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砂塵環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中顆粒濃度場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究

分析上述參數(shù)實(shí)際上就足研，氣固兩相流中顆粒速度場(chǎng)以及濃度場(chǎng)的變化規(guī)，國(guó)軍標(biāo)砂塵環(huán)境試驗(yàn)中規(guī)記，含砂固兩相流在撞忐試件，收稿日期200哚31砂粒的速度和氣流流速叢本相等。，時(shí)砂粒近似均勻地懸浮在氣流中。這些參數(shù)反映了氣閥兩相流復(fù)雜的空間特忡。難以通過理論模型來描述。　　只有采用理論分析與實(shí)驗(yàn)研宄相結(jié)合的方法，才能確定砂塵設(shè)備中的些設(shè)計(jì)參數(shù)，如加砂方式和加砂段距離等。　　1實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法木實(shí)驗(yàn)是在同科學(xué)院寒早區(qū)環(huán)境與工程研宄所沙漠研宄所室內(nèi)風(fēng)沙環(huán)境風(fēng)洞進(jìn)行的。它是座直流閉口吹氣式低速風(fēng)洞，實(shí)驗(yàn)段長(zhǎng)16.23叫實(shí)驗(yàn)段矩型斷面為寬，高=1.，父0.6進(jìn)口軸線指風(fēng)速1.535.0，連續(xù)可調(diào)，風(fēng)洞為木質(zhì)框架結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)段兩側(cè)壁和頂部由裝有鋼化玻璃的活動(dòng)窗戶所構(gòu)成，而風(fēng)洞底部則由多層膠合板所組成。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1所訴。風(fēng)洞主風(fēng)機(jī)是臺(tái)離心風(fēng)機(jī)，砂塵縈粒氣力輸送的氣源是臺(tái)空壓機(jī)，訕過帶有球閥的料斗將砂料加入到輸送管道內(nèi)。其余包括料斗及輸送管路都是塑料制品，而氣固噴嘴為鋼材制成，收擴(kuò)型，收擴(kuò)比26 36，擴(kuò)張角30.由空壓機(jī)出來的壓縮仝氣將料斗的砂料訕過輸送管路經(jīng)氣叫噴嘴沿軸向嗩入實(shí)驗(yàn)段氣流內(nèi)。　　2測(cè)量原理激光粒子成像技術(shù)足在流場(chǎng)顯的駐礎(chǔ)上。　　利用近期高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)像處理技術(shù)而發(fā)展起來的種新的流動(dòng)測(cè)量技術(shù)2.它突破了空間單點(diǎn)測(cè)渭技術(shù)的局限性。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)流場(chǎng)要有粒子成像測(cè)速技術(shù)，也士136，+時(shí)172種這法4.技術(shù)是基十像相關(guān)，而技術(shù)是基于顆粒相關(guān)，它由2幅像整個(gè)流場(chǎng)的速度分布。因此，在流場(chǎng)測(cè)試過程中，在確定像中各粒子的位置時(shí)，同時(shí)還可以得到粒子尺寸及分布的信息，比較而言基，顆粒相關(guān)情況及顆粒的形狀信息，因而技術(shù)史適合于研咒砂塵環(huán)境試驗(yàn)中稀相含砂氣兩相流場(chǎng)。其原理2.　　其測(cè)定原理為將顆粒濃度場(chǎng)置于激光片光源的照射下，用照相系統(tǒng)把所要研區(qū)域的顆粒濃度場(chǎng)完全地記錄在底片上然后用基于顆粒相關(guān)的，技術(shù)處理該底片5，由像的灰度梯度來進(jìn)行粒子邊界的識(shí)別，即從粒子像的灰度中心點(diǎn)出發(fā)，計(jì)算與灰度中心相鄰各點(diǎn)間的梯度值，然后又由這些點(diǎn)出發(fā)計(jì)算與其各自相鄰點(diǎn)的灰度梯度值。按此方法，直到粒子的邊緣為止，即粒子邊緣點(diǎn)與背景的梯度伉小于我們預(yù)先設(shè)定好的閾值，而且這個(gè)點(diǎn)與其相鄰點(diǎn)的灰度值接近于背景出該粒子在像中所占的面積的大小，也就是說包含有多少個(gè)象素點(diǎn)。根據(jù)單位象素點(diǎn)所代農(nóng)的實(shí)際長(zhǎng)度大小，可以換算出粒子的實(shí)際面積大小，然后將這個(gè)面積折算成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)直徑，即將不規(guī)則的粒子祈這成標(biāo)準(zhǔn)的球形粒子的1徑凡中，心是不規(guī)則光斑的實(shí)小面積。單位為廣是折算后球形粒子的標(biāo)準(zhǔn)直徑，單位為，經(jīng)過這樣的汁算轉(zhuǎn)換。權(quán)到各粒子的標(biāo)準(zhǔn)直徑，就以將像中的粒子按搜索的位置和尺寸大小分覽于是就得到相應(yīng)流場(chǎng)中顆粒大小及空間分布情況。　　3實(shí)驗(yàn)過程本實(shí)驗(yàn)條件是按國(guó)軍標(biāo)進(jìn)行的，所用的砂料全部是石英砂。密度為260013.徑為50，850叫，平均粒較為377叱1.實(shí)驗(yàn)中風(fēng)刺風(fēng)速為20卸8，氣固噴嘴噴速為251+，風(fēng)洞中砂粒質(zhì)量北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)濃度為2.2屬稀氣兩相流。　　實(shí)驗(yàn)中對(duì)經(jīng)氣固噴嘴噴出的含砂粒的氣固兩相流和風(fēng)洞來流混合后的氣固兩相流進(jìn)行測(cè)試研宄。實(shí)驗(yàn)開始前，將標(biāo)有刻度的校準(zhǔn)板置于觀察區(qū)±或，用，相機(jī)拍攝下來。用于標(biāo)定0，的像素與實(shí)際測(cè)量范圍的換算關(guān)系。在測(cè)試時(shí)，用激光片光源照亮氣固噴嘴中心處與流動(dòng)方向平行的豎直截面。用，鼓像機(jī)進(jìn)廳捫攝。拍攝區(qū)域火小為20，20由于氣固噴嘴直徑僅為36洲為使該區(qū)域的流場(chǎng)觀察區(qū)完全充滿，相機(jī)的畫面，將相機(jī)放置在靠近風(fēng)洞側(cè)壁0.83，距離的地面上，相機(jī)離地面高度為1.41取距氣固嗩嘴0.75和2.71處2個(gè)處于風(fēng)1心軸線處豎直截面進(jìn)行，測(cè)試。由于，測(cè)試區(qū)域?yàn)榫嘀行妮S線上下10，的方形區(qū)域，未能測(cè)試到整個(gè)風(fēng)洞截面。為此，同時(shí)對(duì)激光照亮的整個(gè)豎直截面數(shù)碼相機(jī)進(jìn)丁拍照。通過照片來對(duì)結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)充說明。并且對(duì)這2處的1嚇結(jié)果進(jìn)，處理。　　4實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析，+刀⑴處個(gè)豎直測(cè)試截面中心軸線處20，120，1區(qū)域內(nèi)砂塵顆粒濃度沿風(fēng)洞高度方向上的分布規(guī)律的擬合曲線及顆粒分布曲線。閣1和4.足在2位置處對(duì)整個(gè)1截面上顆粒空間分布進(jìn)行拍攝的數(shù)碼照片。5和從33濃度曲線中可看出顆粒濃度在軸線附近有個(gè)峰值，且顆粒分布不均，呈現(xiàn)出上下部分少中間多的態(tài)勢(shì)，說明在距氣固噴嘴0.75處砂塵顆粒多數(shù)聚集在軸線中心位置附近，這是由于顆粒剛由噴嘴噴出，還沒有來得及進(jìn)行湍流擴(kuò)散。由31可知，峰值位于軸線上部約5，處，沿風(fēng)洞高度顆粒呈拋物線分布，即中間多上下兩邊少。而由3，中也可以得出在軸線偏上位置砂粒比較多的結(jié)論，而在風(fēng)洞靠近頂部和底部區(qū)域幾乎沒有砂粒存濟(jì)南實(shí)驗(yàn)機(jī)（鋼絞線實(shí)驗(yàn)機(jī)）采取微機(jī)控制電液伺服閥加載和手動(dòng)液壓加載、主體與控制框分置的設(shè)計(jì)在。由于本實(shí)驗(yàn)所用氣固噴嘴的上游，有排插入的加沙管，使得風(fēng)洞內(nèi)氣流偏上，造成峰值偏于軸線上部；截面，即距氣固噴嘴2.71處時(shí)，其峰值已基本消失，濃度曲線變得平坦。由41可知，顆粒沿風(fēng)洞吱在擬和曲線附近波動(dòng)。，峰值已消失，顆b顆粒分布曲線，整個(gè)豎直截面上的砂粒數(shù)碼照片變化曲線與截面照片對(duì)比粒在各高度之間分布顆粒數(shù)相當(dāng)，說明軸線上下部分顆粒己擴(kuò)散均勻。從4，中也可以看出，顆粒幾乎布滿整個(gè)區(qū)域，說明顆粒的質(zhì)量彌散是很強(qiáng)烈的，顆粒在距氣固噴嘴2.71處已基本擴(kuò)散開。這也證明了氣固湍流流動(dòng)中確實(shí)存在著固體顆粒的擴(kuò)散現(xiàn)象從5砂粒粒徑變化曲線中得出，在距氣固噴嘴0.751處的截面中叫粒徑的砂粒集中在軸線部分。而粒徑偏大的顆粒處千區(qū)域的下部大小粒徑的砂粒分布不均而在6中可以看出，當(dāng)含砂氣固流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)到距噴嘴2.7處時(shí)，顆粒這2幅也顯出流場(chǎng)中小粒子占據(jù)多數(shù)，而大顆粒較少的特點(diǎn)。；以上充分說明。砂粒在距噴嘴。751處軸線中實(shí)驗(yàn)結(jié)采擬合曲線實(shí)驗(yàn)結(jié)，擬合肋線砂粒粒校mm砂粒顆粒數(shù)從個(gè)1顆粒分布曲線5結(jié)論采用激光粒子成像技術(shù)能在環(huán)境風(fēng)洞中對(duì)含砂氣固兩相射流流場(chǎng)中顆粒濃度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果理想，這是環(huán)境這群姑娘們都幫忙調(diào)和安排風(fēng)洞中傳統(tǒng)1．軟件和硬件：質(zhì)量上乘的電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)1般采取品牌的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件為WindowsXP操作系統(tǒng)平臺(tái)具有運(yùn)轉(zhuǎn)速度快界面平和操作簡(jiǎn)略等特點(diǎn)可滿足分歧資料的實(shí)驗(yàn)丈量需求可根據(jù)國(guó)度規(guī)范國(guó)際規(guī)范也許行業(yè)規(guī)范丈量各類資料的物理功能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)手段無法實(shí)現(xiàn)的；對(duì)于含砂氣固兩相射流，在距氣固噴嘴約處的叔面上。砂粒腳！粒還沒1擴(kuò)散到整個(gè)空間內(nèi)，軸線附近的粒1較名。而且人粒子多數(shù)處千下部區(qū)域，在距噴嘴約31左右的截面上粒子基本均勻擴(kuò)散，從而可確定砂塵環(huán)境試驗(yàn)中試件的安放位置；31為我1自，研制大型砂個(gè)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備覽定了基礎(chǔ)。也為氣固兩相流理論的發(fā)展提供了補(bǔ)充。　　c整個(gè)豎直截面上的砂粒數(shù)碼照片變化曲線與截面照片對(duì)比隨風(fēng)洞高度濃度變化曲線心附近濃度大，且大粒徑顆粒區(qū)域下部多，而在噴嘴山處這個(gè)現(xiàn)象基本消失粒作整個(gè)區(qū)域分布相對(duì)比較均。而且大粒泣的顆粒也散布于勞1空間區(qū)域內(nèi)，符合砂塵試驗(yàn)的要求。　　1陽(yáng)150.86，軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法砂塵試驗(yàn)問0楊廷相，王天友，趙慧。內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)流場(chǎng)的全場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)吳飛雪，董守平，時(shí)銘顯。激光粒子成像技術(shù)測(cè)定旋風(fēng)分離器內(nèi)顆粒濃度場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究刀。石油大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，2000，267276濃度變化擬合曲線隨風(fēng)洞高度濃度變化曲線