[实用新型]一种气固两相激波管闪光X射线成像的实验装置

说明书

本实用新型公开了一种气固两相激波管闪光X射线成像的实验装置。颗粒释放收集机构装在观测段，闪光X射线成像系统置在观测段周围侧方；颗粒储存室、闸阀和颗粒收集室上下依次布置，X射线发射器朝向观测段发射闪光X射线，透过观测段两侧铝窗后被X射线检测器接收；释放颗粒储存室的固体粒子介质重力下落在观测段内产生粒子幕，激波管内打出激波与粒子幕相互作用，采集记录激波与粒子幕相互作用处密集粒子场数据。本实用新型实现了粒子幕动态激波结构捕获，利用闪光X射线对观测段粒子幕的穿透，对分析和观察粒子幕变化的具体细节提供了新的有效方式。

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闪光X射线成像的实验装置。

背景技术

粒子的爆炸分散存在于各种各样的工程问题中，包括在非均匀爆炸中，其中固体粒子最初与爆炸物质混合在一起。在早期负载流中，固相粒子在具有复杂动力学的气固流动中密集分布。尽管过去几年对可压缩稠密气固流动的认识有所改善，但对粒子运输的更好理解需要来自稠密粒子场内的数据，这些粒子场对使用可见光的方法通常是光学不透明的，这导致在分析和观察稠密粒子场时不能得到较好的结果，现有实验技术难以同时解决粒子激波结构的实验观测问题。

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闪光X射线成像的实验装置，进行了粒子幕动态激波结构捕获，为可压缩稠密气固两相流提供了一种独特的流场特性测量的实验装置。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：

装置包括多相激波管、闪光X射线成像系统和颗粒释放收集机构，多相激波管包括驱动段、被驱动段和观测段，颗粒释放收集机构安装在观测段，闪光X射线成像系统布置在观测段周围侧方；颗粒释放收集机构包括从上到下依次布置的颗粒储存室、闸阀和颗粒收集室，颗粒储存室下端开口和闸阀上端连接，闸阀下端经管段连通到观测段的顶端，观测段的底端连接颗粒收集室，颗粒收集室位于颗粒储存室正下方；颗粒储存室内装有粒子介质，打开闸阀粒子介质从颗粒储存室下落，下落过程中在观测段中形成粒子幕，最终落到颗粒收集室内；闪光X射线成像系统包括X射线发射器、X射线检测器和高速摄影仪；观测段两侧侧面开有通槽，通槽处安装有铝窗，X射线发射器布置在观测段其中一侧的铝窗侧方，X射线检测器和高速摄影仪布置在观测段另一侧的铝窗侧方，X射线发射器连接到X射线检测器；X射线发射器朝向观测段发射闪光X射线，透过观测段两侧的铝窗后被X射线检测器正面的探测端接收，高速摄影仪镜头朝向X射线检测器背面采集图像。

所述的驱动段主要由直径约100毫米的圆管制成，被驱动段主要由边长为89毫米的方管制成，多相激波管内被驱动气体初始状态为常温、大气环境压力，实验可执行的激波马赫数范围为1.1-2.4。

所述X射线发射器朝向观测段发射的闪光X射线对准铝窗正中心且垂直于铝窗表面。

初始的粒子幕位于闪光X射线的中心线在处于观测段中激波传播上游的一侧，粒子幕的中心和X射线发射器发射探头中心的连线与闪光X射线的中心线之间的夹角为1度。

所述的多相激波管内通过爆破隔膜爆破的方式产生激波。

尽管过去几年对可压缩稠密气固流动的认识有所改善，但对粒子运输的更好理解需要来自密集粒子场内的数据，这些粒子场对使用可见光的方法通常是光学不透明的。而本实用新型采用闪光X射线成像能够穿透致密的粒子场，闪光X射线源能够提供持续数十纳秒的强烈光束，基本上以与流体实验中的激光诊断测量类似的方式“冻结”流动，这使得在激波管实验中占据优势。

本实用新型的X射线发射器作为闪光X射线源能够提供单次闪光持续数十纳秒的强烈光束，基本上与流体实验中的激光诊断测量类似的方式“冻结”流动，对测量密集粒子场内的数据提供了新的手段。

本实用新型具有的有益技术效果是：