[發明專利]一種流量可控式的示蹤分子添加裝置及其添加方法

有效

• 申請號: 202110464867.2
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113376401B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 張海濱;張彪;白博峰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01P5/20
• 分類號: G01P5/20;B01D46/10;B01L7/00;B01F25/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 崔方方

本發明公開了一種流量可控式的示蹤分子添加裝置及其添加方法，屬于分子標記流場領域。本發明的示蹤分子添加裝置，利用旁路氣將示蹤分子添加到主流場中，混合室內的金屬波紋板能夠增加了氣液接觸面積，使氣流中示蹤分子的分壓力能夠達到其飽和蒸汽壓；加熱室和混合室內設有加熱器件，能夠對失蹤分子液體進行加熱，設置的溫度傳感器和壓力傳感器能夠獲取相應的數據，為實現量的精確控制提供數據；最后利用高壓吹氣噴管將示蹤分子添加到主流當中，可將示蹤分子與主流充分混合。本發明示蹤分子添加裝置結構簡單，加工方便，裝置體積小，攜帶方便，適用于各種復雜設備流場中示蹤分子的添加，適應性強。

技術領域

本發明屬于分子標記測速技術領域，尤其是一種流量可控式的示蹤分子添加裝置及其添加方法。

背景技術

在現代航空航天領域，流速的高精度測量對發動機的設計和理論研究具有重大的意義。高精度可靠的流場參數測量技術在燃燒基礎問題研究、流場特性分析、發動機研發中起著關鍵的作用，不僅能為流體動力學、燃燒化學反應動力學研究和數值模擬計算提供實驗數據，也是發動機模型參數測試和發動機性能評估不可或缺的手段。近幾年來，隨著激光技術和光譜、圖像采集技術的蓬勃發展，分子標記測速技術獲得了很好的發展。通過在主流場中加入示蹤分子，利用特定波長的激光激發示蹤分子產生熒光或磷光對流場進行標記示蹤，進而基于示蹤分子的位移-時間關系獲得流場速度。其中，主流場中示蹤分子的合理添加對其速度場的測量起著關鍵性的作用。

對于示蹤分子試劑的添加，常用方法是利用旁路輔助氣流將示蹤分子攜帶至待測流場中，而對于常溫下為液態的示蹤分子試劑而言，僅靠示蹤分子自身的揮發性通常不能滿足主流場速度測量需要，此外，當旁路設置不當時也會導致示蹤分子以液滴形式進入待測流場，進而影響主流場中速度場的精確測量，同時也會造成示蹤分子的大量浪費，這也是目前制約示蹤分子測速技術廣泛應用的難題之一。因此，急需一種合適的示蹤分子的添加裝置，能夠實現主流場中示蹤分子的精準添加與控制。

發明內容

本發明的目的在于克服示蹤分子添加到待測流場中量不可控的缺點，提供一種流量可控式的示蹤分子添加裝置及其添加方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種流量可控式的示蹤分子添加裝置，包括加熱室、除液室和混合室；

所述加熱室上設有加液口，加熱室內設有第一溫度傳感器，加熱室通過輸液管與混合室相連通，輸液管上設有自動液位控制開關；

混合室上設有進氣管，進氣管上設有自動進氣控制開關；

混合室下部設有氣體分布器，氣體分布器上設有若干個金屬波紋板；

氣體分布器上還設有擋板，擋板與混合室內壁相貼合，擋板與混合室內壁內設有第二壓力傳感器，混合室上部設有第一壓力傳感器；

混合室內壁上設有加熱電阻絲，混合室頂部通過連通管與除液室相連通；

除液室內設有金屬絲網過濾器，除液室的頂部設有排氣管，排氣管的末端設有高壓吹氣噴嘴。

進一步的，所述加熱室通過通氣管與除液室相連通。

進一步的，所述位于氣體分布器下方的混合室內壁上設有第二溫度傳感器；

混合室的底部設有排液口。

進一步的，進氣管為彎管。

一種流量可控的示蹤分子添加方法，基于本發明的流量可控式的示蹤分子添加裝置進行，利用自動進氣控制開關進行負反饋調節，從而控制高壓吹氣噴嘴出口流量；

通過負反饋調節實現溫度的控制，從而控制高壓吹氣噴嘴出口氣流中示蹤分子的摩爾分數；

利用液位自動控制開關通過負反饋調節控制液面高度在預設范圍之間。