[發明專利]一種水洞中研究液固兩相流的固體顆粒分布方法及其裝置

在審

• 申請號: 201911399576.9
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111122112A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 陳文義;孫康福;孫姣;高天達;趙宇辰
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 天津市鼎拓知識產權代理有限公司 12233
• 代理人: 任小鵬

本發明提供一種水洞中研究液固兩相流的固體顆粒分布方法及其裝置，固體顆粒與水混合后裝入攪拌桶內，同時加入表面活性劑構成混合液；磁力攪拌轉子轉動與表面活性劑的加入使固體顆粒在水中分散均勻、充分潤濕，再通過動力裝置水泵與導流管將混合液注入混合液分布器內，最終混合液由混合液分布器流進水洞中。所述裝置主要包括動力系統、水泵、攪拌桶、磁力攪拌轉子、磁力攪拌器、導流管、電磁閥、混合液分布器、混合液分布管、混合液分布箱。本發明解決了混合液出現粒子簇，即大量粒子聚集成塊的現象，可以定量、穩定的將固體顆粒均勻分布水洞中。

技術領域

本發明屬于實驗流體力學領域，特別的是涉及一種水洞中研究液固兩相流的固體顆粒 分布方法及其裝置。

背景技術

液固兩相流在兩相流中占有重要地位，其相關理論及應用遍布生產、生活和工程技術的 各個領域，湍流中存在著擬序的大渦結構，這些結構與固粒發生相互作用，如固粒的沉 降，固粒對壁面的磨損、壁面對流動的摩阻、壁面的傳熱等。為了掌握和了解液-固兩相流的運動規律，通常在水洞、水槽中等設備進行試驗研究，為了實驗數據準確需要通 常將固體顆粒均勻分布到實驗設備中，所以發明液固兩相流中固體顆粒分布方法和裝置 具有很強的實際意義。

現有公開的技術是將粒子與水一起儲存在一個容器中，帶顆粒的水通過重力溢流方式， 通過正方形截面的出口引入水流中，其缺點是：

(1)混合液會出現粒子簇，即大量粒子聚集成塊的現象。

(2)設備的動力是通過液位重力溢流的方式帶動粒子流入水中，其液壓并不穩定，會 出現流量逐漸變小的情況。

(3)其出口結構簡單，混合液出口分布不均。

(4)手動控制閥門難以實現精準、定量的控制流量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種水洞中研究液固兩相流的固體顆粒分布方法及其裝置。本發 明技術方案如下：

一種水洞中研究液固兩相流的固體顆粒分布方法：包括如下步驟：固體顆粒與水混合后 裝入攪拌桶12內，所述攪拌桶12內同時加入表面活性劑構成混合液；磁力攪拌轉子13 與表面活性劑的加入轉動使固體顆粒在水中分散均勻、充分潤濕，再通過動力裝置水泵11與導流管2將混合液注入混合液分布器4內，最終混合液由混合液分布器4流出進入 水洞中。

一種水洞中研究液固兩相流的固體顆粒分布裝置，所述水洞中研究液固兩相流的固體顆 粒分布裝置包括：動力系統1、導流管2、電磁閥3和混合液分布器4。所述動力系統1與混合液分布器4之間連接導流管2和電磁閥3。所述動力系統1包括水泵11、攪拌桶 12、磁力攪拌轉子13和磁力攪拌器14。所述混合液分布器4包括混合液分布管41和混 合液分布箱42。

所述混合液中需要加入表面活性劑，表面活性劑的量需大于混合液質量的0.08％，其作 用是降低固體顆粒上的表面張力，使固體顆粒充分潤濕，進而加強固體顆粒混合的均勻 性。

所述導流管2上需要安裝電磁閥3，所述電磁閥3用來調節混合液的流量。

所述攪拌桶是截面為圓型或者方型的敞口容器，容器內需要安裝磁力攪拌轉子13和水 泵11。

所述混合液分布器4由混合液分布管41和混合液分布箱42組成，其中混合液分布管41 焊接于混合液分布箱42內。

所述混合液分布管41為兩個U型管焊接而成，且兩個U型管的一端分別封閉，另一端 通過一個Y型管道與導流管2連接，其中U型管壁需要開孔，開孔直徑為0.4mm～1mm, 開孔率為30％～60％之間。

所述混合液分布箱42為一薄壁長方體容器由六塊薄板構成，內部裝有混合液分布管41， 其中一側壁面開孔用于混合液分布管伸出，混合液分布箱42底板需要開孔，開孔直徑 為0.3mm～1mm之間，開孔率大于40％。