本发明涉及一种雾化粒子发生装置。
背景技术：
近年来，随着大型民用飞机型号研究的不断推进，相应的低速和亚声速风洞实验任务越来越多，而常规的测力测压实验已不能满足复杂气动外形设计、全局流场分析和减阻措施研究等的需求。粒子图像测速(piv)作为一种非接触式的全场测量技术，不仅可以将流动过程可视化，而且能够获得精确的流场速度信息。piv技术的基本原理是：在被测流场中均匀播撒特定密度的示踪粒子，用脉冲激光器制造的片光照明流场，使用相机拍摄两次或多次曝光的流场测试段图像，用互相关法计算每个判读区内粒子的统计平均位移，再根据激光器曝光时间间隔计算切面流场的二维速度。
对于piv技术而言，被研究的流体中示踪粒子的存在是必不可少的，它能够反映出真实的流场信息。piv技术对示踪粒子的基本要求是：应具备良好的跟随性，良好的光散射性，合适的浓度以及稳定的物理、化学性质。风洞实验中，影响粒子跟随性的主要参数是粒子的直径和密度，获得微米量级甚至低至纳米量级的示踪粒子并均匀播撒是粒子制备过程中的难点。现阶段风洞实验中常用的示踪粒子有两类，一类是液体示踪粒子，多采用将油脂类液体雾化成微小液滴的方法获得，另一类是固体粉末示踪粒子，使用已经研磨好的粉末(常用的有金属或金属氧化物粉末、玻璃微珠、滑石粉等)经过气流混合注入风洞实验段。对于低速和亚声速风洞实验而言，由于雾化的液体粒子的密度低，不易沉降，在粒子直径很低的情况下具有很好的跟随性，而且雾化的液体粒子不会像固体粉末那样在风洞中难于清理，所以雾化的液体粒子更适合低速和亚声速风洞实验。
不过，一般的生产型低速和亚声速风洞尺度较大，对雾化的液体粒子需求量很高，特别是直流风洞，普通雾化粒子发生器根本无法满足需求，而且，在增加雾化粒子播发量的同时，还必须保证很低的雾化粒子直径，1微米量级的雾化粒子在测量涡流等较大速度梯度的流场时已经表现出跟随性的不足。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是：针对现有技术中普通雾化粒子发生器无法满足雾化粒子播发时，限制粒子直径的问题，提出了一种高跟随性大流量纳米级雾化粒子发生装置，能够在跟随过程中得到高跟随性高浓度雾化液体粒子。
本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
一种高跟随性大流量纳米级雾化粒子发生装置，包括进气腔、一级分气腔、气压调控腔、二级分气腔、第一快接插头、通气软管、第二快接插头、金属导管、雾化喷嘴、油料工质槽、油料箱体、油料连通腔、第一油雾通孔、第二油雾通孔、第一集液腔、第三油雾通孔、残液通孔、第二集液腔、残液排放阀、残液隔离槽，所述油料箱体分为左右两部分，所述进气腔、一级分气腔、气压调控腔、二级分气腔、第一快接插头、通气软管、第二快接插头、金属导管、雾化喷嘴、油料工质槽、油料箱体、油料连通腔、第一油雾通孔位于油料箱体右半部分，所述第二油雾通孔、第一集液腔、第三油雾通孔、残液通孔、第二集液腔、残液排放阀位于油料箱体左半部分，所述进气腔与一级分气腔相连，压缩气体通过进气腔流经一级分气腔并分流为二级气流，二级气流流入气压调控腔经调制后流入与气压调控腔相连的二级分气腔并再次分流为三级气流，所述第一快接插头安装于二级分气腔输出端，通过通气软管及安装于金属导管输入端的第二快接插头进入金属导管，其中油料工质通过设置于油料箱体底部的油料连通腔进入油料工质槽，所述金属导管伸入有效箱体左半部分，金属导管输出端安装雾化喷嘴，三级气流通过雾化喷嘴形成高速气流喷出并进入油料箱体底部油料工质槽液体油料工质中，形成标记后雾化液体混合物通过设置于油料箱体中部侧壁的第一油雾通孔进入油料箱体左半部分，再通过设置于油料箱体左侧壁的第二油雾通孔进入第一集液腔，所述第一集液腔与第二集液腔通过残液隔离槽隔开，标记后雾化液体混合物中部分粒子通过设置于第一集液腔上方的第三油雾通孔排出，部分粒子凝结于残液收集槽，通过残液收集槽的残液通孔流入第二集液腔，并经设置于第二集液腔底部的残液排放阀排出。
所述进气腔采用三路dn50口径入口管道。
所述雾化喷嘴采用示踪粒子对雾化液体流向进行标记。
所述第一快接插头、第二快接插头材料均为不锈钢。
所述一级分气腔准用气体压力不超过0.4mpa。
所述二级分气腔准用气体压力不超过0.25mpa。
所述油料工质为癸二酸二异辛酯。
所述雾化液体与空气混合物中粒子直径不大于1微米的雾化粒子通过第三油雾通孔排出，粒子直径大于1微米的雾化粒子进入第二集液腔。
优选的，所述气压调控腔包括球阀、减压阀，其中气压调控腔通过球阀及减压阀共同调配气体气压。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明提供的一种高跟随性大流量纳米级雾化粒子发生装置，采用三路dn50口径的入口管道提供大流量入口气流，采用多级分气模块对供气气流进行多级多路分流，实现大流量的同时，确保供给喷嘴的每一路气流压力均匀、流动稳定，保证了各个喷嘴产生雾化液体粒子尺度的一致性；
(2)本发明中采用的油料箱体采用多腔体分隔式结构，既保证了箱体结构强度，也减少了相邻腔体间喷嘴工作的干扰；
(3)本发明采用特制的laskin雾化喷嘴深入工质内部，结合入口压力控制，可制备的雾化液体示踪粒子中位径低至100-140纳米，在低速和亚声速风洞中具有良好的跟随性和光散射性，且不易附着于风洞壁面和模型表面。
附图说明
图1为发明提供的发生装置结构图；
图2为发明提供的装置前面板示意图；
具体实施方式
如图1所示，在大流量纳米级雾化粒子发生装置前面底部有进气腔1，衔接在一级分气腔2上，一级分气模块2通过气压调控腔3与二级分气腔4连接，二级分气腔4通过第一快接插头5、通气软管6和第二快接插头7与油料箱体11内的金属导管8相连接，在金属导管8的底部装有雾化喷嘴9，雾化喷嘴9伸入到油料工质槽10内的油料工质中并浸入到液位以下一定位置；油料箱体11由一个隔板分隔成两个腔体，相邻腔体横向隔板底部开有油料连通孔12，相邻腔体纵向隔板顶部开有第一油雾通孔13，油料箱体11左侧壁上方开有第二油雾通孔14；第二油雾通孔14外侧连接第一集液腔15，第一集液腔15侧面及上方开有第三油雾通孔16，第一集液腔15通过斜置中部的残液隔离槽20收集残液，并通过残液隔离槽20底部的残液通孔17与第二集液腔18相连通，第二集液腔18底部开有残液排放阀19，将多余残液排出；
如图2所示，大流量纳米级雾化粒子发生装置前面板上安装有压力调节与控制模块3中的减压阀和球阀；侧面有油料工质给排腔，油料工质给排腔上部开有油流连通孔12，下部有油料排出孔，侧面装有液位计。
其中，本发明提供的一种高跟随性大流量纳米级雾化粒子发生装置的工作过程如下：经过过滤、减压后的压缩空气从三个dn50口径的进气腔1进入(定义此时气流为一级气流)，通过一级分气腔2被分成若干路气流(定义此时气流为二级气流)，每一路二级气流经过气压调控腔3的调制后，通过二级分气腔4，再次被分成若干路气流(定义此时气流为三级气流)，每一路三级气流通过第一快接插头5、通气软管6和第二快接插头7后，流经油料箱体11内的金属导管8到达雾化喷嘴9，由于雾化喷嘴9浸于油料工质槽10内的油料工质中，三级气流通过雾化喷嘴9侧面小孔形成高速气流，与油料工质发生碰撞剪切，产生大量的雾化液体粒子，这些雾化液体粒子和空气的混合物通过隔板顶部开有的第一油雾通孔13和油料箱体11左侧壁上方开有的第二油雾通孔14进入到第一集液腔15中，直径较低的雾化液体粒子将顺利从第三油雾通孔16排出，而较大直径的雾化液体粒子将在集液腔15中凝结，从斜置第一集液腔15中部的残液隔离槽20收集残液，考虑长期使用，当凝结量达到一定程度时，已凝结的油料工质将沿残液通孔17排至第二集液腔18中，最后通过残液排放阀19排出。
本发明的高跟随性大流量纳米级雾化粒子发生装置采用油料工质作为雾化液体粒子发生原材料，采用特制的雾化喷嘴深入工质内部，可制备的雾化液体示踪粒子中位径低至100-140纳米，在低速和亚声速风洞中具有良好的跟随性和光散射性，且不易附着于风洞壁面和模型表面，十分适合于低速和亚声速风洞实验；采用三路dn50口径的入口管道提供大流量入口气流，采用多级分气模块对该入口气流进行多级多路分流，实现大流量的同时，确保供给喷嘴的每一路气流压力均匀、流动稳定，保证了各个喷嘴产生雾化液体粒子尺度的一致性；主箱体采用多腔体分隔式结构，既保证了箱体结构强度，也减少了相邻腔体间喷嘴工作的干扰，而其油料和雾化液体粒子的连通性则通过横向隔板底部和纵向隔板顶部开孔来实现。