[發明專利]一種厚度、溫度可控的撞壁液膜標定裝置

在審

• 申請號: 202111465425.6
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN114088252A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 李雪松;許敏;肖迪;邱舒懌;徐宏昌;王森;袁志遠
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01K15/00
• 分類號: G01K15/00;G01B11/06
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種厚度、溫度可控的撞壁液膜標定裝置，涉及撞壁液膜標定技術領域，包括G字夾、壓塊、基板和撞壁標定系統平臺；所述基板位于所述壓塊和撞壁標定系統平臺之間，所述G字夾被配置為夾緊所述壓塊和所述撞壁標定系統平臺。所述基板中心設有一定深度的凹坑，所述凹坑用于容納溶液；所述凹坑為漸變形狀，使得溶液表面的液膜厚度連續線性變化。本發明采用凹坑+壓塊的方式取代傳統的墊片+壓塊，可以生成恒定厚度或厚度線性變化的液膜，且液膜溫度可控，實現對液膜厚度和溫度的可視化定量標定，大幅提高液膜激光測溫測厚的精確度，同時在基板和壓塊中加工了凹槽以放置耐腐蝕密封圈，使標定系統密閉，提高系統穩定性。

技術領域

本發明涉及撞壁液膜標定領域，尤其涉及一種厚度、溫度可控的撞壁液膜標定裝置。

背景技術

激光診斷作為一種非侵入式測量方法，近年來在流場分析領域發揮了越來越重大的作用。尤其在發動機噴霧測試領域，在不改變流場的情況下，利用激光診斷充分了解流體流動過程尤為重要。發動機噴霧濕壁一直是發動機運行中的主要問題之一，在噴霧的實際運動過程中，它容易與活塞頂及氣缸壁接觸，形成難以揮發的液膜，液膜不能充分燃燒，惡化了發動機的排放性能，影響了汽車的動力輸出。撞壁過程中，壁面液膜的定量測量對于撞壁過程的系統分析尤為重要，液膜的厚度是評估撞壁程度的重要指標，液膜的溫度對解明液膜的傳熱傳質機理十分重要。雙相激光誘導熒光技術是一種利用兩個波段的熒光實現液膜厚度和溫度定量測量的先進光學診斷技術，但該技術的難點是，在測試之前需要對液膜溫度和厚度進行精確的標定，以確定熒光強度與液膜厚度和溫度的定量關系。目前，尚未有針對雙相激光誘導熒光技術專門開發的液膜標定和測試裝置，目前的標定方法是采用雙層平板夾持墊片的方式，通過改變墊片的厚度，來生成定厚度的液膜片。文章Dynamics ofspray impingement wall film under cold start conditions、文章Film breakup oftilted impinging spray under various pressure conditions及文章Experimentalinvestigations of wall jet droplet impact on spray impingement fuel filmformation均采用了該方法進行標定。但該標定方法易受到墊片位置、夾持角度、夾持力度的影響，誤差極大。此外，上述文章針對的是蒸發較弱的液膜，當利用該方法對蒸發較強的液膜進行了標定時，由于標定系統與外界的連通，液膜蒸發更會造成誤差的進一步加劇。另外，上述標定方法需要大量的人工操作，例如墊片的定位，雙層平板的按壓，一方面，熒光介質大多對人體健康有害且易于揮發，如氟苯、乙基甲胺等，大量的人工操作會使得液膜蒸汽被人體吸入，嚴重危害操作人員健康，另一方面，對人工操作的依賴使得標定系統需要與外界連通，標定只能在空氣環境下進行，而大部分熒光實驗需要在氮氣環境下進行，這使得標定實驗和實際實驗的邊界條件不一致，加大了實驗誤差。此外，當前方法構建的液膜膜厚度數據取決于墊片，液膜厚度無法連續可變，且液膜穩定性差，構建的液膜的穩定存在時間僅夠采集單個溫度和單個厚度的數據，當需要采集不同溫度和厚度的標定數據時，需要大量重復實驗，效率低下。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種厚度、溫度可控的撞壁液膜標定裝置，實現對液膜厚度和溫度的可視化定量標定，大幅提高液膜激光測溫測厚的精確度。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題包括：如何解決撞壁液膜標定裝置標定時易受墊片影響，導致穩定性差、誤差大的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種厚度、溫度可控的撞壁液膜標定裝置，包括G字夾、壓塊、基板和撞壁標定系統平臺；所述基板位于所述壓塊和撞壁標定系統平臺之間，所述G字夾被配置為夾緊所述壓塊和所述撞壁標定系統平臺。

進一步地，所述壓塊的材質為石英玻璃。

進一步地，所述壓塊的邊緣附近設有第一圓槽，所述基板的邊緣附近設有與所述第一圓槽匹配的第二圓槽。