[發(fā)明專利]一種可自烘干的固態(tài)示蹤粒子發(fā)生裝置、系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN115046730A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設計）人: 姜磊;姜向禹;胡宏斌;王博涵
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;B01F27/90;B01F27/808;B04C5/00;F26B11/14;F26B23/04;F26B25/04
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產(chǎn)權代理有限公司 11718
• 代理人: 張卓

1.一種可自烘干的固態(tài)示蹤粒子發(fā)生裝置，其特征在于，包括：

殼體組件，包括密封連接的頂蓋和罐狀殼體，所述頂蓋上設有進氣口、粒子排出口和加料口，所述罐狀殼體的底部設有放料口；

粒子儲罐組件，位于所述罐狀殼體的內(nèi)腔中，用于存放示蹤粒子；

烘干系統(tǒng)，位于所述罐狀殼體的內(nèi)腔中且連接于所述粒子儲罐組件的底部，用于對所述粒子儲罐組件內(nèi)的示蹤粒子進行烘干；

攪拌系統(tǒng)，包括攪拌部和動力部，所述攪拌部位于所述粒子儲罐組件的內(nèi)部對所述示蹤粒子進行攪拌，所述動力部位于所述罐狀殼體的外側對所述攪拌部提供驅(qū)動力；

進氣吹掃系統(tǒng)，包括進氣直管和圓環(huán)狀管，所述進氣直管與所述進氣口連接，所述圓環(huán)狀管位于所述粒子儲罐組件內(nèi)部且高于示蹤粒子堆體表層，所述圓環(huán)狀管朝向示蹤粒子堆體的管壁上設有多個小孔；

旋風分離系統(tǒng)，包括旋風進氣口，所述旋風進氣口與所述罐狀殼體的外側壁相切，所述旋風進氣口的高度位置位于所述粒子儲罐組件的頂部與所述粒子排出口之間。

2.根據(jù)權利要求1所述的可自烘干的固態(tài)示蹤粒子發(fā)生裝置，其特征在于，所述粒子儲罐組件包括托板、粒子存放罐、均流蓋板和加料管，所述托板固定于罐狀殼體的內(nèi)腔中并與所述罐狀殼體的底部設有一定距離，所述托板的上部空腔為旋風分離腔，所述托板的下部空腔為粒子收集腔；所述粒子存放罐的底部與所述托板連接，所述粒子存放罐的頂部與所述均流蓋板連接，所述加料管的一端與所述加料口連接，所述加料管的另一端穿過所述均流蓋板插入到所述粒子存放罐的內(nèi)部。

3.根據(jù)權利要求2所述的可自烘干的固態(tài)示蹤粒子發(fā)生裝置，其特征在于，所述烘干系統(tǒng)包括加熱平板、溫度傳感器和溫度PID控制器，所述加熱平板固定于所述粒子存放罐的底板下方，所述溫度傳感器的一端與所述加熱平板相連，所述溫度傳感器的另一端與所述溫度PID控制器相連，所述溫度PID控制器還與所述加熱平板相連對所述加熱平板供電。

4.根據(jù)權利要求2所述的可自烘干的固態(tài)示蹤粒子發(fā)生裝置，其特征在于，所述旋風分離系統(tǒng)還包括風帽，所述風帽設置為漏斗結構，所述漏斗結構開口小的一端與所述粒子排出口連接，所述漏斗結構開口大的一端朝向所述均流蓋板且與所述均流蓋板具有一定距離。

5.根據(jù)權利要求2所述的可自烘干的固態(tài)示蹤粒子發(fā)生裝置，其特征在于，所述托板的中心區(qū)域設有鏤空的內(nèi)圓環(huán)，所述粒子存放罐的底部與所述內(nèi)圓環(huán)連接；所述托板的外周與所述內(nèi)圓環(huán)之間設有多個鏤空的梯形孔，所述梯形孔用于使示蹤粒子的結渣顆粒落入所述粒子收集腔內(nèi)。

6.根據(jù)權利要求1所述的可自烘干的固態(tài)示蹤粒子發(fā)生裝置，其特征在于，所述動力部包括軸、第一軸承座、第二軸承座，彈性聯(lián)軸器和攪拌電機，所述軸的一端與所述攪拌部連接，所述軸的另一端穿過所述罐狀殼體通過所述彈性聯(lián)軸器與所述攪拌電機連接，所述第一軸承座位于所述粒子儲罐組件的下方，所述第二軸承座位于所述罐狀殼體的下方，所述軸通過位于所述第一軸承座內(nèi)的第一軸承和位于所述第二軸承座內(nèi)的第二軸承進行固定。

7.根據(jù)權利要求6所述的可自烘干的固態(tài)示蹤粒子發(fā)生裝置，其特征在于，所述殼體組件還包括電機防護密封殼，所述電機防護密封殼位于所述罐狀殼體的下方將所述攪拌電機包裹在內(nèi)。

8.根據(jù)權利要求1所述的可自烘干的固態(tài)示蹤粒子發(fā)生裝置，其特征在于，所述裝置還包括位于所述殼體組件下方的支撐組件，所述支撐組件包括依次連接的支撐圈和支撐腿，所述支撐圈設置為帶凹槽的圓環(huán)，所述圓環(huán)的側壁上安裝有緊固螺釘，所述罐狀殼體的下端放置在所述支撐圈的凹槽內(nèi)，并通過所述緊固螺釘緊固鎖緊，所述支撐腿用來支撐整個裝置。

9.一種可自烘干的固態(tài)示蹤粒子發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，包括如權利要求1-8任一項所述的可自烘干的固態(tài)示蹤粒子發(fā)生裝置，還包括主氣源，所述主氣源通過兩支歧管分別與所述進氣吹掃系統(tǒng)和所述旋風分離系統(tǒng)相連，兩支所述歧管上各連接有一個閥門，通過控制所述閥門的開度控制進入所述進氣吹掃系統(tǒng)的吹掃用氣和進入所述旋風分離系統(tǒng)的旋風用氣的比列。

10.一種固態(tài)示蹤粒子的發(fā)生方法，其特征在于，采用如權利要求9所述的可自烘干的固態(tài)示蹤粒子發(fā)生系統(tǒng)，所述方法包括：

根據(jù)粒子存放罐容積的1/3～1/2計算示蹤粒子的加入量，從所述加料口加入示蹤粒子；

在未連接主氣源的條件下，打開攪拌系統(tǒng)和烘干系統(tǒng)，設定加熱溫度，一定時間后示蹤粒子中的水汽通過所述加料口排出，示蹤粒子烘干后將所述加料口密封并關閉所述烘干系統(tǒng)；

接通所述主氣源，控制所述主氣源與試驗段壓差在0.1MPa-0.4MPa范圍內(nèi)，通過所述閥門控制所述吹掃用氣和旋風用氣的比例在3:1-1:3范圍內(nèi)，進而控制示蹤粒子的粒徑和粒子濃度；

PIV試驗拍攝前，調(diào)節(jié)所述可自烘干的固態(tài)示蹤粒子發(fā)生裝置達到合適的示蹤粒子濃度，然后進行拍攝；

試驗結束后，斷開所述主氣源，重啟所述烘干系統(tǒng)對示蹤粒子進行二次烘干；

關閉所述攪拌系統(tǒng)和所述烘干系統(tǒng)，通過所述放料口將落入粒子收集腔內(nèi)的大顆粒示蹤粒子排出。