气相和固相速度场同步测量装置和方法与流程

文档序号:12113866阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种气相和固相速度场同步测量装置,其特征在于,包括:

粒子输送管道(1);

设置在所述粒子输送管道(1)进口端的第一鼓风机(2);

设置在所述粒子输送管道(1)进口侧的示踪粒子发生器(3),所述示踪粒子发生器(3)产生气相示踪粒子(11),所述示踪粒子发生器(3)通过其下端的气相示踪粒子入口(31)与所述粒子输送管道(1)连通;

设置在所述粒子输送管道(1)进口侧的送料罐(4),所述送料罐(4)内装有固相粒子(12),所述送料罐(4)下端通过固相粒子入口(41)与所述粒子输送管道(1)连通,所述固相粒子(12)在自身重力的作用下进入所述送料罐(4);所述第一鼓风机(2)将高速空气流吹向粒子输送管道(1),带动气相示踪粒子(11)和固相粒子(12)向所述粒子输送管道(1)的出口端运动;

设置在所述粒子输送管道(1)出口端的分离器(5);

设置在所述分离器(5)下方的回收罐(6);所述分离器(5)将气相示踪粒子(11)和固相粒子(12)分离后,固相粒子(12)进入回收罐(6);

与所述回收罐(6)的底端连通的粒子回收管道(7);所述粒子回收管道(7)的一端与所述送料罐(4)连接;

连接在所述粒子回收管道(7)另一端的第二鼓风机(8),所述第二鼓风机(8)通过高速空气流将所述回收罐(6)内的固相粒子(12)沿所述粒子回收管道(7)吹向所述送料罐(4)内对所述固相粒子(12)回收利用;

以及用于拍摄固相粒子(12)和气相示踪粒子(11)的瞬态图像的PIV测量系统,所述PIV测量系统设置在所述粒子输送管道(1)的测量位置处,所述测量位置位于所述粒子输送管道(1)的出口侧。

2.根据权利要求1所述的气相和固相速度场同步测量装置,其特征在于,所述PIV测量系统包括激光光源(10)和高速摄像机(9)。

3.根据权利要求1所述的气相和固相速度场同步测量装置,其特征在于,所述固相粒子(12)采用的材料为聚乙烯,其当量直径为2.3mm。

4.根据权利要求1所述的气相和固相速度场同步测量装置,其特征在于,所述气相示踪粒子(11)采用的材料为氧化铝粉末,其直径大小为60~150μm。

5.根据权利要求2所述的气相和固相速度场同步测量装置,其特征在于,所述高速摄像机(9)在测量域内以1024×1024的分辨率连续拍摄2000张粒子运动图像。

6.根据权利要求5所述的气相和固相速度场同步测量装置,其特征在于,所述高速摄像机(9)的快门速度为0.2ms,帧速率为500fps。

7.根据权利要求1所述的气相和固相速度场同步测量装置,其特征在于,所述粒子输送管道(1)和粒子回收管道(7)的内径均为80mm。

8.一种气相和固相速度场同步测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、利用PIV测量系统在测量域内拍摄多张粒子输送管道(1)内的固相粒子(12)和气相示踪粒子(11)图像;

S2、对图像进行灰度拉伸和滤波处理以提高图像质量,保证粒子识别的准确率;

S3、对滤波后的图像进行二值化处理,提取粒子的轮廓,在此基础上根据固相粒子(12)和气相示踪粒子(11)大小的不同分别对两种粒子进行轮廓提取,分别获取固相粒子(12)和气相示踪粒子(11)的轮廓图像;

S4、把固相粒子(12)图像导入SigmascanPro5软件,根据固相粒子(12)大小和测量域的大小设置计算区域,计算出固相粒子(12)的速度场;

S5、把气相粒子图像导入ProVision软件,根据气相粒子大小和测量域的大小设置计算区域,获取气相示踪粒子(11)速度场分布。

9.根据权利要求8所述的气相和固相速度场同步测量方法,其特征在于,所述PIV测量系统包括激光光源(10)和高速摄像机(9),所述高速摄像机(9)在测量域内以1024×1024的分辨率连续拍摄2000张粒子运动图像。

10.根据权利要求9所述的气相和固相速度场同步测量方法,其特征在于,所述高速摄像机(9)的快门速度为0.2ms,帧速率为500fps。

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