[發(fā)明專利]一種基于光學(xué)差異性的多射流作用流場(chǎng)顯示裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610997547.2
• 申請(qǐng)日: 2016-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN106568575B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勇;朱靜;鐘文琪;金保昇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M10/00
• 分類號(hào): G01M10/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 黃天天

本發(fā)明公開了一種基于光學(xué)差異性的多射流作用流場(chǎng)顯示裝置與方法，裝置由待測(cè)量床體、X光成像系統(tǒng)、紅外熱成像系統(tǒng)、全光場(chǎng)成像系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。通過在氣固兩相主流場(chǎng)中，以極性粒子作為一股射流氣流的示蹤粒子，造影顆粒作為另一股射流氣流的示蹤粒子，熒光粒子作為主流中的固相顆粒，基于示蹤粒子不同的光學(xué)特性，采用紅外熱成像儀捕捉極性粒子發(fā)出的紅外光線，X光檢測(cè)器探測(cè)經(jīng)造影顆粒衰減后的X光線，在此基礎(chǔ)上，通過數(shù)字減影手段去除光場(chǎng)相機(jī)影像中的示蹤粒子影像，極大地提高了圖像處理的準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)了同步測(cè)量不同射流示蹤粒子和固相顆粒的空間分布。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多相流動(dòng)參數(shù)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光學(xué)差異性的多射流作用流場(chǎng)顯示裝置與方法。

技術(shù)背景

氣固兩相主流中多射流的相互作用是工程設(shè)備中的常見現(xiàn)象，研究多射流的相互作用過程，深入探索射流相互作用機(jī)理，對(duì)于優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理操作工程設(shè)備具有重要意義。

目前對(duì)多射流相互作用規(guī)律的研究主要集中于實(shí)驗(yàn)方面。在實(shí)驗(yàn)測(cè)量中，通常采用PIV流場(chǎng)測(cè)量方法，但該方法由于測(cè)量原理的限制，只能測(cè)量單相流場(chǎng)的速度分布，無法同時(shí)測(cè)量氣氣兩股或多股射流相互作用過程的流動(dòng)特性。近幾年，一些研究者也發(fā)展了一些新的測(cè)量方法，如將兩相粒子呈現(xiàn)在同一底片上，然后采用亮度分辨法、粒度分辨法、空間頻率分辨法、形狀分辨法等對(duì)兩相粒子圖像進(jìn)行分離后再進(jìn)行單相運(yùn)算。這些方法主要是基于后處理圖像分析，通過相關(guān)性分析分離兩種粒子的影像，由于本身兩種顆粒具有相似的示蹤粒子特性(低密度、小粒徑)和光學(xué)散射特性，很難通過后處理區(qū)分所有的粒子，因?yàn)榧词故聚櫫Ｗ釉跍y(cè)試前被經(jīng)過改性處理，測(cè)量光源也很難形成穩(wěn)定統(tǒng)一的光源強(qiáng)度，這就會(huì)使不同示蹤粒子有可能在圖像上呈現(xiàn)一致的亮度，從而帶來圖像分析引起的誤差。

如果這些示蹤粒子能主動(dòng)或被動(dòng)激發(fā)出不同的光線，如紅外光線、X光線等，然后采用不同的光學(xué)器件分別捕捉這些顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，如紅外熱成像儀捕捉紅外光線、X光檢測(cè)器捕獲X光等，對(duì)不同的粒子進(jìn)行獨(dú)立顯示，這將是一種全新的測(cè)量思路，本發(fā)明專利就是基于這種思路發(fā)展起來的。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明針對(duì)氣固流場(chǎng)中多射流相互作用時(shí)，常規(guī)方法難以同時(shí)展現(xiàn)多股射流與氣固主流的流場(chǎng)問題，提供了一種基于光學(xué)差異性的多射流作用流場(chǎng)顯示裝置與方法。

技術(shù)方案：為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于光學(xué)差異性的多射流作用流場(chǎng)顯示裝置，所述的多射流作用流場(chǎng)顯示裝置包括待測(cè)量床體、紅外熱成像系統(tǒng)、X光成像系統(tǒng)、全光場(chǎng)成像系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；

所述待測(cè)量床體由依次相連通的主流入口、加料段、錐段、整流器、流通段和旋風(fēng)分離器組成，所述加料段的上方設(shè)置有加料器，所述流通段的兩側(cè)分別設(shè)置有射流管A和射流管B；

所述紅外熱成像系統(tǒng)包括極性粒子、加熱部分和紅外成像部分組成，所述紅外熱成像系統(tǒng)的加熱部分放置在待測(cè)量床體流通段射流管A或射流管B所在側(cè)，紅外熱成像系統(tǒng)的成像部分放置在待測(cè)量床體流通段的上側(cè)；

所述X光成像系統(tǒng)包括造影粒子、發(fā)光部分和接收部分，所述發(fā)光部分和接收部分分別放置在待測(cè)量床體流通段的兩側(cè)；

所述全光場(chǎng)成像系統(tǒng)包括固相顆粒、光源部分和光學(xué)成像部分，所述光源部分放置在待測(cè)量床體流通段射流管一側(cè)，成像部分放置在待測(cè)量床體流通段的上側(cè)；

所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分別與紅外熱成像系統(tǒng)、X光成像系統(tǒng)和全光場(chǎng)成像系統(tǒng)的成像部分相連，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過圖像處理獲得不同時(shí)刻和不同操作參數(shù)下極性粒子、造影粒子和固相顆粒的空間分布。