CN107748053A - 示踪粒子发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种示踪粒子发生器，包括：向风洞供应示踪粒子的分离筛选装置，向分离筛选装置供应示踪剂蒸汽的蒸发器，以及向蒸发器供应示踪剂溶液的供液装置。本发明的示踪粒子发生器，其能向风洞供应液滴形态的示踪粒子。
Description
技术领域
本发明涉及示踪粒子发生器。
背景技术
PIV（Particle Image Velocimetry 粒子图像测速）技术是70年代末发展起来的一种瞬态、多点、非接触的流体力学测速方法，可以在同一时刻记录空间的速度分布信息、测量流场空间结构及流动特性，是解决复杂流场显示与流动特性分析的重要手段。在风洞中应用PIV技术，在对流场无干扰的情况下，将肉眼看不见的复杂乃至微观的流动现象，变为可视的流动图像或动画，不仅能定性地观察到流场情况，而且能定量地给出流场压力、速度等特性，对认识流动现象的本质和流动机理，掌握和解决飞行器设计中的空气动力学问题具有重要作用。示踪粒子作为流体速度的代表，其产生与投放是PIV技术的关键之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种示踪粒子发生器，其能向风洞供应液滴形态的示踪粒子。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种示踪粒子发生器，包括：向风洞供应示踪粒子的分离筛选装置，向分离筛选装置供应示踪剂蒸汽的蒸发器，以及向蒸发器供应示踪剂溶液的供液装置；
所述分离筛选装置包括离心风机、混气管道和分离筛选仓；分离筛选仓包括：竖置圆筒状筒壁，将筒壁顶端封闭的平置顶盖，将筒壁底端封闭的平置底盖，设于筒壁底部的混合气体输入口，设于顶盖上的示踪粒子输出口，以及设于底盖上的液体回收口；示踪粒子输出口与筒壁共轴心，示踪粒子输出口外接有向风洞供应示踪粒子的示踪粒子输出管；液体回收口外接有液体回收管；混气管道为平置方管状，分离筛选仓和离心风机分设于混气管道两端，分离筛选仓的混合气体输入口通过混气管道与离心风机的输出端连通，且混气管道与分离筛选仓的筒壁相切；混气管道上设有示踪剂蒸汽输入口；
所述蒸发器包括：平置蒸发板，设于蒸发板内部的加热腔，以及若干平置加热管；各加热管相互平行，各加热管分别套装有导热套管，且各导热套管贯穿加热腔；蒸发板的一侧边设有与加热腔连通的示踪剂溶液输送管；蒸发板的另一侧边设有加热腔连通的废液排放管；蒸发板的顶面设有：将上述示踪剂蒸汽输入口与加热腔连通的示踪剂蒸汽输送管；
所述供液装置包括：通过示踪剂溶液输送管与蒸发板加热腔连通的示踪剂溶液储罐，以及示踪剂溶液输送管上依次设置的直流齿轮泵、电磁阀、缓冲罐、过滤器、止回阀和流量调节阀；直流齿轮泵位于示踪剂溶液储罐和电磁阀之间；流量调节阀位于止回阀和蒸发器之间。
优选的，所述液体回收管和废液排放管分别连接物料回收装置。
优选的，所述混气管道由平置底板、平置顶板以及一对竖置侧板围成；该对侧板包括：与分离筛选仓筒壁相切的第一侧板，以及与第一侧板平行的第二侧板；底板顶面与分离筛选仓底盖的顶面持平，示踪剂蒸汽输入口设于底板上；底板和顶板的间距不大于分离筛选仓筒壁高度的一半；第一侧板和第二侧板的间距不大于分离筛选仓筒壁的半径。
优选的，所述示踪粒子输出口的内径为筒壁内径的四分之一。
优选的，所述示踪粒子输出口为竖置圆管状。
优选的，所述液体回收口设有滤网。
优选的，所述蒸发板的顶面设有热电偶。
优选的，所述蒸发板为长方形；各加热管与蒸发板的长边垂直，且各加热管沿蒸发板的长边均布。
优选的，所述示踪剂溶液输送管和废液排放管分设于蒸发板长度方向的两端。
本发明的优点和有益效果在于：提供一种示踪粒子发生器，其能向风洞供应液滴形态的示踪粒子。
供液装置的示踪剂溶液储罐通过示踪剂溶液输送管向蒸发器输送示踪剂溶液。供液装置采用直流齿轮泵，可实现示踪剂溶液的匀速供应，通过调节直流齿轮泵转速可以精确控制示踪剂溶液进入蒸发器的量，从而实现示踪剂蒸汽供应量的控制。在蒸发器前端安装过滤器与止回阀，可过滤液体并防止液体回流。
蒸发器将示踪剂溶液加热为示踪剂蒸汽，示踪剂溶液由示踪剂溶液输送管送入蒸发板内部的加热腔，各导热套管内的加热管可以加热示踪剂溶液，使其成为示踪剂蒸汽，示踪剂蒸汽由示踪剂蒸汽输送管输出。
示踪剂蒸汽由示踪剂蒸汽输入口进入分离筛选装置的混气管道，同时，离心风机将空气鼓入混气管道，示踪剂蒸汽与空气在混气管道内混合，并沿与筒壁相切的方向通过混合气体输入口，进入分离筛选仓，混合气体在分离筛选仓内高速旋转、碰撞，混合气体中的示踪剂冷凝成液滴形态，大液滴粒子被拦截在分离筛选仓内，大小均匀一致的小液滴粒子由示踪粒子输出口排出，并通过示踪粒子输出管向风洞供应示踪粒子；在分离筛选仓内的大液滴粒子聚集后由液体回收口输出。
分离筛选装置能对液滴形态的示踪粒子进行筛选，将大液滴粒子拦截掉，输出大小均匀一致的小液滴粒子，排除不同大小粒子对检测图像的干扰，保证流场的均匀与稳定性，提高计算结果的准确度，还可避免大液滴在相机镜头、激光出口处冷凝。
附图说明
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明具体实施的技术方案是：
一种示踪粒子发生器，包括：向风洞4供应示踪粒子的分离筛选装置3，向分离筛选装置3供应示踪剂蒸汽的蒸发器2，以及向蒸发器2供应示踪剂溶液的供液装置1；
所述分离筛选装置3包括离心风机、混气管道和分离筛选仓；分离筛选仓包括：竖置圆筒状筒壁，将筒壁顶端封闭的平置顶盖，将筒壁底端封闭的平置底盖，设于筒壁底部的混合气体输入口，设于顶盖上的示踪粒子输出口，以及设于底盖上的液体回收口；示踪粒子输出口与筒壁共轴心，示踪粒子输出口外接有向风洞4供应示踪粒子的示踪粒子输出管；液体回收口外接有液体回收管；混气管道为平置方管状，分离筛选仓和离心风机分设于混气管道两端，分离筛选仓的混合气体输入口通过混气管道与离心风机的输出端连通，且混气管道与分离筛选仓的筒壁相切；混气管道上设有示踪剂蒸汽输入口；
所述蒸发器2包括：平置蒸发板，设于蒸发板内部的加热腔，以及若干平置加热管；各加热管相互平行，各加热管分别套装有导热套管，且各导热套管贯穿加热腔；蒸发板的一侧边设有与加热腔连通的示踪剂溶液输送管；蒸发板的另一侧边设有加热腔连通的废液排放管；蒸发板的顶面设有：将上述示踪剂蒸汽输入口与加热腔连通的示踪剂蒸汽输送管；
所述供液装置1包括：通过示踪剂溶液输送管与蒸发板加热腔连通的示踪剂溶液储罐，以及示踪剂溶液输送管上依次设置的直流齿轮泵、电磁阀、缓冲罐、过滤器、止回阀和流量调节阀；直流齿轮泵位于示踪剂溶液储罐和电磁阀之间；流量调节阀位于止回阀和蒸发器2之间。
优选的，所述液体回收管和废液排放管分别连接物料回收装置。
优选的，所述混气管道由平置底板、平置顶板以及一对竖置侧板围成；该对侧板包括：与分离筛选仓筒壁相切的第一侧板，以及与第一侧板平行的第二侧板；底板顶面与分离筛选仓底盖的顶面持平，示踪剂蒸汽输入口设于底板上；底板和顶板的间距不大于分离筛选仓筒壁高度的一半；第一侧板和第二侧板的间距不大于分离筛选仓筒壁的半径。
优选的，所述示踪粒子输出口的内径为筒壁内径的四分之一。
优选的，所述示踪粒子输出口为竖置圆管状。
优选的，所述液体回收口设有滤网。
优选的，所述蒸发板的顶面设有热电偶。
优选的，所述蒸发板为长方形；各加热管与蒸发板的长边垂直，且各加热管沿蒸发板的长边均布。
优选的，所述示踪剂溶液输送管和废液排放管分设于蒸发板长度方向的两端。
本发明示踪粒子发生器，其能向风洞4供应液滴形态的示踪粒子。
供液装置1的示踪剂溶液储罐通过示踪剂溶液输送管向蒸发器2输送示踪剂溶液。供液装置1采用直流齿轮泵，可实现示踪剂溶液的匀速供应，通过调节直流齿轮泵转速可以精确控制示踪剂溶液进入蒸发器2的量，从而实现示踪剂蒸汽供应量的控制。在蒸发器2前端安装过滤器与止回阀，可过滤液体并防止液体回流。
蒸发器2将示踪剂溶液加热为示踪剂蒸汽，示踪剂溶液由示踪剂溶液输送管送入蒸发板内部的加热腔，各导热套管内的加热管可以加热示踪剂溶液，使其成为示踪剂蒸汽，示踪剂蒸汽由示踪剂蒸汽输送管输出。
示踪剂蒸汽由示踪剂蒸汽输入口进入分离筛选装置3的混气管道，同时，离心风机将空气鼓入混气管道，示踪剂蒸汽与空气在混气管道内混合，并沿与筒壁相切的方向通过混合气体输入口，进入分离筛选仓，混合气体在分离筛选仓内高速旋转、碰撞，混合气体中的示踪剂冷凝成液滴形态，大液滴粒子被拦截在分离筛选仓内，大小均匀一致的小液滴粒子由示踪粒子输出口排出，并通过示踪粒子输出管向风洞4供应示踪粒子；在分离筛选仓内的大液滴粒子聚集后由液体回收口输出。
分离筛选装置3能对液滴形态的示踪粒子进行筛选，将大液滴粒子拦截掉，输出大小均匀一致的小液滴粒子，排除不同大小粒子对检测图像的干扰，保证流场的均匀与稳定性，提高计算结果的准确度，还可避免大液滴在相机镜头、激光出口处冷凝。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.示踪粒子发生器，其特征在于，包括：向风洞供应示踪粒子的分离筛选装置，向分离筛选装置供应示踪剂蒸汽的蒸发器，以及向蒸发器供应示踪剂溶液的供液装置；
所述分离筛选装置包括离心风机、混气管道和分离筛选仓；分离筛选仓包括：竖置圆筒状筒壁，将筒壁顶端封闭的平置顶盖，将筒壁底端封闭的平置底盖，设于筒壁底部的混合气体输入口，设于顶盖上的示踪粒子输出口，以及设于底盖上的液体回收口；示踪粒子输出口与筒壁共轴心，示踪粒子输出口外接有向风洞供应示踪粒子的示踪粒子输出管；液体回收口外接有液体回收管；混气管道为平置方管状，分离筛选仓和离心风机分设于混气管道两端，分离筛选仓的混合气体输入口通过混气管道与离心风机的输出端连通，且混气管道与分离筛选仓的筒壁相切；混气管道上设有示踪剂蒸汽输入口；
所述蒸发器包括：平置蒸发板，设于蒸发板内部的加热腔，以及若干平置加热管；各加热管相互平行，各加热管分别套装有导热套管，且各导热套管贯穿加热腔；蒸发板的一侧边设有与加热腔连通的示踪剂溶液输送管；蒸发板的另一侧边设有加热腔连通的废液排放管；蒸发板的顶面设有：将上述示踪剂蒸汽输入口与加热腔连通的示踪剂蒸汽输送管；
所述供液装置包括：通过示踪剂溶液输送管与蒸发板加热腔连通的示踪剂溶液储罐，以及示踪剂溶液输送管上依次设置的直流齿轮泵、电磁阀、缓冲罐、过滤器、止回阀和流量调节阀；直流齿轮泵位于示踪剂溶液储罐和电磁阀之间；流量调节阀位于止回阀和蒸发器之间。
2.根据权利要求1所述的示踪粒子发生器，其特征在于，所述液体回收管和废液排放管分别连接物料回收装置。
3.根据权利要求2所述的示踪粒子发生器，其特征在于，所述混气管道由平置底板、平置顶板以及一对竖置侧板围成；该对侧板包括：与分离筛选仓筒壁相切的第一侧板，以及与第一侧板平行的第二侧板；底板顶面与分离筛选仓底盖的顶面持平，示踪剂蒸汽输入口设于底板上；底板和顶板的间距不大于分离筛选仓筒壁高度的一半；第一侧板和第二侧板的间距不大于分离筛选仓筒壁的半径。
4.根据权利要求3所述的示踪粒子发生器，其特征在于，所述示踪粒子输出口的内径为筒壁内径的四分之一。
5.根据权利要求4所述的示踪粒子发生器，其特征在于，所述示踪粒子输出口为竖置圆管状。
6.根据权利要求5所述的示踪粒子发生器，其特征在于，所述液体回收口设有滤网。
7.根据权利要求6所述的示踪粒子发生器，其特征在于，所述蒸发板的顶面设有热电偶。
8.根据权利要求7所述的示踪粒子发生器，其特征在于，所述蒸发板为长方形；各加热管与蒸发板的长边垂直，且各加热管沿蒸发板的长边均布。
9.根据权利要求8所述的示踪粒子发生器，其特征在于，所述示踪剂溶液输送管和废液排放管分设于蒸发板长度方向的两端。
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