[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

说明书

本发明公开了一种旋流对冲式PIV固体粒子发生器及粒子发生方法，发生器包括旋流腔、与旋流腔连通的进气喷管和粒子对冲管，所述旋流腔由依次可拆卸连接的弧形底件、收口型中间件、凹型顶件围绕而成；所述粒子对冲管上设置总出气口；所述弧形底件的凹面朝上，所述收口型中间件的内径由下往上逐渐减小，所述凹型顶件的凹面朝下；所述进气喷管自弧形底件插入至旋流腔中，所述粒子对冲管连通至凹型顶件内。本发明用以解决现有技术中PIV粒子发生器不能满足超声速流场及燃烧场中复杂恶劣的测试环境要求的问题，实现提高粒子流化效果、降低粒子团聚成堆几率、且便于拆卸清理的目的。

技术领域

本发明涉及粒子示踪激光测量领域，具体涉及一种旋流对冲式PIV固体粒子发生器及粒子发生方法。

背景技术

PIV技术是一种测量速度场的常用方法，其工作原理为：脉冲激光片光照明撒播在流场中的示踪粒子，通过连续两次或多次曝光，并同时用CCD相机记录粒子的图像，通过算法处理CCD相机记录的图像，从而获得流场的速度分布。

超声速流场及燃烧场中高压力、高马赫数的恶劣试验环境给PIV测速技术带来极大挑战。PIV实验中，为了正确的反映流场，首先要保证示踪粒子具有良好的流动跟随性，即要尽可能减小粒子尺寸。纳米粒子(如纳米级TiO₂和Al₂O₃等)能够较好地满足这一需求，但由于这种超细粉体的表面能很大，易导致粒子颗粒产生团聚效应，使粒子的粒径增大，在潮湿环境下长期储存甚至会结块，不利于粒子的播撒。

PIV的粒子投放目前基本使用气力运输的方法。如公开号为CN102435769A和CN106841661A的中国发明专利，这类现有技术可使粒子在运输过程中经过碰撞使团聚体分散，较好的实现粒子跟随性。但从设计角度和实际使用情况来看，现有技术仍然存在如下不足：(1)粒子加注的过程较为复杂，而且气体在吹扫过程中存在吹扫死角，粒子长时间暴露在空气中团聚严重，使得粒子在吹扫过程中未能完全使用；(2)粒子碰撞强度不够，使进入流场的粒子依然有较大颗粒；(3)粒子加注过程不稳定，前后浓度有较大差别。

综上所述，超声速流场及燃烧场中复杂恶劣的PIV测试环境对粒子发生装置提出了更高的要求，需要尽可能的降低粒子粉末的尺寸，才能更精细的测量流场中的速度分布，而现有的PIV粒子发生器不能满足这一使用需求。

发明内容

本发明提供一种旋流对冲式PIV固体粒子发生器及粒子发生方法，以解决现有技术中PIV粒子发生器不能满足超声速流场及燃烧场中复杂恶劣的测试环境要求的问题，实现提高粒子流化效果、降低粒子团聚成堆几率、且便于拆卸清理的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种旋流对冲式PIV固体粒子发生器，包括旋流腔、与旋流腔连通的进气喷管和粒子对冲管，所述旋流腔由依次可拆卸连接的弧形底件、收口型中间件、凹型顶件围绕而成；所述粒子对冲管上设置总出气口；

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

所述进气喷管自弧形底件插入至旋流腔中，所述粒子对冲管连通至凹型顶件内。