[發明專利]一種兩相流上升氣泡流體流動顯示實驗方法及實驗裝置

有效

• 申請號: 201810135432.1
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108332940B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 李鑫;張攀;陳光輝;李建隆
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 石家莊開言知識產權代理事務所(普通合伙) 13127
• 代理人: 徐忠麗

1.一種兩相流上升氣泡流體流動顯示實驗方法，其特征在于：首先在氣泡運動觀察器中通入純氣體進行鼓泡，在氣泡運動觀察器中加入液體至一定液位，然后通入示蹤劑和氣體的混合物，再觀察氣泡流體流動狀態；攝像記錄開始時，在持續形成的氣泡內注入示蹤劑形成煙線，觀察氣泡內部流體流動狀態；實現上述方法的雙通道套管注射針，包括第一細管（13）、第二細管（14）、純氣體進口（15）和擴大室（16），擴大室（16）與氣泡運動觀察器（1）法蘭盤螺紋連接，第一細管（13）固定在氣泡運動觀察器（1）底部的法蘭盤上，上端延伸至氣泡運動觀察器（1）內，下端延伸至擴大室（16）中部，第二細管（14）插入并貫穿擴大室（16）、第一細管（13），并延伸至氣泡運動觀察器內，擴大室（16）底部設置純氣體進口（15）；第二細管（14）通入示蹤劑和氣體的混合物，純氣體進口（15）通入純氣體。

2.實現如權利要求1 所述方法的兩相流上升氣泡流體流動顯示實驗裝置，其特征在于：包括一個透明的氣泡運動觀察器（1）、雙通道套管注射針（2）、示蹤劑流態化器（5）、高壓氣瓶（7）、氣室（9）以及由高速攝像機（10）、圖像處理計算機（11）、激光發生器（12）構成的PIV 系統；雙通道套管注射針（2）通過螺紋與氣泡運動觀察器（1）連接，雙通道套管注射針（2）第一通道分別與氣泡運動觀察器（1）和示蹤劑流態化器（5）連接，第二通道與氣室（9）連接；示蹤劑流態化器（5）與高壓氣瓶（7）連接，正對氣泡運動觀察器（1）一側放置高速攝像機（10），高速攝像機（10）與圖像處理計算機（11）通過數據線連接，在氣泡運動觀察器（1）另一側且與高速攝像機（10）呈90°方位放置激光發生器（12）；第二細管（14）為第一通道，純氣體進口（15）為第二通道。

3.如權利要求2 所述的兩相流上升氣泡流體流動顯示實驗裝置，其特征在于：第一細管（13）內徑為3mm-6mm，第二細管（14）內徑為1mm-2mm，純氣體進口（15）內徑為3mm-6mm，擴大室（16）內徑為10mm-40mm。

4.如權利要求3 所述的兩相流上升氣泡流體流動顯示實驗裝置，其特征在于：雙通道套管注射針（2）的純氣體進口（15）通過第二單向閥（3）與可調節蠕動泵（8）、氣室（9）依次連接。

5.如權利要求3 所述的兩相流上升氣泡流體流動顯示實驗裝置，其特征在于：雙通道套管注射針（2）的第二細管（14）通過第一單向閥（4）與示蹤劑流態化器（5）、針型閥（6）、高壓氣瓶（7）依次連接。

6.采用如權利要求2-5 任一所述兩相流上升氣泡流體流動顯示實驗裝置進行實驗的方法，包括以下步驟：

① 打開可調節蠕動泵（8），使氣室（9）中的空氣或惰性氣體由雙通道套管注射針（2）的純氣體進口（15）順利注入氣泡運動觀察器（1）中；

② 在氣泡運動觀察器（1）中加入液體至一定液位，在示蹤劑流態化器（5）中加入適量的微米級示蹤劑硅粉或白炭黑；液體為水、甘油的至少一種；

③ 待上升氣泡穩定后，緩慢打開針型閥（6），使高壓氣瓶（7）內的惰性氣體逐漸進入示蹤劑流態化器（5）中使示蹤劑呈流態化，并隨惰性氣體通過雙通道套管注射針（2）的第二細管（14）進入氣泡運動觀察器（1）中；

④ 打開PIV 系統的激光發生器（12），調節其位置，使其形成的激光面在一定拍攝高度上能切過上升氣泡；

⑤ 打開PIV 系統的高速攝像機（10）和圖像處理計算機（11），將高速攝像機（10）放置在拍攝高度上進行圖像捕捉，所得圖像由圖像處理計算機（11）進行處理；

⑥ 實驗結束后，關閉高速攝像機（10）、激光發生器（12）和針型閥（6），將氣泡運動觀察器（1）中液體排出，然后關閉可調節蠕動泵（8）。