一种气液两相流流场可视化性能测试试验台的制作方法

本实用新型涉及流体流场可视化测试技术领域，特别是涉及一种气液两相流流场可视化性能测试试验台。

背景技术：

气液两相流系统广泛存在于各个工业系统中，与人类的生产和生活密切相关。通过流场可视化能够直接获得流体的速度和迹线等性能，是气液两相流研究领域的重要组成部分，具有重要的学术意义和实用价值。

目前，该研究领域现有的流场可视化试验台结构复杂、操作繁琐、测试精度低、测试材料的利用率低；且试验台调节繁琐、工作量大，尤其当需要测量多组数据时，测试时间长、工作效率低，浪费了大量的人力、物力和财力。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种气液两相流流场可视化性能测试试验台，可对气液两相流流场进行可视化性能测试，而且试验台结构简单、操作简单、采集数据方便、测量精度高。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种气液两相流流场可视化性能测试试验台，包括亚克力测试管、气相支路、液相支路、混合相回路和piv测试系统；所述亚克力测试管的进口端连接所述液相支路，出口端连接所述混合相回路，所述亚克力测试管的侧面底部连接所述气相支路；所述piv测试系统设置于所述亚克力测试管的侧面，用于实现可视化流场图像资料的采集和处理工作。

优选的，所述气相支路上依次设置有空气压缩机、稳压罐、压力控制阀a、压力表a、空气流量计和流量控制阀a，所述气相支路通过单向阀连接所述亚克力测试管；所述空气压缩机通过软管连接所述稳压罐的进口，所述压力控制阀a安装在所述稳压罐的出口外；所述压力表a安装在所述压力控制阀a和空气流量计之间，且并联连接在所述气相支路中，所述空气流量计的两端通过软管分别连接压力表a和流量控制阀a；所述流量控制阀a通过软管连接所述单向阀。

优选的，所述流量控制阀a的两端均为宝塔接头，两端的所述宝塔接头外接软管，并分别与所述空气流量计和单向阀连接。

优选的，所述稳压罐上安装有放水阀。

优选的，所述液相支路通过下变径接头与所述亚克力测试管的进口端连接，所述液相支路上依次设置有水槽、水泵、压力控制阀b、压力表b、液体流量计和流量控制阀b；所述水泵置于所述水槽中，所述压力控制阀b接在所述水泵的出水端管路上；所述压力表b安装在所述压力控制阀b和液体流量计之间，且并联接入所述液相支路中；所述液体流量计串联接入液相支路中，所述液体流量计的出口外安装所述流量控制阀b，所述流量控制阀b还连接所述下变径接头。

优选的，所述流量控制阀b的两端均为宝塔接头，两端的所述宝塔接头外接软管，并分别与所述下变径接头的宝塔接头和所述液体流量计连接。

优选的，所述混合相回路的一端通过上变径接头连接所述亚克力测试管的出口端，另一端接回所述水槽中；所述混合相回路的软管上并联连接有压力表c，所述混合相回路的软管与所述上变径接头的宝塔接头连接。

优选的，单向阀、上变径接头和下变径接头均通过螺纹与所述亚克力测试管连接。

优选的，所述piv测试系统包括光源、高速摄像机、图像采集卡和计算机，所述光源通过左支架安装于所述亚克力测试管的左侧，所述高速摄像机、图像采集卡和计算机依次设置于右支架上，所述右支架安装于所述亚克力测试管的右侧。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

1)、本实用新型采用变频水泵，可调水泵功率和送水压力，压力控制阀b和流量控制阀b协同调节液相支路液体压力和流量，液相变量调节方便准确，确保了实验数据的准确性；

2)、气相支路中安装稳压罐，确保气相持续稳定地供应，压力控制阀a和流量控制阀a协同控制气相压力和流量，操作简单、调节准确、实验数据可靠；

3)、测试区域采用亚克力管，亚克力材料透光性好、耐候性好、表层硬度高、加工性能良好，测试区域可视化程度高，采集数据质量更高；

4)、混合相回路接回水槽中，实现水资源循环利用，节能环保。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型中气液两相流流场可视化性能测试试验台的结构示意图；

1：空气压缩机、2：放水阀、3：稳压罐、4：压力控制阀a、5：压力表a、6：空气流量计、7：流量控制阀a、8：单向阀、9亚克力测试管、10：下变径接头、11：流量控制阀b、12：液体流量计、13：压力表b、14压力控制阀b、15：水泵、16：水槽、17：压力表c、18：软管、19：上变径接头、20：计算机21：图像采集卡、22：高速摄像机、23：右支架、24：光源、25：左支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种气液两相流流场可视化性能测试试验台，可对气液两相流流场进行可视化性能测试，而且试验台结构简单、操作简单、采集数据方便、测量精度高。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种气液两相流流场可视化性能测试试验台，主要包括空气压缩机1、放水阀2、稳压罐3、压力控制阀a4、压力表a5、空气流量计6、流量控制阀a7、单向阀8、亚克力测试管9、下变径接头10、流量控制阀b11、液体流量计12、压力表b13、压力控制阀b14、水泵15、水槽16、压力表c17、软管18、上变径接头19、计算机20、图像采集卡21、高速摄像机22、右支架23、光源24、左支架25。

在本实施例中，根据单向阀、上变径接头和下变径接头的外螺纹在亚克力测试管上加工出相应的内螺纹；然后，将单向阀、上变径接头和下变径接头通过螺纹连接分别固定在所述亚克力测试管左侧面、出口端和进口端。

根据实验要求选择合适型号的空气压缩机，空气压缩机和稳压罐通过软管连接在一起，稳压罐上安装有放水阀，空气压缩机、稳压罐和放水阀一起组成一个空气收集存储系统。压力控制阀a采用球阀，其两端为宝塔接头，左、右两端通过软管分别连接稳压罐出口端和压力表a左端。压力表a安装在压力控制阀a和空气流量计之间，且并联连接在气相支路中，压力表a与压力控制阀a和空气流量计需要保持一定的安全距离，防止气相压力数据受到干扰，确保测量结果的准确性，空气流量计则串联接入气相支路中。流量控制阀a为旋拧型，其进口、出口端宝塔的接头通过软管分别与空气流量计和单向阀连接在一起，实现对空气流量大小的控制。

在本实施例中，水泵为变频水泵，可实现从0到100档位的自由调节，使液相更容易控制；将水泵放置在水槽中，水槽中需要有足够多的水，防止水泵空转。水泵出水口外接软管，软管另一端连接在压力控制阀b进口端，压力控制阀b同样采用球阀；压力表b安装在压力控制阀b和液体流量计之间，且并联接入液相支路中，压力表b与压力控制阀b和液体流量计保持一定的安全距离，防止液相压力数据受到干扰，确保测量结果的准确性。液体流量计安装在压力表b左端，且串联接入液相支路中；液体流量计出口端外接软管，并与流量控制阀b连接在一起，旋拧型流量控制阀b两端为宝塔接头，出口端外接软管，并与下变径接头的宝塔接头通过软管连接在一起。

上变径接头出口外接混合相回路的软管，在距亚克力测试管出口适当距离处，并联接入压力表c，压力表c两端外接软管，最终，将混合相回路软管接回水槽中。

在本实施例中，左支架空间位置可自由调节，其上设有光源，光源根据需要从现有光源中进行选择；右支架布置在亚克力测试管右边相应位置，其上依次设有高速摄像机、图像采集卡和计算机，光源和高速摄像机对称布置在试验测试区域侧面，配合调节、协调工作。左支架、光源、右支架、高速摄像机、图像采集卡和计算机一起组成气液两相流流场可视化性能测试试验台的piv测试系统，实现可视化流场图像资料的采集和处理工作。

本实施例中还公开了一种气液两相流流场可视化性能测试方法，包括如下步骤：

1、首先检查气液两相流流场可视化性能测试试验台的设备和管路连接是否安全可靠，确保软管与各宝塔接头连接紧密，防止气相、液相泄漏；

2、确保液相支路连接可靠后，将液相支路压力控制阀b14和流量控制阀b11打开到适当大的位置，调节变频水泵15到最小功率，启动水泵15；然后调节水泵功率至合适值，再配合调节压力控制阀b14和流量控制阀b11，使压力表b13和液体流量计12的数值达到试验要求数值，且实现亚克力测试管中水流平稳流动，最终液相经混合相回路软管稳定地流回水槽16中；

3、确保气相支路连接安全可靠后，将稳压罐3出口开关和放水阀2关闭，启动空气压缩机1；待稳压罐3气体达到一定量后，缓慢打开稳压罐3出口开关，并缓慢调节压力控制阀a4和流量控制阀a7控制气相支路的气体压力和流量，使气相平稳进入亚克力测试管9中与液体混合；

如果稳压罐中水蒸气液化形成积水，需要确保空气压缩机、压力控制阀a等完全关闭，然后再打开放水阀进行放水，积水排出后再进行试验；

4、最后，将光源24和高速摄像机22对准试验测试管段；然后，打开光源24，并调节光源亮度，同时配合调节高速摄像机22焦距，必要时调节亚克力测试管位置；在计算机20中预览将要采集的气液两相流图像；在确定预览图像质量后，开始采集气液两相流原始图片并处理图像资料。

在本实施例中，为减少试验时试验台的振动，空气压缩机和水泵底面都安装有橡胶脚垫；为防止试验台管路泄漏，软管宝塔接头都采用卡箍固定，螺纹连接处都缠绕适量生料带。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。