與實(shí)驗(yàn)研宄相結(jié)合的方法,，才能確定砂塵設(shè)備中的些設(shè)計參數(shù),，如加砂方式和加砂段距離等?！　?實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法木實(shí)驗(yàn)是在同科學(xué)院寒早區(qū)環(huán)境與工程研宄所沙漠研宄所室內(nèi)風(fēng)沙環(huán)境風(fēng)洞進(jìn)行的,。它是座直流閉口吹氣式低速風(fēng)洞，實(shí)驗(yàn)段長16.23叫實(shí)驗(yàn)段矩型斷面為寬,，高=1.,，父0.6進(jìn)口軸線指風(fēng)速1.535.0，連續(xù)可調(diào),，風(fēng)洞為木質(zhì)框架結(jié)構(gòu),，實(shí)驗(yàn)段兩側(cè)壁和頂部由裝有鋼化玻璃的活動窗戶所構(gòu)成，而風(fēng)洞底部則由多層膠合板所組成,。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1所訴,。風(fēng)洞主風(fēng)機(jī)是臺離心風(fēng)機(jī)，砂塵縈粒氣力輸送的氣源是臺空壓機(jī),，訕過帶有球閥的料斗將砂料加入到輸送管道內(nèi),。其余包括料斗及輸送管路都是塑料制品，而氣固噴嘴為鋼材制成,，收擴(kuò)型,，收擴(kuò)比26 36，擴(kuò)張角30.由空壓機(jī)出來的壓縮仝氣將料斗的砂料訕過輸送管路經(jīng)氣叫噴嘴沿軸向嗩入實(shí)驗(yàn)段氣流內(nèi),?！　?測量原理激光粒子成像技術(shù)足在流場顯的駐礎(chǔ)上?！　±媒诟咚侔l(fā)展的計算機(jī)像處理技術(shù)而發(fā)展起來的種新的流動測量技術(shù)2.它突破了空間單點(diǎn)測渭技術(shù)的局限性,。從而實(shí)現(xiàn)了對整個流場要有粒子成像測速技術(shù)，也士136,，+時172種這法4.技術(shù)是基十像相關(guān),，而技術(shù)是基于顆粒相關(guān)，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及分布的信息,，比較而言基,，顆粒相關(guān)情況及顆粒的形狀信息，因而技術(shù)史適合于研咒砂塵環(huán)境試驗(yàn)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于激光片光源的照射下,，用照相系統(tǒng)把所要研區(qū)域的顆粒濃度場完全地記錄在底片上然后用基于顆粒相關(guān)的，技術(shù)處理該底片5,，由像的灰度梯度來進(jìn)行粒子邊界的識別,，即從粒子像的灰度中心點(diǎn)出發(fā)，計算與灰度中心相鄰各點(diǎn)間的梯度值,，然后又由這些點(diǎn)出發(fā)計算與其各自相鄰點(diǎn)的灰度梯度值,。按此方法，直到粒子的邊緣為止,，即粒子邊緣點(diǎn)與背景的梯度伉小于我們預(yù)先設(shè)定好的閾值,，而且這個點(diǎn)與其相鄰點(diǎn)的灰度值接近于背景出該粒子在像中所占的面積的大小，也就是說包含有多少個象素點(diǎn),。根據(jù)單位象素點(diǎn)所代農(nóng)的實(shí)際長度大小,，可以換算出粒子的實(shí)際面積大小，然后將這個面積折算成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)直徑,，即將不規(guī)則的粒子祈這成標(biāo)準(zhǔn)的球形粒子的1徑凡中,，心是不規(guī)則光斑的實(shí)小面積。單位為廣是折算后球形粒子的標(biāo)準(zhǔn)直徑,，單位為,，經(jīng)過這樣的汁算轉(zhuǎn)換。權(quán)到各粒子的標(biāo)準(zhǔn)直徑,，就以將像中的粒子按搜索的位置和尺寸大小分覽于是就得到相應(yīng)流場中顆粒大小及空間分布情況,。　　3實(shí)驗(yàn)過程本實(shí)驗(yàn)條件是按國軍標(biāo)進(jìn)行的,，所用的砂料全部是石英砂,。密度為260013.徑為50，850叫,，平均粒較為377叱1.實(shí)驗(yàn)中風(fēng)刺風(fēng)速為20卸8,，氣固噴嘴噴速為251+，風(fēng)洞中砂粒質(zhì)量北京航空航天大學(xué)學(xué)報濃度為2.2屬稀氣兩相流,?！　?shí)驗(yàn)中對經(jīng)氣固噴嘴噴出的含砂粒的氣固兩相流和風(fēng)洞來流混合后的氣固兩相流進(jìn)行測試研宄。實(shí)驗(yàn)開始前,，將標(biāo)有刻度的校準(zhǔn)板置于觀察區(qū)±或,，用,，相機(jī)拍攝下來。用于標(biāo)定0,，的像素與實(shí)際測量范圍的換算關(guān)系,。在測試時，用激光片光源照亮氣固噴嘴中心處與流動方向平行的豎直截面,。用，鼓像機(jī)進(jìn)廳捫攝,。拍攝區(qū)域火小為20,，20由于氣固噴嘴直徑僅為36洲為使該區(qū)域的流場觀察區(qū)完全充滿，相機(jī)的畫面,，將相機(jī)放置在靠近風(fēng)洞側(cè)壁0.83,，距離的地面上，相機(jī)離地面高度為1.41取距氣固嗩嘴0.75和2.71處2個處于風(fēng)1心軸線處豎直截面進(jìn)行,，測試,。由于，測試區(qū)域?yàn)榫嘀行妮S線上下10,，的方形區(qū)域,，未能測試到整個風(fēng)洞截面。為此,，同時對激光照亮的整個豎直截面數(shù)碼相機(jī)進(jìn)丁拍照,。通過照片來對結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)充說明。并且對這2處的1嚇結(jié)果進(jìn),，處理,。　　4實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,，+刀⑴處個豎直測試截面中心軸線處20,，120，1區(qū)域內(nèi)砂塵顆粒濃度沿風(fēng)洞高度方向上的分布規(guī)律的擬合曲線及顆粒分布曲線,。閣1和4.足在2位置處對整個1截面上顆?？臻g分布進(jìn)行拍攝的數(shù)碼照片。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,，且顆粒分布不均,，呈現(xiàn)出上下部分少中間多的態(tài)勢，說明在距氣固噴嘴0.75處砂塵顆粒多數(shù)聚集在軸線中心位置附近,，這是由于顆粒剛由噴嘴噴出,，還沒有來得及進(jìn)行湍流擴(kuò)散。由31可知,，峰值位于軸線上部約5,，處,，沿風(fēng)洞高度顆粒呈拋物線分布，即中間多上下兩邊少,。而由3,，中也可以得出在軸線偏上位置砂粒比較多的結(jié)論，而在風(fēng)洞靠近頂部和底部區(qū)域幾乎沒有砂粒存濟(jì)南實(shí)驗(yàn)機(jī)（鋼絞線實(shí)驗(yàn)機(jī)）采取微機(jī)控制電液伺服閥加載和手動液壓加載,、主體與控制框分置的設(shè)計在,。由于本實(shí)驗(yàn)所用氣固噴嘴的上游，有排插入的加沙管,，使得風(fēng)洞內(nèi)氣流偏上,，造成峰值偏于軸線上部；截面,，即距氣固噴嘴2.71處時,，其峰值已基本消失，濃度曲線變得平坦,。由41可知,，顆粒沿風(fēng)洞吱在擬和曲線附近波動。,，峰值已消失,，顆b顆粒分布曲線，整個豎直截面上的砂粒數(shù)碼照片變化曲線與截面照片對比粒在各高度之間分布顆粒數(shù)相當(dāng),，說明軸線上下部分顆粒己擴(kuò)散均勻,。從4，中也可以看出,，顆粒幾乎布滿整個區(qū)域,，說明顆粒的質(zhì)量彌散是很強(qiáng)烈的，顆粒在距氣固噴嘴2.71處已基本擴(kuò)散開,。這也證明了氣固湍流流動中確實(shí)存在著固體顆粒的擴(kuò)散現(xiàn)象從5砂粒粒徑變化曲線中得出,，在距氣固噴嘴0.751處的截面中叫粒徑的砂粒集中在軸線部分。而粒徑偏大的顆粒處千區(qū)域的下部大小粒徑的砂粒分布不均而在6中可以看出,，當(dāng)含砂氣固流場運(yùn)動到距噴嘴2.7處時,，顆粒這2幅也顯出流場中小粒子占據(jù)多數(shù)，而大顆粒較少的特點(diǎn),。,；以上充分說明。砂粒在距噴嘴,。751處軸線中實(shí)驗(yàn)結(jié)采擬合曲線實(shí)驗(yàn)結(jié),，擬合肋線砂粒粒校mm砂粒顆粒數(shù)從個1顆粒分布曲線5結(jié)論采用激光粒子成像技術(shù)能在環(huán)境風(fēng)洞中對含砂氣固兩相射流流場中顆粒濃度場進(jìn)行測定，結(jié)果理想,，這是環(huán)境這群姑娘們都幫忙調(diào)和安排風(fēng)洞中傳統(tǒng)1．軟件和硬件：質(zhì)量上乘的電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)1般采取品牌的計算機(jī)控制系統(tǒng)軟件為WindowsXP操作系統(tǒng)平臺具有運(yùn)轉(zhuǎn)速度快界面平和操作簡略等特點(diǎn)可滿足分歧資料的實(shí)驗(yàn)丈量需求可根據(jù)國度規(guī)范國際規(guī)范也許行業(yè)規(guī)范丈量各類資料的物理功能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)手段無法實(shí)現(xiàn)的,；對于含砂氣固兩相射流,，在距氣固噴嘴約處的叔面上。砂粒腳,！粒還沒1擴(kuò)散到整個空間內(nèi),，軸線附近的粒1較名。而且人粒子多數(shù)處千下部區(qū)域,，在距噴嘴約31左右的截面上粒子基本均勻擴(kuò)散,，從而可確定砂塵環(huán)境試驗(yàn)中試件的安放位置；31為我1自,，研制大型砂個環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備覽定了基礎(chǔ),。也為氣固兩相流理論的發(fā)展提供了補(bǔ)充?！　整個豎直截面上的砂粒數(shù)碼照片變化曲線與截面照片對比隨風(fēng)洞高度濃度變化曲線心附近濃度大，且大粒徑顆粒區(qū)域下部多,，而在噴嘴山處這個現(xiàn)象基本消失粒作整個區(qū)域分布相對比較均,。而且大粒泣的顆粒也散布于勞1空間區(qū)域內(nèi)，符合砂塵試驗(yàn)的要求,?！　?陽150.86，軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法砂塵試驗(yàn)問0楊廷相,，王天友,，趙慧。內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)流場的全場測試實(shí)驗(yàn)吳飛雪,，董守平,，時銘顯。激光粒子成像技術(shù)測定旋風(fēng)分離器內(nèi)顆粒濃度場的實(shí)驗(yàn)研究刀,。石油大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版,，2000，267276濃度變化擬合曲線隨風(fēng)洞高度濃度變化曲線