[發明專利]一種可自烘干的固態示蹤粒子發生裝置、系統及方法

在審

• 申請號: 202210704965.3
• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN115046730A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（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權代理有限公司 11718
• 代理人: 張卓

本申請提供一種可自烘干的固態示蹤粒子發生裝置、系統及方法，包括殼體組件，包括頂蓋、罐狀殼體，頂蓋上設有進氣口、粒子排出口和加料口，罐狀殼體的底部設有放料口；粒子儲罐組件位于罐狀殼體的內腔中；烘干系統位于罐狀殼體的內腔中，連接于粒子儲罐組件的底部；攪拌系統包括攪拌部和動力部，攪拌部位于粒子儲罐組件內部，動力部位于罐狀殼體外側；進氣吹掃系統，包括與進氣口連接的進氣直管和位于粒子儲罐組件內部的圓環狀管，圓環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，包括旋風進氣口，與罐狀殼體外側壁相切，位于粒子儲罐組件頂部與粒子排出口之間。本申請可防止粒子結渣，提高了粒子流的均勻性和穩定性。

技術領域

本申請涉及粒子示蹤激光測量技術領域，尤其涉及一種可自烘干的固態示蹤粒子發生裝置、系統及方法。

背景技術

高速激光測量系統由于其非接觸、無干擾、瞬態、大范圍等優點被廣泛應用于流場、速度場的測量中。目前應用較為廣泛的非接觸式流場光學診斷技術為激光多普勒測速技術(LDV)和粒子圖像測速技術(PIV)，它們能夠實現非接觸、瞬時流場的速度測量。

其原理是在流場中均勻地散布大量反光性能良好且可跟隨流場運動的示蹤粒子，利用激光器等光源照亮測量區域內的示蹤粒子并使用數字相機拍攝粒子照片，最后通過互相關技術計算前后兩幀照片內示蹤粒子的位移，在兩幀照片拍攝時間間隔足夠短的情況下，根據已知的位移和時間間隔可以得到示蹤粒子的速度，由于示蹤粒子跟隨被測對象運動，在示蹤粒子能夠真實跟隨被測對象的前提下，獲得的示蹤粒子速度矢量可以被認為是被測對象的速度。PIV測速技術不僅克服了以往流場測量中單點測量及設備對流場干擾的局限性，而且具有高精度和高分辨率。

PIV、LDV等示蹤粒子測量技術的測量結果對示蹤粒子的直徑、均勻性、隨流性有較高的依賴性。對示蹤粒子的要求較為嚴苛，粒徑較大的示蹤粒子會直接破壞原有的流場結構，從而影響測量結構的精確程度；與此同時，流場中示蹤粒子的粒徑不均勻會使PIV實驗的圖像采集結果變差，影響實驗結果。常用的示蹤粒子一般在1μm-5μm之間，使用過程中對流場結構影響較小，可以忽略不計。目前固態示蹤粒子發生器廣泛使用二氧化鈦和三氧化二鋁為代表的金屬氧化物固態示蹤粒子，適用于高溫流體尤其是燃燒流場的測量中，但在實際的使用過程中，常會因吹掃空氣干燥不充分而含有水分，或存放時間長、環境濕度大等因素，一部分示蹤粒子會在發生器內聚集結渣，變成較大的顆粒，如果將這些粒子直接播撒進試驗段，將對試驗結果產生較大影響。

目前固態示蹤粒子發生器廣泛使用二氧化鈦和三氧化二鋁為代表的金屬氧化物固態示蹤粒子，適用于高溫流體尤其是燃燒流場的測量中，但在實際的使用過程中，常會因吹掃空氣干燥不充分而含有水分，或存放時間長、環境濕度大等因素，一部分示蹤粒子會在發生器內聚集結渣，變成較大的顆粒，如果將這些粒子直接播撒進試驗段，將對試驗結果產生較大影響。市場中常見的固態示蹤粒子發生器幾乎未見帶有烘干功能的，并且很少有用戶單位為烘干示蹤粒子專門配備烘干設備；另外，大多粒子發生器使用高速氣流直接吹動容器中示蹤粒子堆體的表面，利用氣流裹挾示蹤粒子帶入流場試驗段，很難保證示蹤粒子的粒徑均勻性及氣流跟隨性，最終影響試驗測試的準確性。

因此，亟需提出一種能夠攪拌烘干粒子、防止結渣、并提供粒徑均勻一致粒子流的示蹤粒子發生器。

發明內容

有鑒于此，本申請實施例提供一種可自烘干的固態示蹤粒子發生裝置、系統及方法，針對粒子受潮結渣、粒徑不均勻等問題，提供一款具備攪拌、烘干、大顆粒粒子篩除等功能的PIV固態粒子發生裝置，以便可靠地提供粒徑均勻、流量穩定的示蹤粒子流，為獲取高質量、高精度的PIV測量數據提供基本保障。

第一方面，本申請實施例提供一種可自烘干的固態示蹤粒子發生裝置，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腔中，用于存放示蹤粒子；