CN105866466A - 一种水气两相分层流流场同步测量系统及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所述水气两相分层流流场同步测量系统，由水气循环装置、连续激光光源组件、高速摄像机和计算机组成；水气循环装置包括水流整流器、测槽、用于支撑测槽的支架、用于调节测槽倾斜度的螺杆升降机、气流示踪剂释放盒、集水池、循环泵、第一连接管、第二连接管、第三连接管和控制阀。连续激光光源组件由激光器、柱透镜和反射镜组成，激光器发出的光束经柱透镜折射后成为片状光束，片状光束经反射镜反射后垂直投射到测槽底壁的中线上；高速摄像机通过数据线与计算机连接。本发明还提供了基于上述测量系统的水气两相分层流流场同步测量的方法。本发明能简化测量系统的结构，提高测量精度，并更为方便快捷的获得尽可能多的流场信息。

Description

一种水气两相分层流流场同步测量系统及测量方法
技术领域
本发明属于水气两相分层流流场测量技术领域，具体涉及一种水气两相分层流流场同步测量装置及测量方法。
背景技术
水气两相分层流是指气、液两相不相溶或具有相界面物质混合体的流动。水、气两相间存在动量传递，主要表现为一相流动引起的另一相流动，而且相互影响，水气两相交界面附近运动和动力参数存在耦合效应。对水气两相流流场进行同步测量是研究水气两相分层流流速耦合特征、动量传递机理和水面变形失稳的基础。
现有技术中虽有搭建相关的测量平台对水气两相分层流的流动参数进行测量的相关报道，但都存在不足。如Wongwises(Somchai Wongwises，Vladimir Kalinitchenko.Mean VelocityDistributions in a Horizontal Air-Water Flow[J].International Journal of Multiphase Flow，2002，28:167-174.)搭建了一个包括实验段、供气设施、供水设施、测量设备和数据采集设施的实验系统。液相的水平速度采用Dantec公司的激光多普勒流速仪的氦氖激光和光电倍增管进行测量。气流的速度采用Dantec公司的CTA-90CN10/C10恒温流速仪量测。又如Fernandino(M.Fernandino，T.Ytrehus.Determination of Flow Sub-Regimes in Stratified Air-Water Channel FlowUsing LDV Spectra[J].International Journal of Multiphase Flow，2006，32:436-446.)在一个长9m，横断面为7cm*7cm的矩形槽道中采用激光多普勒流速仪测量了水相、气相的脉动流速。诸如此类的现有的水气两相分层流流场的测量系统存在以下不足：
(1)需要加设同步控制装置，才能测得水流、气流的耦合速度。但水流流速超过4～6m/s后，水气交界面不再是光滑的曲面，而是存在多种尺度的凸体和凹坑，且不规则的水气界面形状会在短时间内发生很大的变化。所以要想获得水气两相的耦合流场，不仅要求同步控制装置的精度高，而且要布置多个测量探头，才有可能获得多个点的流速，水相、气相流场的耦合精度受同步控制精度和测量探头布置位置的影响。
(2)采用“点”流速测量方法，而流场包含无数个测点，要想获得更多的流场信息，恒定流时至少需要两个测量探头，非恒定流时，则需要多个传感器探头，仪器布设复杂。而即便如此，也很难获得完整的流场信息。另外，多个探头不仅增加测量成本，而且干扰流场，使测量精度大大降低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种水气两相分层流流场同步测量系统及测量方法，以简化测量系统的结构，提高测量精度，并更为方便快捷的获得尽可能多的流场信息。
本发明所述水气两相分层流流场同步测量系统，由用于形成稳定的水气两相分层流的水气循环装置、用于形成片状光束的连续激光光源组件、高速摄像机和计算机组成；
所述水气循环装置包括水流整流器、测槽、用于支撑测槽的支架、用于调节测槽倾斜度的螺杆升降机、气流示踪剂释放盒、集水池、循环泵、第一连接管、第二连接管、第三连接管和控制阀；测槽为透光材料制作的条形槽，由前侧壁、后侧壁、底壁、进水端端壁、出水端端壁组合而成，所述进水端端壁下部设置有矩形进水口，出水端端壁下部设置有出水口；水流整流器为弧形管，该弧形管从进水端至出水端由圆形截面光滑渐变扩大形成与测槽进水端端壁下部设置的矩形进水口相匹配的矩形截面，所述集水池设置有注水/放水口、循环水入口和循环水出口，集水池内设置有搅拌器；支架安装在地基上，它的上端与测槽底壁的外壁铰连，螺杆升降机安装在地基上，它的螺杆与测槽底壁的外壁连接；水流整流器的进水端与第一连接管的出水端连接，水流整流器的出水端与测槽进水端端壁下部设置的矩形进水口衔接，循环泵的出水口与第一连接管的进水端连接，循环泵的进水口与第二连接管的出水端连接，集水池的循环水出口与第二连接管的进水端连接，集水池的循环水入口与第三连接管的出水端连接，第三连接管的进水端与测槽出水端端壁下部设置的出水口衔接，控制阀设置在第二连接管上，气流示踪剂释放盒安装在测槽上部且靠测槽的进水端；
所述连续激光光源组件由激光器、柱透镜和反射镜组成，激光器发出的光束经柱透镜折射后成为片状光束，所述片状光束经反射镜反射后垂直投射到测槽底壁的中线上；
所述高速摄像机通过数据线与计算机连接，用于采集不同时刻水气两相交界面附近水流中的水流示踪粒子、气流中的气流示踪剂的运动图像并传输给计算机；
所述计算机用于控制高速摄像机对水流示踪粒子图像和气流示踪剂图像的采集，并将接收到的图像信号予以处理、储存和显示。
上述水气两相分层流流场同步测量系统，所述气流示踪剂释放盒包括盒体和盒盖，盒体的形状为三棱柱，该三棱柱盒体由第一侧面、第二侧面、第一端面和第二端面组成，第一侧面、第二侧面为形状相同的弧面，第一侧面和第二侧面的一侧相交形成三棱柱的一条棱，第一侧面和第二侧面的另一侧形成三棱柱的两条棱，第一端面和第二端面为形状相同的平面，所述平面均由两条形状相同的弧线和一条直线围成，盒盖为矩形平板，盒盖与三棱柱盒体组合后形成三棱柱的第三侧面，盒盖上设置有释放气流示踪剂的微孔，盒盖与盒体的组合方式为卡接；所述测槽靠进水端的前侧壁和后侧壁上部分别设置有第一销轴、第二销轴，第一销轴和第二销轴的中心线在同一直线上，气流示踪剂释放盒在测槽上部的安装方式：组成盒体的第一端面和第二端面分别与位于测槽前侧壁、后侧壁上的第一销轴、第二销轴可转动式连接，第一销轴和第二销轴上均设置有限位卡，当气流示踪剂释放盒调整到测试时所需的位置时，通过限位卡定位；气流示踪剂释放盒测试时所需的位置是：组成盒体的第一侧面、第二侧面相交形成的棱朝向气流方向的相反方向，盒盖垂直于气流方向。
上述水气两相分层流流场同步测量系统，还包括水流流量计，所述水流流量计安装在第一连接管的平直段上。
上述水气两相分层流流场同步测量系统，制作测槽的透光材料为有机玻璃，测槽的前侧壁、后侧壁和底壁设置有钢材焊接而成的护栏。
上述水气两相分层流流场同步测量系统，当水流速度≥4.5m/s时，水流整流器的弧形管内需设置弧形导流板。
上述水气两相分层流流场同步测量系统，所述计算机装有控制高速摄像机的软件和图像处理软件，可以控制高速摄像机的拍摄频率，拍摄范围，并存储拍摄到的水面附近水流示踪粒子、气流示踪剂的运动图像。所述高速摄像机主要包括高分辨率的CMOS或CCD图像传感器及其配套部件。所述高速摄像机是拍摄频率为50～3000fps的摄像机。根据水流流速选择相应拍摄频率的高速摄像机，水流流速越大则高速摄像机的拍摄频率越大，反之亦然。
本发明所述水气两相分层流流场同步测量的方法，使用本发明所述水气两相分层流流场同步测量系统，步骤依次如下：
(1)向集水池中注水至所需水量，然后打开控制阀和离心泵，使水流循环流过水流整流器、测槽、集水池，形成稳定的水气两相分层流；
(2)向集水池中添加水流示踪粒子，并开启搅拌器将水流示踪粒子撒播均匀，同时把形成气流示踪剂的物质放入气流示踪剂释放盒中；
(3)在测槽中确定测量段，然后开启激光器并调节柱透镜和反射镜，使形成的片状光束垂直投射到测量段处测槽底壁的中线上；
(4)操作计算机，控制高速摄像机采集水气两相交界面附近的水流示踪粒子图像和气流示踪剂图像；
(5)操作计算机，对高速摄像机所采集的图像进行降噪、二值化处理，然后对拍摄时间相差Δt的两幅图像进行互相关运算分析，计算出气流示踪剂和水流示踪粒子的流速，所述水流示踪粒子的流速即为水流的流速，气流示踪剂的流速即为气流的流速。
上述水气两相分层流流场同步测量的方法，所述水流示踪粒子为密度接近水密度的空心玻璃微珠，所述形成气流示踪剂的物质为固态二氧化碳。
上述水气两相分层流流场同步测量的方法，测量段应是测槽中具有稳定水气两相分层流的部段。
本发明所述方法通过在流场中投放示踪粒子(示踪剂)，用激光片状光束入射到流场中，通过高速摄像机从与片光源所在平面垂直的方向将示踪粒子(示踪剂)图像记录下来，测量图像中两次曝光示踪粒子(示踪剂)之间的距离，并用该距离除以脉冲时间间隔，得到瞬时速度场，从而得到水流和气流的同步耦合流场。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述水气两相分层流流场同步测量系统采用高速摄像机采集水流示踪粒子、气流示踪剂运动图像，高速摄像机能以很高的频率记录一个动态的图像，再通过计算机分析和处理实现水流、气流两相分层流流速分布的同步测量，而不需要同步控制装置和多个测量探头，从而可避免同步控制装置精度和多个探头的布设方式对测量精度的影响，有利于提高测量精度，并同时简化了测量系统的结构。
2、本发明所述水气两相分层流流场同步测量系统采用高速摄像机采集水流示踪粒子、气流示踪剂运动图像，一次可拍摄到多个水流示踪粒子及大面积气流示踪剂的运动图像，因而可同步测量大量流场信息，方便快捷的获得尽可能多的流场信息，有利于对水气两相分层流交界面附近水气两相流场进行大规模测量或者全场测量，而无需多个传感器探头，在得到完整流场信息的同时简化了操作工序，降低了成本。
3、本发明所述水气两相分层流流场同步测量系统中，水气循环装置的结构保证了能形成稳定的水气两相分层流，因而能满足水气两相分层流研究的需要。
4、本发明所属方法以固态二氧化碳(干冰)升华后的雾状二氧化碳气体为空气流场测量的气流示踪剂，由于空气中含有二氧化碳，因而示踪剂的跟随性好，测量精度高，不污染环境。
5、本发明所述水气两相分层流流场同步测量系统的水气循环装置中有独立的水循环系统，从而能减少实验用水量和水流示踪粒子用量。
附图说明
图1为本发明所述水气两相分层流流场同步测量系统的结构示意图(图中箭头指向为水流方向)。
图2为测槽的一种形状和结构示意图，以立体图表示。
图3为图2所示测槽的主视图。
图4为图2所示测槽的俯视图。
图5为图4的A-A剖视图。
图6为水流整流器的一种形状和结构示意图。
图7为图6的B向视图。
图8为气流示踪剂释放盒中盒体的形状和结构示意图。
图9为气流示踪剂释放盒中盒盖的形状和结构示意图。
图10是测试时气流示踪剂释放盒在测槽中调试到所需位置的示意图。
图11是气流示踪剂释放盒在测槽中的安装示意图。
图12是使用本发明所述水气两相分层流流场同步测量系统进行测试的示意图。
图13是使用本发明所述测量系统、采用本发明所述方法进行测量所得到的水气交界面附近的水流示踪粒子和气流示踪剂的图像经二值化处理后的灰度图，其中，a图为时刻t的灰度图，b图为时刻t+0.02s的灰度图。
图14为将图13中的两张图像经过互相关运算后，得到的水相、气相流速分布图。
图中，1—水流整流器，1-1—导流板，2—测槽，2-1—前侧壁，2-2—后侧壁，2-3—底壁，2-4—进水端端壁，2-5—出水端端壁，2-6—矩形进水口，2-7—出水口，3—气流示踪剂释放盒，3-1—盒体，3-1-1—第一侧面，3-1-2—第二侧面，3-1-3—第一端面，3-1-4—第二端面，3-2—盒盖，3-2-1—释放气流示踪剂的微孔，4—测量段，5—第一连接管，6—螺杆升降机，7—螺杆，8—支架，9—集水池，9-1—注水/放水口，9-2—循环水入口，9-3—循环水出口，10—第二连接管，11—第三连接管，12—计算机，13—高速摄像机，14—激光器，15—柱透镜，16—反射镜，17—控制阀，18—循环泵，19—搅拌器，20—水流流量计，21—护栏，22—气流示踪剂，23—水气交界面，24—第一销轴，25—第二销轴，26—限位卡，27—片状光束，28—测量范围，29—高速摄像机采集到的图像，30—时刻t时气流示踪剂和水流示踪粒子在图像中的位置，31—t+Δt时气流示踪剂和水流示踪粒子在图像中的位置，32—测槽底壁的中线，33—水流示踪粒子。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明所述水气两相分层流流场同步测量系统及测量方法作进一步说明。
实施例1
本实施例所述水气两相分层流流场同步测量系统，结构如图1所示，由用于形成稳定的水气两相分层流的水气循环装置、用于形成片状光束的连续激光光源组件、高速摄像机13和计算机12组成；
所述水气循环装置包括水流整流器1、测槽2、用于支撑测槽的支架8、用于调节测槽倾斜度的螺杆升降机6、气流示踪剂释放盒3、集水池9、循环泵18、第一连接管5、第二连接管10、第三连接管11、控制阀17和水流流量计20；测槽2为有机玻璃制作的条形槽，如图2至图5所示，由前侧壁2-1、后侧壁2-2、底壁2-3、进水端端壁2-4、出水端端壁2-5组合而成，所述进水端端壁2-4下部设置有矩形进水口2-6，出水端端壁2-5下部设置有出水口2-7，测槽的前侧壁2-1、后侧壁2-2和底壁2-3设置有钢材焊接而成的护栏21；水流整流器1为弧形管，该弧形管从进水端至出水端由圆形截面光滑渐变扩大形成与测槽进水端端壁下部设置的矩形进水口2-6相匹配的矩形截面，所述集水池9设置有注水/放水口9-1、循环水入口9-2和循环水出口9-3，集水池内设置有搅拌器19；各构件的组合方式：支架8安装在地基上，它的上端与测槽底壁2-3的外壁铰连，螺杆升降机6安装在地基上，它的螺杆7与测槽底壁2-3的外壁连接；水流整流器1的进水端与第一连接管5的出水端连接，水流整流器1的出水端与测槽进水端端壁下部设置的矩形进水口2-6衔接，循环泵18的出水口与第一连接管5的进水端连接，循环泵18的进水口与第二连接管的出水端连接，集水池9的循环水出口9-3与第二连接管的进水端连接，集水池9的循环水入口9-2与第三连接管11的出水端连接，第三连接管的进水端与测槽出水端端壁下部设置的出水口2-7衔接，控制阀17设置在第二连接管10上，气流示踪剂释放盒3安装在测槽上部且靠测槽的进水端；所述水流流量计安装在第一连接管5的平直段上。
所述气流示踪剂释放盒3如图8、图9所示，包括盒体3-1和盒盖3-2，盒体3-1的形状为三棱柱(见图8)，该三棱柱盒体由第一侧面3-1-1、第二侧面3-1-2、第一端面3-1-3和第二端面3-1-4组成，第一侧面、第二侧面为形状相同的弧面，第一侧面和第二侧面的一侧相交形成三棱柱的一条棱，第一侧面和第二侧面的另一侧形成三棱柱的两条棱，第一端面和第二端面为形状相同的平面，所述平面均由两条形状相同的弧线和一条直线围成，盒盖3-2为矩形平板(见图9)，盒盖与三棱柱盒体组合后形成三棱柱的第三侧面，盒盖上设置有释放气流示踪剂的微孔3-2-1，盒盖3-2与盒体的组合方式为卡接；所述测槽靠进水端的前侧壁2-1和后侧壁2-2上部分别设置有第一销轴24、第二销轴25，第一销轴和第二销轴的中心线在同一直线上，气流示踪剂释放盒3在测槽上部的安装方式(见图11)：组成盒体3-1的第一端面3-1-3和第二端面3-1-4分别与位于测槽前侧壁2-1、后侧壁2-2上的第一销轴、第二销轴可转动式连接，第一销轴和第二销轴上均设置有限位卡26，当气流示踪剂释放盒3调整到测试时所需的位置时，通过限位卡定位；气流示踪剂释放盒3测试时所需的位置是：组成盒体3-1的第一侧面、第二侧面相交形成的棱朝向气流方向的相反方向，盒盖3-2垂直于气流方向(见图10)。
所述连续激光光源组件由激光器14、柱透镜15和反射镜16组成，激光器发出的光束经柱透镜折射后成为片状光束，所述片状光束经反射镜反射后垂直投射到测槽底壁2-3的中线上；所述片状光束的厚度为1mm。组成连续激光光源组件的激光器14、柱透镜15和反射镜16均可通过市场购买。
所述高速摄像机13通过数据线与计算机12连接，用于采集不同时刻水气两相交界面附近水流中的水流示踪粒子、气流中的气流示踪剂的运动图像并传输给计算机；所述高速摄像机为美国IDT Y3-S1数字式高速摄像机，拍摄频率为500fps。
所述计算机12装有控制高速摄像机的软件及能对图像进行降噪、二值化处理及互相关运算的软件，用于控制高速摄像机对水流示踪粒子图像和气流示踪剂图像的采集，并将接收到的图像信号予以处理、储存和显示。
实施例2
本实施例使用实施例1所述水气两相分层流流场同步测量系统进行水气两相分层流流场同步测量，步骤依次如下：
(1)向集水池9中注水至所需水量，然后打开控制阀17和离心泵18，使水流循环流过水流整流器1、测槽2、集水池9，形成稳定的水气两相分层流；水流的流量为40L/s，水流的流速为2m/s；
(2)向集水池中添加水流示踪粒子33，并开启搅拌器19将水流示踪粒子撒播均匀，同时把形成气流示踪剂22的固态二氧化碳放置在气流示踪剂释放盒3中；
(3)在测槽中确定测量段4，然后开启激光器14并调节柱透镜15和反射镜16，使形成的片状光束垂直投射到测量段处测槽底壁的中线32上；
(4)操作计算机12，控制高速摄像机13采集水气两相交界面附近的水流示踪粒子、气流示踪剂在t时刻和t+0.02s时刻的运动图像；
(5)操作计算机12，对高速摄像机拍摄到的水流示踪粒子、气流示踪剂在t时刻的运动图像和t+0.02s时刻的运动图像进行降噪、二值化处理，得到的灰度图像见图13，通过互相关运算得到水流示踪粒子、气流示踪剂的位移，再结合采集两幅照片的时间差，计算出水流示踪粒子和气流示踪剂的流速，所得水流示踪粒子的流速即为水流的流速，所得气流示踪剂的流速即为气流的流速。水流、气流流速分布见图14，从图14可以看出，本发明所述方法一次获得了多个点水相、气相流速。水气交界面处，水流速度和气流速度方向一致，但速度大小有较明显区别。

Claims (10)

1.一种水气两相分层流流场同步测量系统，其特征在于由用于形成稳定的水气两相分层流的水气循环装置、用于形成片状光束的连续激光光源组件、高速摄像机(13)和计算机(12)组成；
所述水气循环装置包括水流整流器(1)、测槽(2)、用于支撑测槽的支架(8)、用于调节测槽倾斜度的螺杆升降机(6)、气流示踪剂释放盒(3)、集水池(9)、循环泵(18)、第一连接管(5)、第二连接管(10)、第三连接管(11)和控制阀(17)；测槽(2)为透光材料制作的条形槽，由前侧壁(2-1)、后侧壁(2-2)、底壁(2-3)、进水端端壁(2-4)、出水端端壁(2-5)组合而成，所述进水端端壁(2-4)下部设置有矩形进水口(2-6)，出水端端壁(2-5)下部设置有出水口(2-7)；水流整流器(1)为弧形管，该弧形管从进水端至出水端由圆形截面光滑渐变扩大形成与测槽进水端端壁下部设置的矩形进水口(2-6)相匹配的矩形截面，所述集水池(9)设置有注水/放水口(9-1)、循环水入口(9-2)和循环水出口(9-3)，集水池内设置有搅拌器(19)；支架(8)安装在地基上，它的上端与测槽底壁(2-3)的外壁铰连，螺杆升降机(6)安装在地基上，它的螺杆(7)与测槽底壁(2-3)的外壁连接；水流整流器(1)的进水端与第一连接管(5)的出水端连接，水流整流器(1)的出水端与测槽进水端端壁下部设置的矩形进水口(2-6)衔接，循环泵(18)的出水口与第一连接管(5)的进水端连接，循环泵(18)的进水口与第二连接管的出水端连接，集水池(9)的循环水出口(9-3)与第二连接管的进水端连接，集水池(9)的循环水入口(9-2)与第三连接管(11)的出水端连接，第三连接管(11)的进水端与测槽出水端端壁下部设置的出水口(2-7)衔接，控制阀(17)设置在第二连接管(10)上，气流示踪剂释放盒(3)安装在测槽上部且靠测槽的进水端；
所述连续激光光源组件由激光器(14)、柱透镜(15)和反射镜(16)组成，激光器发出的光束经柱透镜折射后成为片状光束，所述片状光束经反射镜反射后垂直投射到测槽底壁(2-3)的中线上；
所述高速摄像机(13)通过数据线与计算机(12)连接，用于采集不同时刻水气两相交界面附近水流中的水流示踪粒子、气流中的气流示踪剂的运动图像并传输给计算机；
所述计算机(12)用于控制高速摄像机对水流示踪粒子图像和气流示踪剂图像的采集，并将接收到的图像信号予以处理、储存和显示。
2.根据权利要求1所述水气两相分层流流场同步测量系统，其特征在于所述气流示踪剂释放盒(3)包括盒体(3-1)和盒盖(3-2)，盒体(3-1)的形状为三棱柱，该三棱柱盒体由第一侧面(3-1-1)、第二侧面(3-1-2)、第一端面(3-1-3)和第二端面(3-1-4)组成，第一侧面、第二侧面为形状相同的弧面，第一侧面和第二侧面的一侧相交形成三棱柱的一条棱，第一侧面和第二侧面的另一侧形成三棱柱的两条棱，第一端面和第二端面为形状相同的平面，所述平面均由两条形状相同的弧线和一条直线围成，盒盖(3-2)为矩形平板，盒盖与三棱柱盒体组合后形成三棱柱的第三侧面，盒盖上设置有释放气流示踪剂的微孔(3-2-1)，盒盖(3-2)与盒体的组合方式为卡接；
所述测槽靠进水端的前侧壁(2-1)和后侧壁(2-2)上部分别设置有第一销轴(24)、第二销轴(25，第一销轴和第二销轴的中心线在同一直线上，气流示踪剂释放盒(3)在测槽上部的安装方式：组成盒体(3-1)的第一端面(3-1-3)和第二端面(3-1-4)分别与位于测槽前侧壁(2-1)、后侧壁(2-2)上的第一销轴、第二销轴可转动式连接，第一销轴和第二销轴上均设置有限位卡(26)，当气流示踪剂释放盒(3)调整到测试时所需的位置时，通过限位卡定位；气流示踪剂释放盒(3)测试时所需的位置是：组成盒体(3-1)的第一侧面、第二侧面相交形成的棱朝向气流方向的相反方向，盒盖(3-2)垂直于气流方向。
3.根据权利要求1或2所述水气两相分层流流场同步测量系统，其特征在于还包括水流流量计(20)，所述水流流量计安装在第一连接管(5)的平直段上。
4.根据权利要求1或2所述水气两相分层流流场同步测量系统，其特征在于制作测槽(2)的透光材料为有机玻璃，测槽的前侧壁(2-1)、后侧壁(2-2)和底壁(2-3)设置有钢材焊接而成的护栏(21)。
5.根据权利要求3所述水气两相分层流流场同步测量系统，其特征在于制作测槽(2)的透光材料为有机玻璃，测槽的前侧壁(2-1)、后侧壁(2-2)和底壁(2-3)设置有钢材焊接而成的护栏(21)。
6.根据权利要求1或2所述水气两相分层流流场同步测量系统，其特征在于形成水流整流器(1)的弧形管内设置有弧形导流板(1-1)。
7.根据权利要求3所述水气两相分层流流场同步测量系统，其特征在于形成水流整流器(1)的弧形管内设置有弧形导流板(1-1)。
8.根据权利要求4所述水气两相分层流流场同步测量系统，其特征在于形成水流整流器(1)的弧形管内设置有弧形导流板(1-1)。
9.一种水气两相分层流流场同步测量的方法，其特征在于使用权利要求1至8中任一权利要求所述水气两相分层流流场同步测量系统，步骤依次如下：
(1)向集水池(9)中注水至所需水量，然后打开控制阀(17)和离心泵(18)，使水流循环流过水流整流器(1)、测槽(2)、集水池(9)，形成稳定的水气两相分层流；
(2)向集水池中添加水流示踪粒子(33)，并开启搅拌器(19)将水流示踪粒子撒播均匀，同时把形成气流示踪剂(22)的物质放置在气流示踪剂释放盒(3)中；
(3)在测槽中确定测量段(4)，然后开启激光器(14)并调节柱透镜(15)和反射镜(16)，使形成的片状光束垂直投射到测量段处测槽底壁的中线(32)上；
(4)操作计算机(12)，控制高速摄像机(13)采集水气两相交界面附近的水流示踪粒子图像和气流示踪剂图像；
(5)操作计算机(12)，对高速摄像机所采集的图像进行降噪、二值化处理，然后对拍摄时间相差Δt的两幅图像进行互相关运算分析，计算出气流示踪剂和水流示踪粒子的流速，所述水流示踪粒子的流速即为水流的流速，气流示踪剂的流速即为气流的流速。
10.根据权利要求9所述水气两相分层流流场同步测量的方法，其特征在于所述水流示踪粒子(33)为密度接近水密度的空心玻璃微珠，所述形成气流示踪剂(22)的物质为固态二氧化碳。
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