[發(fā)明專利]一種發(fā)煙式示蹤粒子發(fā)生器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010293438.5
• 申請(qǐng)日: 2010-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101975871A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭志輝;楊李;楊甫江;王召
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P5/20
• 分類號(hào): G01P5/20
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛(ài)華

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)煙式示蹤粒子發(fā)生器，它產(chǎn)生的煙霧可以為粒子圖像測(cè)速(PIV)、激光多普勒測(cè)速(LDV)等粒子示蹤測(cè)量技術(shù)提供穩(wěn)定有效的示蹤粒子，尤其是空氣流動(dòng)的測(cè)量。屬于激光粒子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

(二)背景技術(shù)

由于具有高效、瞬時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，PIV、LDV等激光測(cè)量技術(shù)被越來(lái)越多地應(yīng)用于液體和氣體的流動(dòng)顯示測(cè)量中。這些測(cè)量技術(shù)的關(guān)鍵在于通過(guò)散播示蹤粒子來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的測(cè)量，因此示蹤粒子質(zhì)量的好壞是決定測(cè)量結(jié)果的重要因素。為了能夠真實(shí)反映各種復(fù)雜流動(dòng)并且獲得良好的細(xì)節(jié)，示蹤粒子必須具備良好的跟隨性和光反射性以及恰當(dāng)?shù)臐舛取?/p>

目前國(guó)內(nèi)使用的PIV系統(tǒng)很多都是從國(guó)外購(gòu)買的，比如德國(guó)的LaVision等，并且都附帶有配套的粒子發(fā)生器。不過(guò)從國(guó)外購(gòu)買的都比較昂貴，維修也不方便，加之國(guó)內(nèi)沒(méi)有專門(mén)的企業(yè)生產(chǎn)粒子發(fā)生器，所以也有不少人采用自制的或者利用已有的設(shè)備來(lái)生成粒子。一般來(lái)說(shuō)，液體流動(dòng)采用固體示蹤粒子，比如三氧化二鋁、二氧化鈦或者玻璃珠等；氣體流動(dòng)比如風(fēng)洞或空氣中的試驗(yàn)通常使用輕油熱升華，或者用高速氣流沖擊產(chǎn)生的油滴顆粒，目前國(guó)內(nèi)公開(kāi)發(fā)表的幾種粒子發(fā)生器都屬于這種類型。不過(guò)從實(shí)際使用的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，這類液體粒子發(fā)生器在工作時(shí)，霧化油滴對(duì)試驗(yàn)設(shè)備和測(cè)量窗口的污染比較嚴(yán)重，尤其是小尺寸的有機(jī)玻璃制品，試驗(yàn)過(guò)程中不得不進(jìn)行頻繁清理，十分麻煩。

(三)發(fā)明內(nèi)容

1、目的：本發(fā)明的目的是提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的一種發(fā)煙式示蹤粒子發(fā)生器，它解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足，產(chǎn)生的煙霧均勻穩(wěn)定、質(zhì)量高，完全可以作為PIV、LDV等激光測(cè)量技術(shù)的示蹤粒子，能夠滿足多種氣體流動(dòng)條件測(cè)量的要求。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明一種發(fā)煙式示蹤粒子發(fā)生器，它是由罐體、密封裝置、燃燒平臺(tái)、投放窗口、進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)組成的。它們之間的位置連接關(guān)系是：

燃燒平臺(tái)放置在罐體內(nèi)中下部，密封裝置通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)件與罐體連接，進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)穿過(guò)密封裝置與罐體連通，其另一端分別與外接氣源、測(cè)量通道相連；投放窗口設(shè)置在罐體側(cè)壁中上部，它通過(guò)管道與罐體連通。

所述罐體是圓柱形容器，其上部敞開(kāi)并配置連接用的法蘭盤(pán)，其側(cè)壁中上部開(kāi)有圓孔并通過(guò)它與投放窗口相連。

所述密封裝置由上蓋板和橡膠密封圈構(gòu)成；該上蓋板是其上設(shè)置有螺栓孔的圓形板料，其外徑與罐體上部配置的法蘭盤(pán)相同；該橡膠密封圈是圓環(huán)形狀，可按照要求市購(gòu)或自制產(chǎn)品。

所述燃燒平臺(tái)是其上設(shè)置有多個(gè)圓孔的圓形板料，其外徑稍小于罐體內(nèi)徑。孔的數(shù)量按板的面積合理選定。

所述投放窗口是由一帶方法蘭的管道、盲板及標(biāo)準(zhǔn)件組成；該帶方法蘭的管道與盲板通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)件連接；該盲板是其上設(shè)置有螺栓孔的方形板料，其外形尺寸與管道的方法蘭相同；該投放窗口位于罐體側(cè)面中上部，且位置高于燃燒平臺(tái)。

所述進(jìn)氣系統(tǒng)依次由氣源、進(jìn)氣壓力表、進(jìn)氣閥門(mén)、進(jìn)氣導(dǎo)管以及細(xì)管組成；該氣源可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件自行選擇，壓力可調(diào)，但應(yīng)保證氣流壓力高于測(cè)量通道主氣流壓力，壓差為2-4KPa，以方便粒子流動(dòng)；該進(jìn)氣壓力表是精密壓力表；該進(jìn)氣閥門(mén)是外螺紋截止閥門(mén)，公稱直徑和公稱壓力可以根據(jù)實(shí)際情況自行選擇，但應(yīng)與進(jìn)氣導(dǎo)管的直徑相配合；該進(jìn)氣導(dǎo)管為銅管；該細(xì)管為銅管，末端封閉且周向布置一圈小孔，使空氣沿水平面噴出。細(xì)管的數(shù)量合理選定。

所述排氣系統(tǒng)依次由排氣導(dǎo)管、過(guò)濾網(wǎng)、出口壓力表以及出口閥門(mén)組成；該排氣導(dǎo)管與進(jìn)氣導(dǎo)管規(guī)格相同；該過(guò)濾網(wǎng)是普通的金屬網(wǎng)，可以根據(jù)導(dǎo)管尺寸進(jìn)行市購(gòu)；該出口壓力表是精密壓力表；該出口閥門(mén)是外螺紋截止閥門(mén)，參數(shù)規(guī)格與進(jìn)氣閥門(mén)一致。

其中，該進(jìn)氣導(dǎo)管的直徑為17-19mm；

其中，該細(xì)管的直徑為7-9mm；

其中，該進(jìn)氣壓力表的量程為0-6MPa；

其中，該出口壓力表的量程為0-6MPa；

其中，該進(jìn)氣閥門(mén)的型號(hào)是J23W型；

其中，該出口閥門(mén)的型號(hào)是J23W型。

該粒子發(fā)生器的工作原理及流程如下：

將粒子生成物布置在燃燒平臺(tái)上燃燒，保證罐體密封。進(jìn)氣導(dǎo)管穿過(guò)上蓋板進(jìn)入罐體后連接數(shù)根細(xì)管，細(xì)管穿過(guò)燃燒平臺(tái)至罐體下部，為燃燒提供空氣同時(shí)參與粒子的釋放。測(cè)量時(shí)先關(guān)閉出口閥門(mén)并觀察出口壓力表讀數(shù)，等粒子濃度合適后打開(kāi)，粒子經(jīng)過(guò)濾后沿導(dǎo)管進(jìn)入測(cè)量通道。