[发明专利]一种水洞中研究液固两相流的固体颗粒分布方法及其装置

说明书

本发明提供一种水洞中研究液固两相流的固体颗粒分布方法及其装置，固体颗粒与水混合后装入搅拌桶内，同时加入表面活性剂构成混合液；磁力搅拌转子转动与表面活性剂的加入使固体颗粒在水中分散均匀、充分润湿，再通过动力装置水泵与导流管将混合液注入混合液分布器内，最终混合液由混合液分布器流进水洞中。所述装置主要包括动力系统、水泵、搅拌桶、磁力搅拌转子、磁力搅拌器、导流管、电磁阀、混合液分布器、混合液分布管、混合液分布箱。本发明解决了混合液出现粒子簇，即大量粒子聚集成块的现象，可以定量、稳定的将固体颗粒均匀分布水洞中。

技术领域

本发明属于实验流体力学领域，特别的是涉及一种水洞中研究液固两相流的固体颗粒 分布方法及其装置。

背景技术

液固两相流在两相流中占有重要地位，其相关理论及应用遍布生产、生活和工程技术的 各个领域，湍流中存在着拟序的大涡结构，这些结构与固粒发生相互作用，如固粒的沉 降，固粒对壁面的磨损、壁面对流动的摩阻、壁面的传热等。为了掌握和了解液-固两相流的运动规律，通常在水洞、水槽中等设备进行试验研究，为了实验数据准确需要通 常将固体颗粒均匀分布到实验设备中，所以发明液固两相流中固体颗粒分布方法和装置 具有很强的实际意义。

现有公开的技术是将粒子与水一起储存在一个容器中，带颗粒的水通过重力溢流方式， 通过正方形截面的出口引入水流中，其缺点是：

(1)混合液会出现粒子簇，即大量粒子聚集成块的现象。

(2)设备的动力是通过液位重力溢流的方式带动粒子流入水中，其液压并不稳定，会 出现流量逐渐变小的情况。

(3)其出口结构简单，混合液出口分布不均。

(4)手动控制阀门难以实现精准、定量的控制流量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水洞中研究液固两相流的固体颗粒分布方法及其装置。本发 明技术方案如下：

一种水洞中研究液固两相流的固体颗粒分布方法：包括如下步骤：固体颗粒与水混合后 装入搅拌桶12内，所述搅拌桶12内同时加入表面活性剂构成混合液；磁力搅拌转子13 与表面活性剂的加入转动使固体颗粒在水中分散均匀、充分润湿，再通过动力装置水泵11与导流管2将混合液注入混合液分布器4内，最终混合液由混合液分布器4流出进入 水洞中。

一种水洞中研究液固两相流的固体颗粒分布装置，所述水洞中研究液固两相流的固体颗 粒分布装置包括：动力系统1、导流管2、电磁阀3和混合液分布器4。所述动力系统1与混合液分布器4之间连接导流管2和电磁阀3。所述动力系统1包括水泵11、搅拌桶 12、磁力搅拌转子13和磁力搅拌器14。所述混合液分布器4包括混合液分布管41和混 合液分布箱42。

所述混合液中需要加入表面活性剂，表面活性剂的量需大于混合液质量的0.08％，其作 用是降低固体颗粒上的表面张力，使固体颗粒充分润湿，进而加强固体颗粒混合的均匀 性。

所述导流管2上需要安装电磁阀3，所述电磁阀3用来调节混合液的流量。

所述搅拌桶是截面为圆型或者方型的敞口容器，容器内需要安装磁力搅拌转子13和水 泵11。

所述混合液分布器4由混合液分布管41和混合液分布箱42组成，其中混合液分布管41 焊接于混合液分布箱42内。

所述混合液分布管41为两个U型管焊接而成，且两个U型管的一端分别封闭，另一端 通过一个Y型管道与导流管2连接，其中U型管壁需要开孔，开孔直径为0.4mm～1mm, 开孔率为30％～60％之间。

所述混合液分布箱42为一薄壁长方体容器由六块薄板构成，内部装有混合液分布管41， 其中一侧壁面开孔用于混合液分布管伸出，混合液分布箱42底板需要开孔，开孔直径 为0.3mm～1mm之间，开孔率大于40％。