[發明專利]氣固兩相激波管實驗裝置和實驗方法

有效

• 申請號: 201611147165.7
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106840102B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 章利特;隋真真;王天航;施紅輝
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01L11/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種氣固兩相激波管實驗裝置和實驗方法。包括依次布置的高氣壓段、爆破隔膜、氣壓段、圓變方過渡段、第一方管段、可視化測試段、第二方管段和收集箱；可視化測試段頂端裝有顆粒儲存釋放組件，底端裝有顆粒收集管段，顆粒收集管段下方設有動態稱重天平，固體顆粒受重力下落穿過可視化測試段形成顆粒簾，并落在動態稱重天平上，第一、二方管段上分別裝有第一、二壓力傳感器和第三、第四壓力傳感器；顆粒儲存釋放組件實現顆粒簾厚度和體積分數的調節，壓力傳感器采集獲得激波衰減變化。本發明可通過控制不同測試顆粒的顆粒簾厚度、體積分數及改變激波馬赫數，觀察和分析激波與稠密顆粒群相互作用的行為特征和影響規律。

技術領域

本發明涉及了一種激波管實驗裝置，尤其是涉及了一種氣固兩相激波管實驗裝置和實驗方法。

背景技術

激波與顆粒群相互作用是可壓縮顆粒負載流中普遍而重要的現象，涉及航空航天、醫療衛生、安全防控及環境保護等眾多領域，具體應用例如含固體顆粒炸藥爆炸、火箭引擎中固體燃料推進、含塵大氣中高速飛行、藥物粉末無針注射、超音速冷噴涂、干粉滅火、粉塵爆炸、火山噴發等。開展對激波與稠密顆粒群相互作用時復雜的氣固兩相流問題的研究，關鍵在于入射激波與稠密顆粒群相互作用之前激波馬赫數、顆粒初始空間分布的調控以及之后的激波、接觸面和顆粒群動態影像數據的獲取。

因為通常的實驗條件要求顆粒群初始近似處于靜止狀態，如果采用將顆粒置于裝載室內的方式，由于重力作用，顆粒將會集中在裝載室底部或填滿整個裝載室，而顆粒群初始體積分數顯然無法調控，為此現有技術中缺少上述要求的實驗裝置。

發明內容

針對上述背景技術中所存在的問題，本發明的目的在于提供了一種氣固兩相激波管實驗裝置和實驗方法，在激波與稠密顆粒群相互作用時進行高速紋影拍攝和動態壓力測量，由此能系統地獲得實驗數據。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：

一、一種氣固兩相激波管實驗裝置：

包括高氣壓段、爆破隔膜、氣壓段、圓變方過渡段、第一方管段、可視化測試段、第二方管段和收集箱；高壓氣瓶的輸出端依次經高氣壓段、氣壓段后與第一方管段的入口端連接，高氣壓段和氣壓段端口之間設有爆破隔膜，氣壓段和第一方管段之間通過圓變方過渡段連接，打開高壓氣瓶使高氣壓段與氣壓段存在一定的氣壓比，通過爆破隔膜爆破的方式產生激波，激波依次氣壓段、圓變方過渡段、第一方管段、可視化測試段和第二方管段后進入收集箱；第一方管段的出口端依次經可視化測試段、第二方管段后與收集箱，可視化測試段頂端安裝連接有存儲有固體顆粒的顆粒儲存釋放組件，底端安裝連接有豎直的顆粒收集管段，顆粒收集管段正下方設有動態稱重天平，通過顆粒儲存釋放組件釋放固體顆粒，固體顆粒受重力下落形成顆粒簾穿過可視化測試段，再經顆粒收集管段后落在動態稱重天平上；第一方管段上安裝有沿軸向方向間隔布置的第一壓力傳感器與第二壓力傳感器，第二方管段上安裝有沿軸向方向間隔布置的第三壓力傳感器和第四壓力傳感器。

調整所述的顆粒儲存釋放組件實現對于顆粒簾厚度和體積分數的調節控制，通過四個壓力傳感器采集獲得激波的衰減變化。

所述的顆粒儲存釋放組件包括內芯安裝塊、可替換內芯、顆粒儲存室和門閥，內芯安裝塊底端通過第一固定螺釘固定安裝在可視化測試段頂端的端口處，內芯安裝塊頂端和顆粒儲存室連接，顆粒儲存室中部安裝有用于控制顆粒釋放的門閥；內芯安裝塊開有中心通槽，中心通槽的上部為喇叭口結構，可替換內芯通過第二固定螺釘固定安裝在內芯安裝塊中心通槽中，可替換內芯中間開有用于顆粒通過的狹長縫隙。可替換內芯頂端具有內芯安裝塊中心通槽上部的喇叭口結構傾斜角度相同的喇叭口結構。

通過替換不同的內芯安裝塊，調整可替換內芯狹長縫隙的長和寬，進而實現對于顆粒簾的寬度、厚度和體積分數的調節控制。

所述的可替換內芯為長方體結構，狹長縫隙的寬度范圍為2～10mm。