砂塵環境試驗設備中顆粒（lì）濃度場的實驗研究（jiū）咗

砂塵環境試驗設備中顆粒濃度場（chǎng）的實驗（yàn）研究

分析上（shàng）述參數實（shí）際上就足研，氣固（gù）兩相流中顆（kē）粒速度場（chǎng）以及濃度場的變化規，國軍標砂塵環境試驗中規記（jì），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（zài）氣流中。這些參（cān）數反映了氣閥兩（liǎng）相流複雜的空間特忡。難以通過理論（lùn）模型來（lái）描述（shù）。　　隻有采用（yòng）理論分析與實驗研宄相結合的方法，才能確定砂塵設備中的些設計參數，如加砂方式和加砂段距離等。　　1實驗裝置（zhì）及實驗方（fāng）法木（mù）實驗是在同科學院寒早區環境與工程（chéng）研宄所沙漠研宄所室內風沙環境風洞進行的（de）。它是座（zuò）直（zhí）流閉口吹氣式低速風洞，實驗段長16.23叫（jiào）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，風洞為木質框（kuàng）架結構（gòu），實（shí）驗段兩側壁和頂部由裝有鋼化玻璃的活動窗戶所構成，而風洞底部則由多層膠（jiāo）合板所（suǒ）組成。本（běn）實（shí）驗係統1所訴。風洞主風（fēng）機是台（tái）離心風機，砂塵縈粒氣力輸（shū）送的（de）氣源是台空壓機，訕過帶有球閥的料鬥將砂料加入到輸送管（guǎn）道（dào）內。其餘包括料鬥及輸送管路都是塑料製品（pǐn），而氣固噴（pēn）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輸送管路經氣叫噴嘴沿軸向嗩入實驗段氣流（liú）內。　　2測（cè）量原（yuán）理激光粒子成像技術足在流場顯的駐礎上。　　利用近（jìn）期高速發展的計（jì）算機像處理技術而發展起來的種新（xīn）的流動測量技術2.它突破了（le）空間單點測渭技術的（de）局限（xiàn）性。從而實（shí）現了對整（zhěng）個流場要有粒子成像測速技術，也士136，+時172種這法4.技術（shù）是基十像相關，而技術是基於顆粒相關，它（tā）由2幅像整個（gè）流場的速度分布。因此，在流場測試過程中，在確定（dìng）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（ér）言基，顆粒相關情況及顆粒的形狀信息，因而（ér）技術史適合於研（yán）咒砂塵環境試驗中稀相含砂氣兩相流場。其（qí）原理（lǐ）2.　　其（qí）測定原理為將顆粒（lì）濃度場置於激光片光源的照（zhào）射下，用照相係統把所要研（yán）區域的顆粒濃度場完（wán）全地記錄在（zài）底片上然後用基於顆粒相（xiàng）關的，技（jì）術處理該（gāi）底片5，由像的（de）灰度梯度來進行（háng）粒子邊界的識別，即（jí）從粒子像的灰度中心（xīn）點出發，計算與灰（huī）度中心相鄰各點間的梯度值，然（rán）後又由這些點出發計算與其各自相鄰點的灰度梯度值。按此方法，直到粒子的邊（biān）緣為止，即粒子（zǐ）邊緣點與背景的梯度伉小於我們預先設定好的閾值，而且這（zhè）個點與其相鄰點的灰度值接近於背（bèi）景出該（gāi）粒子在像（xiàng）中所占的麵積的大小，也就是說包含有多少個象素點。根據單位象素點所代農的實際長度大小，可以換（huàn）算（suàn）出粒子的實際麵（miàn）積大（dà）小，然後將這個麵積折算成相應的標準直（zhí）徑，即將不規則的粒子祈這成標準的球形粒子的1徑凡中，心是不規則光斑的實小麵積。單位（wèi）為（wéi）廣是折算後（hòu）球（qiú）形粒子的標準直徑，單（dān）位（wèi）為，經過這樣（yàng）的汁算（suàn）轉換。權到各（gè）粒子的標（biāo）準直徑，就以將像中的粒子按搜索的（de）位置和尺寸大小分覽於是就（jiù）得到相應流場中顆粒（lì）大小及空間分布情況。　　3實驗過程本實驗條件是按國（guó）軍標進行的，所用的砂料全部是石英砂（shā）。密度為260013.徑為50，850叫，平均粒較為377叱1.實驗中風刺風速為20卸8，氣固噴嘴噴速為251+，風洞中砂粒（lì）質（zhì）量北京航空航天大（dà）學學報濃度為2.2屬稀氣兩相（xiàng）流。　　實驗中對經氣固噴嘴噴（pēn）出的含砂粒的氣固兩相流和風洞來流混合後的氣固兩相流進行（háng）測試研宄。實驗開始前（qián），將標有（yǒu）刻度的校準（zhǔn）板置於觀察區±或，用，相機拍攝下來。用於標定（dìng）0，的像素（sù）與實際測量範圍的換算關係。在測試時（shí），用激光片光源照亮氣（qì）固噴嘴中心處與流動方（fāng）向平行的豎直截麵。用，鼓像機進廳捫攝。拍攝區域火小（xiǎo）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，相機的畫麵，將相機放置在靠近風洞側壁（bì）0.83，距離的地（dì）麵上，相機（jī）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心軸線處豎直（zhí）截麵進行（háng），測試。由於，測試（shì）區域為（wéi）距中心軸線上下（xià）10，的方形區域，未能（néng）測試到整個（gè）風洞截麵。為此，同時對激光照亮的整個豎直截麵數碼相機進丁拍照。通過照片來對結果進行補充說明。並且對這2處的1嚇結果進，處理。　　4實驗結果及分析（xī），+刀⑴處個豎直測試截麵中心軸線處（chù）20，120，1區域內砂塵顆粒濃度沿風洞高度方向上的分布規律的（de）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截麵上顆粒空間分（fèn）布進行拍攝（shè）的數碼照片（piàn）。5和從（cóng）33濃度曲線中可看出顆粒濃度在軸線附近有個峰值（zhí），且顆粒分布（bù）不均，呈（chéng）現（xiàn）出上下部分少中間多（duō）的態勢，說明在距氣固噴嘴0.75處砂塵（chén）顆粒多數聚集在軸線中心位（wèi）置附近，這是由於（yú）顆粒剛（gāng）由噴嘴噴出，還沒有來（lái）得及（jí）進行湍流擴散。由31可知（zhī），峰值位於軸線（xiàn）上部約5，處，沿（yán）風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（jiào）多的結論，而在風洞靠近頂部和底部區域幾乎沒有砂粒存濟南實驗機（jī）（鋼絞線實驗（yàn）機）采取微機控製電液伺服閥加載和手（shǒu）動液壓加載、主體與控製框分置的設計在。由（yóu）於本實驗所用氣固噴嘴的上遊（yóu），有排插入的加沙（shā）管，使得（dé）風（fēng）洞內（nèi）氣流偏上（shàng），造成峰值偏於軸線上部；截（jié）麵，即（jí）距氣固噴（pēn）嘴2.71處時（shí），其峰值已基本消失（shī），濃度曲線變得平坦。由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（kē）b顆粒分布（bù）曲線，整個豎直截麵（miàn）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（zhī）間分布顆粒數相當，說明軸線上下（xià）部分顆（kē）粒己擴散均勻。從4，中也（yě）可以看出，顆粒幾乎布滿（mǎn）整個區（qū）域，說明顆粒的質量彌散是很強烈的，顆粒在距氣固噴（pēn）嘴（zuǐ）2.71處已基本擴（kuò）散開。這也證明了氣固湍（tuān）流流（liú）動中確實存在著固體顆粒的擴散（sàn）現象從5砂粒粒徑變化曲線中得出，在距氣固噴嘴0.751處的截麵（miàn）中叫粒徑的（de）砂粒集中（zhōng）在軸線部分。而粒徑偏大的顆（kē）粒處千區域的下部大小粒徑的砂粒分布不均而在6中可以看（kàn）出，當含砂氣固流場運動到距噴嘴2.7處時，顆粒這2幅也顯出流場中小粒子占（zhàn）據多數，而大顆粒較少的特（tè）點。；以上充分說明（míng）。砂粒在距噴嘴。751處軸線中實驗結采擬合曲線實驗結，擬合肋線砂（shā）粒粒校mm砂粒顆粒數從個1顆粒分布曲線5結論采用激光粒子成（chéng）像技術能在環境風洞中對含砂氣固兩相射流流場中顆粒（lì）濃度場進行測定，結果理（lǐ）想，這（zhè）是（shì）環境這（zhè）群姑娘們都幫（bāng）忙調和（hé）安排風洞中傳統1．軟件（jiàn）和硬件：質量上乘的電（diàn）子萬能實驗機1般采取品牌（pái）的計算機控製係統軟件為WindowsXP操作係統平台具（jù）有（yǒu）運轉速度快界（jiè）麵平和操作簡略（luè）等特（tè）點可滿足分（fèn）歧資料的（de）實驗丈（zhàng）量需求可根據國度規範國（guó）際規範也許行業規範丈量各類資料的物理功（gōng）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（zuǐ）約處的叔麵上。砂粒腳！粒還沒（méi）1擴散到整個空間內，軸線附近的粒1較名（míng）。而且人（rén）粒子多數處千下部區域，在距噴嘴約31左（zuǒ）右（yòu）的（de）截（jié）麵上粒子基（jī）本均勻擴散，從而可確定（dìng）砂塵環境試驗中試件的安放位（wèi）置；31為我1自，研製大型砂個環境試驗設備覽定（dìng）了基礎。也為氣固兩（liǎng）相流理論的發展提供（gòng）了補充。　　c整（zhěng）個豎直截麵（miàn）上的砂粒數碼照片變化曲線與截麵照片對比（bǐ）隨風洞高度濃（nóng）度變化曲線心附近濃（nóng）度大，且大（dà）粒（lì）徑顆（kē）粒（lì）區域下部多，而在噴嘴山處這個現象基本消失粒作整個區域分布相對比較均。而且大粒泣的顆粒也散布於勞1空間區域內，符（fú）合砂塵試驗的要求。　　1陽（yáng）150.86，軍（jun1）用設備環（huán）境試驗方法砂塵試驗問0楊廷相，王天友，趙慧。內燃機缸內流場的全場測試實驗吳飛雪，董守平，時銘顯。激光粒子成像技術測定（dìng）旋（xuán）風分離器內（nèi）顆粒濃度（dù）場的實驗研究刀。石油大學學（xué）報（bào）自然科學版，2000，267276濃（nóng）度變化擬合曲線隨風洞高度濃度變化曲線