[实用新型]一种气固两相激波管实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及了一种激波管实验装置，尤其是涉及了一种气固两相激波管实验装置。

背景技术

激波与颗粒群相互作用是可压缩颗粒负载流中普遍而重要的现象，涉及航空航天、医疗卫生、安全防控及环境保护等众多领域，具体应用例如含固体颗粒炸药爆炸、火箭引擎中固体燃料推进、含尘大气中高速飞行、药物粉末无针注射、超音速冷喷涂、干粉灭火、粉尘爆炸、火山喷发等。开展对激波与稠密颗粒群相互作用时复杂的气固两相流问题的研究，关键在于入射激波与稠密颗粒群相互作用之前激波马赫数、颗粒初始空间分布的调控以及之后的激波、接触面和颗粒群动态影像数据的获取。

因为通常的实验条件要求颗粒群初始近似处于静止状态，如果采用将颗粒置于装载室内的方式，由于重力作用，颗粒将会集中在装载室底部或填满整个装载室，而颗粒群初始体积分数显然无法调控，为此现有技术中缺少上述要求的实验装置。

实用新型内容

针对上述背景技术中所存在的问题，本实用新型的目的在于提供了一种气固两相激波管实验装置，在激波与稠密颗粒群相互作用时进行高速纹影拍摄和动态压力测量，由此能系统地获得实验数据。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：

本实用新型包括高气压段、爆破隔膜、气压段、圆变方过渡段、第一方管段、可视化测试段、第二方管段和收集箱；高压气瓶的输出端依次经高气压段、气压段后与第一方管段的入口端连接，高气压段和气压段端口之间设有爆破隔膜，气压段和第一方管段之间通过圆变方过渡段连接，打开高压气瓶使高气压段与气压段存在一定的气压比，通过爆破隔膜爆破的方式产生激波，激波依次气压段、圆变方过渡段、第一方管段、可视化测试段和第二方管段后进入收集箱；第一方管段的出口端依次经可视化测试段、第二方管段后与收集箱连接，可视化测试段顶端安装连接有存储有固体颗粒的颗粒储存释放组件，底端安装连接有竖直的颗粒收集管段，颗粒收集管段正下方设有动态称重天平，通过颗粒储存释放组件释放固体颗粒，固体颗粒受重力下落形成颗粒帘穿过可视化测试段，再经颗粒收集管段后落在动态称重天平上；第一方管段上安装有沿轴向方向间隔布置的第一压力传感器与第二压力传感器，第二方管段上安装有沿轴向方向间隔布置的第三压力传感器和第四压力传感器。

所述的颗粒储存释放组件包括内芯安装块、可替换内芯、颗粒储存室和门阀，内芯安装块底端通过第一固定螺钉固定安装在可视化测试段顶端的端口处，内芯安装块顶端和颗粒储存室连接，颗粒储存室中部安装有用于控制颗粒释放的门阀；内芯安装块开有中心通槽，中心通槽的上部为喇叭口结构，可替换内芯通过第二固定螺钉固定安装在内芯安装块中心通槽中，可替换内芯中间开有用于颗粒通过的狭长缝隙。可替换内芯顶端具有内芯安装块中心通槽上部的喇叭口结构倾斜角度相同的喇叭口结构。

所述的可替换内芯为长方体结构，狭长缝隙的宽度范围为2～10mm。

所述的可视化测试段的侧壁采用透明材质。可视化测试段为长方体结构，相较于圆柱体结构，尽量减少光的折射、聚焦等影响，使纹影仪采集的图像更加清晰。

高速摄影仪与计算机连接，对可视化测试段直接摄影，测得颗粒帘的厚度等数据，结合动态称重天平确定颗粒帘初始体积分数；采用高速纹影技术，并结合高速摄影仪及计算机观测记录激波对稠密颗粒群作用的情况。

本实用新型具有的有益效果是：

在现有技术的实验中，在实验前颗粒置于实验段内，颗粒由于重力作用积于实验段底部，这种放置方式使实验效果并不十分理想。本实用新型改变现有以往的颗粒放置方式，设计了颗粒储存释放组件，将颗粒放置在实验段上部的储存室中，打开门阀后，颗粒利用重力作用下落形成颗粒帘；同时，采用更换可替换内芯改变体积分数，在节约材料、降低成本的同时更好地调控体积分数，使得到的实验结果更加准确。

附图说明

图1是本实用新型总体结构示意图。

图2是内芯安装块剖面图。

图3为图2中第二固定螺钉处的俯视剖面图。

图中：1、高压气瓶，2、高压段，3、爆破隔膜，4、气压段，5、圆变方过渡段，6、第一方管段，7、可视化测试段，8、颗粒收集管段，9、第二方管段， 10、收集箱，11、第四压力传感器，12、第三压力传感器，13、门阀，14、颗粒储存室，15、第二压力传感器，16、第一压力传感器，17、第一固定螺钉， 18、可替换内芯，19、内芯安装块，20、第二固定螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型做进一步说明。