CN105242066A - 一种贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置与方法，装置由煤粉炉模化装置、波导管、微波发射器、红外广角镜头、可见广角镜头、高速CCD摄像机、红外热成像仪、脉冲激光片光源、极性粒子、荧光粒子、荧光粒子均混室、极性粒子均混室和计算机组成。通过在气固两相流场中，以荧光粒子作为贴壁射流气流的示踪粒子，极性粒子模拟旋转气流中的固体颗粒，基于两相粒子不同的光学特性，采用不同的光学器件分别呈现两种粒子的可见和红外图像，解决了常规方法中两相粒子的难分离问题，大大提高了测量精度。

Description

一种贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置与方法

技术领域

本发明属于多相流动参数测量技术领域，具体涉及一种贴壁射流气固两相速度场的同步测量方法与装置。

背景技术

旋流燃烧器是对冲燃烧锅炉的主要燃烧设备，它的工作原理是：煤粉气流在旋流器作用下，从喷口射出后即产生旋转射流，进而形成有利于着火的高温烟气回流区，并使气流强烈混合，促使煤粉迅速而稳定地着火和燃烧。然而，对于靠近水冷壁的旋流燃烧器，煤粉颗粒和飞灰粒子在离心力作用下容易偏离流线而磨损壁面，特别是在靠近侧墙的外回流区。同时，随着对冲燃烧锅炉分级燃烧方式的采用，炉内气氛的还原性显著增强，煤的灰熔点大幅度降低，这直接导致了该区域水冷壁的严重结渣。如何在保证对冲燃烧锅炉高燃烧效率和低NOx排放的同时，确保炉膛水冷壁不发生结渣和磨损，成为该类锅炉亟待解决的问题。

目前，引入贴壁射流形成气膜，阻挡气固两相流对壁面的作用，是解决对冲燃烧锅炉水冷壁结渣磨损问题最有效的方法。然而，如何组织贴壁射流形成有效的气膜来阻挡气固两相流的作用，却是锅炉安全运行遇到的一个新问题。

合理组织贴壁射流，关键是需要掌握贴壁射流对气固两相流的阻挡规律。但是，目前常规的测量方法，比如PIV粒子图像测速法，只能测量单相流场的速度场信息，而基于此发展起来的两相流场测量方法主要分为三类：(1)在光学镜头前添加滤光片或采用两套光源，分别单独摄取两种粒子图像后进行单相运算；(2)将两相粒子呈现在同一底片上，采用相间动力特性分辨法对直接包含两相粒子的图像进行相关运算；(3)将两相粒子呈现在同一底片上，然后采用亮度分辨法、粒度分辨法、空间频率分辨法、形状分辨法等对两相粒子图像进行分离后再进行单相运算。方法(1)和(2)目前只适用于速度较低的气液两相，而方法(3)属于后分离模式，这种方法最大的缺点就是同一光学性能的两相粒子像斑具有互干扰性，很难在图像上对两相粒子进行辨别，容易引起误差。由此可知，传统测量方法无法实现在源头上对气固两相粒子(气相示踪粒子和固相实体颗粒)进行分离。

因此，本发明就是在这样的背景之下提出的一种能够同步测量气固两相速度场的方法与装置。

发明内容

发明目的：本发明针对贴壁射流与气固旋流、主流相互作用时，常规测量方法难以同时展现气相示踪粒子和固相微粒的速度场问题，提供了一种贴壁射流气固两相速度场的同步测量方法与装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置，包括煤粉炉模化装置、平移装置、波导管、微波发射器、红外广角镜头、可见广角镜头、高速CCD摄像机、红外热成像仪、脉冲激光片光源、极性粒子、荧光粒子、荧光粒子均混室、极性粒子均混室和计算机，其中：

所述的煤粉炉模化装置由上下连接的直段和锥段组合而成，所述直段由依次相连的前板、右侧板、后板和左侧板围成，所述的前板和右侧板均分别设置有内衬、中衬和外衬，所述的后板和左侧板均分别设置有内衬和外衬；所述前板外衬在中部等高位置分别开设有红外视窗和可见视窗；所述后板外衬在中间位置开设一列纵向排列的等距间隔的m个微波入射口，m≥3；所述左侧板内衬和外衬在底部等高位置分别开设有相互对应的射流入口和旋流入口，所述左侧板外衬中间位置开设有一列纵向排列的等距间隔的m个微波入射口，m≥3，与后板外衬上的微波入射口布置方式相同；所述锥段底部是主流气入口，用于引进主流空气；

所述的微波发射器分别固定在上述微波入射口上；

所述波导管为柔性波导管，所述波导管的一端与微波发射器相连，另一端通过对应的微波入射口伸入到后板和左侧板的内衬和外衬之间并指向所述煤粉炉模化装置的内部；

所述的平移装置由相互连接的平移杆、电动推杆和控制器组成，所述平移杆纵向设置于后板和左侧板的内衬和外衬之间，在后板和左侧板的内衬和外层之间的阵列布置的柔性波导管分别固定于所述平移杆上，所述控制器与电动推杆相连，用于控制电动推杆的前行、倒退和停止状态，所述电动推杆带动所述平移杆的平行移动从而实现阵列布置的柔性波导管的平行移动，使波导管沿着后板内衬或左侧板内衬水平方向自由平移，从而将微波引入煤粉炉模化装置内部，对煤粉炉模化装置内被脉冲激光片光源照亮的区域进行定向加热；

所述的红外广角镜头一端与所述红外视窗相连，另一端与红外热成像仪相连，其作用使红外热成像仪的视角扩展至整个流场；

所述的可见广角镜头一端与所述可见视窗相连，另一端与高速CCD摄像机相连，其作用使高速CCD摄像机的视角扩展至整个流场；

所述的脉冲激光片光源架设于气流出口上面，方向朝下，可自由旋转，使片光源平行或垂直于后板内衬，可沿垂直或平行于后板内衬方向自由移动，激发切片上的荧光粒子发射荧光；

所述的荧光粒子均混室置于煤粉炉模化装置外面，用于均匀混合空气和荧光粒子，混合后的气固两相流通过射流喷口进入煤粉炉模化装置内；

所述的极性粒子均混室置于煤粉炉模化装置外面，用于均匀混合空气和极性粒子，固相体积比＜5％，混合后的气固两相流通过旋流器进入煤粉炉模化装置内。

其中，所述前板内衬呈平板状，由蓝宝石透红外玻璃制成，尺寸为W×H；前板中衬是防辐射网，呈圆弧状，直径D₁＝1.2～1.3W，圆弧角β₁＝110～130°，孔径d₁＝1～2mm，开孔率η₁＝30～40％，其中，W为前板内衬的宽度，H为前板内衬的高度，前板外衬是透明有机玻璃，形状和尺寸参数与前板中衬相同。

所述后板内衬呈平板状，由透明钢化玻璃制成，尺寸为W×H；后板外衬由不锈钢板制成，呈圆弧状，直径D₂＝1.2～1.3W，圆弧角β₂＝110～130°，其中，W为后板内衬的宽度，H为后板内衬的高度。

所述左侧板内衬呈平板状，由透明钢化玻璃制成，尺寸为E×H；左侧板外衬由不锈钢板制成，呈圆弧状，直径D₂＝1.3～1.4E，圆弧角β₂＝45～70°，其中，E为左侧板内衬的宽度，H为左侧板内衬的高度。

所述右侧板内衬呈平板状，由蓝宝石透红外玻璃制成，尺寸为E×H；右侧板中衬是防辐射网，呈圆弧状，直径D₁＝1.2～1.3W，圆弧角β₁＝110～130°，孔径d₁＝1～2mm，开孔率η₁＝30～40％，其中，E为右侧板内衬的宽度，H为右侧板内衬的高度；右侧板外衬是透明有机玻璃，形状和尺寸参数与右侧板中衬相同。

所述的极性粒子由碳化硅粉末制备而成，粒径范围在50～300μm之间。

所述的荧光粒子由石墨烯粉末负载荧光粉制备而成，粒径范围在3～10μm之间。

本发明同时提出了一种贴壁射流气固两相速度场的同步测量方法，包括如下步骤：

(1)将空气和极性粒子混合均匀后通过旋流器引入煤粉炉模化装置，形成的旋转气流使其中夹带的极性粒子冲刷壁面，同时将空气从主气流口引入煤粉炉模化装置作为主流，然后将空气和荧光粒子混合均匀后通过射流喷口引入煤粉炉模化装置，在壁面区域形成贴壁射流气膜，阻挡旋转气流对壁面的作用，特别是阻挡极性粒子对壁面的冲刷；

(2)开启并调整脉冲激光片光源，使强光照亮平行于壁面的一个切面，荧光粒子在强光激励下发射出荧光，移动脉冲激光片光源，依次照亮每一个平行切片，旋转并移动脉冲激光片光源，照亮垂直于壁面的每一个切面；

(3)开启阵列微波发射器，保持下部微波功率比中部大20～30％，中部比上部大10～20％，调整阵列波导管，使微波定向辐射脉冲激光片光源照亮的切面，极性粒子在微波照射下被瞬时加热，发射出红外光线；

(4)采用高速CCD摄像机拍摄切片的可见光图像，通过荧光投射的斑点呈现荧光粒子的运动轨迹，获得贴壁射流气流的速度场信息，同时采用红外热成像仪拍摄切片的红外图像，通过红外光投射的斑点呈现极性粒子的运动轨迹，获得旋流场中固相粒子的速度场信息。

本发明原理为：在气固两相流场中，以荧光粒子作为贴壁射流气流的示踪粒子，极性粒子模拟旋转气流中的固体颗粒，采用脉冲激光片光源照亮流场切片中的荧光粒子，微波发射器发射微波加热切片中的极性粒子，同时采用高速CCD摄像机拍摄切片中荧光粒子的运动轨迹，红外热成像仪摄取切片中极性粒子的运动轨迹，通过对可见光照片和红外照片的图像分析，分别获得气相场和固相场的速度分布。

有益效果：与常规的测量方法与装置相比，本发明具有如下的特色及优点：

(1)由于气相示踪粒子和固相实体粒子在强光源下的光学相似性，常规测量方法通常是将两相粒子呈现在同一图像上，然后采用图像处理方法对图像上的两相粒子进行分离，但统一光学性能的两相粒子像斑往往具有互干扰性，易引起误差，而本发明完全基于两相粒子不同的光学特性，即荧光粒子的可见光特性和极性粒子的红外光特性，采用不同的光学器件分别呈现两种粒子的图像，解决了常规方法中两相粒子的难分离问题，大大提高了测量精度；

(2)本发明的阵列波导管将微波定向引入煤粉炉模化装置的切片区，集中加热该区域的极性粒子，与脉冲片光源照亮的切片相对应，这种布置方式有利于离散极性粒子的定向加热，有助于被红外热成像仪捕捉；

(3)本发明的阵列微波发射器纵向布置，实际运行时微波功率从下往上逐渐减低，这样的布置和运行方式针对极性粒子随气流流动温度分布逐渐降低的规律提出的，可以均衡极性粒子在流场中的温度分布，提高微波能的利用效率；

(4)本发明煤粉炉模化装置壁面是复合式的，由平板结构、曲面结构和网状结构组合而成，这样的布置方式具有多功能性，其中，平板结构可以模拟真实锅炉壁面结构情况，曲面结构有助于微波在装置内的不断反射，网状结构可以防止微波从装置内泄漏至外部，有利于操作安全。

附图说明

图1是本发明的一种贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置示意图，其中有：空气A、荧光粒子B、极性粒子C、煤粉炉模化装置1、直段2、锥段3、后板4、左侧板5、右侧板6、前板7、微波入射口8、射流入口9、旋流器10、红外视窗11、可见视窗12、主流气入口13、气流出口14、波导管15、微波发射器16、荧光粒子均混室17、极性粒子均混室18、红外广角镜头19、可见广角镜头20、红外热成像仪21、高速CCD摄相机22、脉冲片光源23、计算机24。

图2是本发明的一种贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置俯视图，其中有：射流入口9、旋流器10、红外视窗11、可见视窗12、波导管15、微波发射器16、红外广角镜头19、可见广角镜头20、红外热成像仪21、高速CCD摄相机22、后板内衬25、后板外衬26、右侧板内衬27、右侧板中衬28、右侧板外衬29、前板内衬30、前板中衬31、前板外衬32、左侧板内衬33、左侧板外衬34、平移杆35、电动推杆36、控制器37。

具体实施方式

本发明提出了一种贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置，包括煤粉炉模化装置、平移装置、波导管、微波发射器、红外广角镜头、可见广角镜头、高速CCD摄像机、红外热成像仪、脉冲激光片光源、极性粒子、荧光粒子、荧光粒子均混室、极性粒子均混室和计算机。其中，煤粉炉模化装置由上下连接的直段和锥段组合而成，直段由依次相连的前板、右侧板、后板和左侧板围成，前板和右侧板均分别设置有内衬、中衬和外衬，其中，前板的内衬呈平板状，由蓝宝石透红外玻璃制成，尺寸为W×H；中衬是防辐射网，呈圆弧状，直径D₁＝1.2～1.3W，圆弧角β₁＝110～130°，孔径d₁＝1～2mm，开孔率η₁＝30～40％，其中，W为内衬的宽度，H为内衬的高度，外衬是透明有机玻璃，形状和尺寸参数与中衬相同；右侧板的内衬呈平板状，由蓝宝石透红外玻璃制成，尺寸为E×H；中衬是防辐射网，呈圆弧状，直径D₁＝1.2～1.3W，圆弧角β₁＝110～130°，孔径d₁＝1～2mm，开孔率η₁＝30～40％，其中，E为内衬的宽度，H为内衬的高度；外衬是透明有机玻璃，形状和尺寸参数与中衬相同。后板和左侧板均分别设置有内衬和外衬，其中，后板的内衬呈平板状，由透明钢化玻璃制成，尺寸为W×H；外衬由不锈钢板制成，呈圆弧状，直径D₂＝1.2～1.3W，圆弧角β₂＝110～130°，其中，W为内衬的宽度，H为内衬的高度；左侧板的内衬呈平板状，由透明钢化玻璃制成，尺寸为E×H；外衬由不锈钢板制成，呈圆弧状，直径D₂＝1.3～1.4E，圆弧角β₂＝45～70°，其中，E为内衬的宽度，H为内衬的高度。前板外衬在中部等高位置分别开设有红外视窗和可见视窗；后板外衬在中间位置开设一列纵向排列的等距间隔的m个微波入射口，m≥3；左侧板内衬和外衬在底部等高位置分别开设有相互对应的射流入口和旋流入口，左侧板外衬中间位置开设有一列纵向排列的等距间隔的m个微波入射口，m≥3，与后板外衬上的微波入射口布置方式相同；微波发射器分别固定在上述微波入射口上。波导管为柔性波导管，波导管的一端与微波发射器相连，另一端通过对应的微波入射口伸入到后板和左侧板的内衬和外衬之间并指向煤粉炉模化装置的内部。

平移装置由相互连接的平移杆和电动推杆、控制器组成，平移杆纵向设置于后板和左侧板的内衬和外衬之间，在后板和左侧板的内衬和外层之间的阵列布置的柔性波导管分别固定于平移杆上，所述控制器与电动推杆相连，用于控制电动推杆的前行、倒退和停止状态，电动推杆带动平移杆的平行移动从而实现阵列布置的柔性波导管的平行移动，使波导管沿着后板内衬或左侧板内衬水平方向自由平移，从而将微波引入煤粉炉模化装置内部，对煤粉炉模化装置内被脉冲激光片光源照亮的区域进行定向加热。

红外广角镜头一端与红外视窗相连，另一端与红外热成像仪相连，其作用使红外热成像仪的视角扩展至整个流场；可见广角镜头一端与可见视窗相连，另一端与高速CCD摄像机相连，其作用使高速CCD摄像机的视角扩展至整个流场；脉冲激光片光源架设于气流出口上面，方向朝下，可自由旋转，使片光源平行或垂直于后板内衬，可沿垂直或平行于后板内衬方向自由移动，激发切片上的荧光粒子发射荧光。

荧光粒子均混室置于煤粉炉模化装置外面，用于均匀混合空气和荧光粒子，混合后的气固两相流通过射流喷口进入煤粉炉模化装置内，荧光粒子由石墨烯粉末负载荧光粉制备而成，粒径范围在3～10μm之间；极性粒子均混室置于煤粉炉模化装置外面，用于均匀混合空气和极性粒子，固相体积比＜5％，混合后的气固两相流通过旋流器进入煤粉炉模化装置内，极性粒子由碳化硅粉末制备而成，粒径范围在50～300μm之间。

下面参照图1～2详细说明本发明实施。本实施例在以本技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

(1)制作贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置。采用一块尺寸为500mm×250mm×5mm的蓝宝石透红外玻璃作为前板内衬30(即前板7的内衬)，一块尺寸为500mm×100mm×5mm的透明钢化玻璃作为右侧板内衬27(即右侧板5的内衬)，一块尺寸为500mm×250mm×5mm的透明钢化玻璃作为后板内衬25(即后板4的内衬)，一块尺寸为500mm×100mm×5mm的透明钢化玻璃作为左侧板内衬(即左侧板6的内衬)，在距左侧板内衬短边垂直距离50mm处分别开设一个6mm×10mm方孔(作为射流入口)和一个直径8mm圆孔(作为旋流器连接口)，间距40mm，把这四块直板用强力胶粘成方形腔。

采用一块圆弧状不锈钢板，高度500mm，圆弧角120°，直径315mm，圆弧长330mm，作为后板的外衬，并在中间沿高度方向以80mm间距等距开设4个微波发射器孔，以便于放置微波发射器。采用一块圆弧状防辐射网，高度500mm，圆弧角60°，直径135mm，圆弧长70mm，作为右侧板的中衬，并在距底部100mm处开设等高的可见视窗和红外视窗。采用同样形状和尺寸的透明有机玻璃作为右侧板的外衬。采用一块圆弧状防辐射网，高度500mm，圆弧角120°，直径315mm，圆弧长330mm，作为前板的中衬，并在距底部100mm处开设等高的可见视窗和红外视窗。采用同样形状和尺寸的透明有机玻璃作为前侧板的外衬。采用一块圆弧状不锈钢板，高度500mm，圆弧角60°，直径135mm，圆弧长70mm，作为左侧板的外衬，并在距离短边50mm处分别开设6mm×10mm方孔和直径8mm圆孔，间距40mm，在中间沿高度方向以80mm间距等距开设4个微波发射器孔，以便于放置微波发射器。把8个微波发射器分别安装于微波发射器孔，将两组各4个柔性波导管以间距80mm纵向排一列，固定在平移杆上，平移杆与电动推杆相连，电动推杆与控制器相连，分别布置于后板和左侧板的内、外衬之间，波导管一端指向模化装置内部，另一端与固定在外衬的微波发射器相连，可通过控制器调节电动推杆联动平移杆沿后板或左侧板内衬方向自由平移。

将荧光粒子均混室和极性粒子均混室放置于煤粉炉模化装置外面，前者用于均匀混合荧光粒子和空气，后者用于均匀混合极性粒子和空气，然后将两者的混合物分别通过射流喷口和旋流喷口进入煤粉炉模化装置内，并将空气从主流入口引入煤粉炉模化装置。

将脉冲激光片光源架设于气煤粉炉模化装置上面，方向朝下，可沿平行或垂直于后板内衬方向自由移动，使片光源可照亮流场中的每一个切面。同时，脉冲激光片光源也可在固定点自由转动，使发射出的片光源平行或垂直于后板内衬。将红外广角镜头安装在红外热成像仪上，并与红外视窗相连。同时将可见广角镜头安装在高速CCD摄像机上，并与可见视窗相连。

(2)贴壁射流气固两相速度场的同步测量实验。将空气和荧光粒子在荧光粒子均混室均匀混合，然后通过射流喷口进入煤粉炉模化装置。将空气和极性粒子在极性粒子均混室均匀混合，固体比例为3％，然后通过旋流喷口进入煤粉炉模化装置。并将空气从主流入口引入煤粉炉模化装置。

打开脉冲激光片光源，调整镜头方向，使光源照亮的切片与后板内衬的壁面平行，荧光粒子在强光源照射下发射出荧光。调整阵列波导管，使微波出口对准照亮的切片。打开微波发射器，从上至下微波强度分别是600W、750W、750W、1000W，定向快速加热切片区的极性粒子，加热后的粒子发射出红外光线。开启高速CCD摄像机和红外热成像仪，分别拍摄荧光粒子的可见图像和极性粒子的红外图像，并将数据信息传输至计算机进行图像处理，分别获得气相和固相的速度场。

Claims (8)

1.一种贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置，其特征在于，包括煤粉炉模化装置、平移装置、波导管、微波发射器、红外广角镜头、可见广角镜头、高速CCD摄像机、红外热成像仪、脉冲激光片光源、极性粒子、荧光粒子、荧光粒子均混室、极性粒子均混室和计算机，其中：

所述的煤粉炉模化装置由上下连接的直段和锥段组合而成，所述直段由依次相连的前板、右侧板、后板和左侧板围成，所述的前板和右侧板均分别设置有内衬、中衬和外衬，所述的后板和左侧板均分别设置有内衬和外衬；所述前板外衬在中部等高位置分别开设有红外视窗和可见视窗；所述后板外衬在中间位置开设一列纵向排列的等距间隔的m个微波入射口，m≥3；所述左侧板内衬和外衬在底部等高位置分别开设有相互对应的射流入口和旋流入口，所述左侧板外衬中间位置开设有一列纵向排列的等距间隔的m个微波入射口，m≥3，与后板外衬上的微波入射口布置方式相同；所述锥段底部是主流气入口，用于引进主流空气；

所述的微波发射器分别固定在上述微波入射口上；

所述波导管为柔性波导管，所述波导管的一端与微波发射器相连，另一端通过对应的微波入射口伸入到后板和左侧板的内衬和外衬之间并指向所述煤粉炉模化装置的内部；

所述的平移装置由相互连接的平移杆和电动推杆、控制器组成，所述平移杆纵向设置于后板和左侧板的内衬和外衬之间，在后板和左侧板的内衬和外层之间的阵列布置的柔性波导管分别固定于所述平移杆上，所述控制器与电动推杆相连，用于控制电动推杆的前行、倒退和停止状态，所述电动推杆带动所述平移杆的平行移动从而实现阵列布置的柔性波导管的平行移动，使波导管沿着后板内衬或左侧板内衬水平方向自由平移，从而将微波引入煤粉炉模化装置内部，对煤粉炉模化装置内被脉冲激光片光源照亮的区域进行定向加热；

所述的红外广角镜头一端与所述红外视窗相连，另一端与红外热成像仪相连，其作用使红外热成像仪的视角扩展至整个流场；

所述的可见广角镜头一端与所述可见视窗相连，另一端与高速CCD摄像机相连，其作用使高速CCD摄像机的视角扩展至整个流场；

所述的脉冲激光片光源架设于气流出口上面，方向朝下，可自由旋转，使片光源平行或垂直于后板内衬，可沿垂直或平行于后板内衬方向自由移动，激发切片上的荧光粒子发射荧光；

所述的荧光粒子均混室置于煤粉炉模化装置外面，用于均匀混合空气和荧光粒子，混合后的气固两相流通过射流喷口进入煤粉炉模化装置内；

所述的极性粒子均混室置于煤粉炉模化装置外面，用于均匀混合空气和极性粒子，固相体积比＜5％，混合后的气固两相流通过旋流器进入煤粉炉模化装置内；

所述高速CCD摄像机、红外热成像仪分别与计算机相连，所述计算机用于处理高速CCD摄像机和红外热成像仪传输的数据信息。

2.根据权利要求1所述的贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置，其特征在于，所述前板的内衬呈平板状，由蓝宝石透红外玻璃制成，尺寸为W×H；中衬是防辐射网，呈圆弧状，直径D₁＝1.2～1.3W，圆弧角β₁＝110～130°，孔径d₁＝1～2mm，开孔率η₁＝30～40％，其中，W为内衬的宽度，H为内衬的高度，外衬是透明有机玻璃，形状和尺寸参数与中衬相同。

3.根据权利要求1所述的贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置，其特征在于，所述后板的内衬呈平板状，由透明钢化玻璃制成，尺寸为W×H；外衬由不锈钢板制成，呈圆弧状，直径D₂＝1.2～1.3W，圆弧角β₂＝110～130°，其中，W为内衬的宽度，H为内衬的高度。

4.根据权利要求1所述的贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置，其特征在于，所述左侧板的内衬呈平板状，由透明钢化玻璃制成，尺寸为E×H；外衬由不锈钢板制成，呈圆弧状，直径D₂＝1.3～1.4E，圆弧角β₂＝45～70°，其中，E为内衬的宽度，H为内衬的高度。

5.根据权利要求1所述的贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置，其特征在于，所述右侧板的内衬呈平板状，由蓝宝石透红外玻璃制成，尺寸为E×H；中衬是防辐射网，呈圆弧状，直径D₁＝1.2～1.3W，圆弧角β₁＝110～130°，孔径d₁＝1～2mm，开孔率η₁＝30～40％，其中，E为内衬的宽度，H为内衬的高度；外衬是透明有机玻璃，形状和尺寸参数与中衬相同。

6.根据权利要求1所述的贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置，其特征在于，所述的极性粒子由碳化硅粉末制备而成，粒径范围在50～300μm之间。

7.根据权利要求1所述的贴壁射流气固两相速度场的同步测量装置，其特征在于，所述的荧光粒子由石墨烯粉末负载荧光粉制备而成，粒径范围在3～10μm之间。

8.一种贴壁射流气固两相速度场的同步测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将空气和极性粒子混合均匀后通过旋流器引入煤粉炉模化装置，形成的旋转气流使其中夹带的极性粒子冲刷煤粉炉模化装置的壁面，然后将空气和荧光粒子混合均匀后通过射流喷口引入煤粉炉模化装置，在壁面区域形成贴壁射流气膜，阻挡旋转气流对壁面的作用，特别是阻挡极性粒子对壁面的冲刷；

(2)开启并调整脉冲激光片光源，使强光照亮平行于壁面的一个切面，荧光粒子在强光激励下发射出荧光，移动脉冲激光片光源，依次照亮每一个平行切片，旋转并移动脉冲激光片光源，照亮垂直于壁面的每一个切面；

(3)同时开启阵列微波发射器，保持下部微波功率比中部大20～30％，中部比上部大10～20％，调整阵列波导管，使微波定向辐射脉冲激光片光源照亮的切面，极性粒子在微波照射下被瞬时加热，发射出红外光线；

(4)采用高速CCD摄像机拍摄切片的可见光图像，通过荧光投射的斑点呈现荧光粒子的运动轨迹，获得贴壁射流气流的速度场信息，同时采用红外热成像仪拍摄切片的红外图像，通过红外光投射的斑点呈现极性粒子的运动轨迹，获得旋流场中固相粒子的速度场信息。