[发明专利]一种旋流对冲式PIV固体粒子发生器及粒子发生方法

权利要求书

1.一种旋流对冲式PIV固体粒子发生器，其特征在于，包括旋流腔(22)、与旋流腔(22)连通的进气喷管(2)和粒子对冲管(14)，所述旋流腔(22)由依次可拆卸连接的弧形底件(7)、收口型中间件(9)、凹型顶件(10)围绕而成；所述粒子对冲管(14)上设置总出气口(19)；

所述弧形底件(7)的凹面朝上，所述收口型中间件(9)的内径由下往上逐渐减小，所述凹型顶件(10)的凹面朝下；

所述进气喷管(2)自弧形底件(7)插入至旋流腔(22)中，所述粒子对冲管(14)连通至凹型顶件(10)内。

2.根据权利要求1所述的一种旋流对冲式PIV固体粒子发生器，其特征在于，所述进气喷管(2)插入至旋流腔(22)中的一端设置若干沿轴向分布的排气组件；所述排气组件包括若干环形均布的旋流孔(4)。

3.根据权利要求2所述的一种旋流对冲式PIV固体粒子发生器，其特征在于，所述排气组件由四个旋流孔(4)组成，所述旋流孔(4)孔径为0.5～1mm；位于最下方的排气组件与所述旋流腔(22)底部等高。

4.根据权利要求1所述的一种旋流对冲式PIV固体粒子发生器，其特征在于，所述弧形底件(7)底端设置向下延伸的第一延伸部(701)，所述进气喷管(2)外壁设置径向向外延伸的第二延伸部(201)；所述进气喷管(2)贯穿第一延伸部(701)插入至旋流腔(22)中，且所述第二延伸部(201)无法进入第一延伸部(701)；还包括位于第二延伸部(201)上表面的环形凹槽(3)，所述环形凹槽(3)用于装配密封圈(6)；所述进气喷管(2)与第一延伸部(701)之间通过螺套(5)可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的一种旋流对冲式PIV固体粒子发生器，其特征在于，所述粒子对冲管(14)包括相对分布的两个对冲进气口(16)，两个对冲进气口(16)各通过一根气流管(13)连通至凹型顶件(10)内。

6.根据权利要求5所述的一种旋流对冲式PIV固体粒子发生器，其特征在于，所述粒子对冲管(14)内包括从下往上依次连通的第一柱形腔(17)、扩径腔(23)、第二柱形腔(24)，所述第一柱形腔(17)的内径小于第二柱形腔(24)的内径，所述扩径腔(23)从靠近第一柱形腔(17)的一端至靠近第二柱形腔(24)的一端内径逐渐增大；所述第一柱形腔(17)底部封闭，所述对冲进气口(16)设置在第一柱形腔(17)侧面，且对冲进气口(16)的出气端呈缩口状。

7.根据权利要求6所述的一种旋流对冲式PIV固体粒子发生器，其特征在于，所述总出气口(19)设置在第二柱形腔(24)侧面，还包括与第二柱形腔(24)连通、且位于总出气口(19)对侧的协流进气口(18)。

8.根据权利要求1所述的一种旋流对冲式PIV固体粒子发生器，其特征在于，所述凹型顶件(10)顶部设置固定螺栓(12)，所述粒子对冲管(14)设置与所述固定螺栓(12)相匹配的内螺纹盲孔(15)，粒子对冲管(14)与凹型顶件(10)通过螺纹连接。

9.基于权利要求1～8中任一所述的一种旋流对冲式PIV固体粒子发生器的粒子发生方法，其特征在于，包括：

S1、取下凹型顶件(10)，向旋流腔(22)中加入固体粒子粉末，装上凹型顶件(10)；其中加入的固体粒子粉末的体积为旋流腔(22)容积的1/4～1/3；

S2、将总出气口(19)与待测流场的管线连接，由气源经进气喷管(2)向旋流腔(22)内通入氮气或干燥空气，调整旋流腔(22)内的压力与待测流场匹配；

S3、打开所述管线上的阀门，固体粒子从总出气口(19)进入待测流场，开始试验；

S4、试验结束后，关闭所述气源，拆卸所述进气喷管(2)和/或弧形底件(7)，清理旋流腔(22)内部。

10.根据权利要求9所述的粒子发生方法，其特征在于，固体粒子从总出气口(19)进入待测流场的方法包括：

S301、旋流腔(22)内的固体粒子随气流通过与凹型顶件(10)连通的两根气流管(13)进入两个对冲进气口(16)；

S302、通过设置在粒子对冲管(14)上、且位于总出气口(19)对侧的协流进气口(18)，向粒子对冲管(14)内通入协流气体，以调节粒子浓度；

S303、两个对冲进气口(16)喷出的固体粒子在第一柱形腔(17)内部碰撞，之后随协流气体、从总出气口(19)排出，进入待测流场。