CN115524125A - 一种横风喷雾测试系统和测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种横风喷雾测试系统和方法，包括空气压缩机、高压储气罐、均匀气流产生装置、光学测试模块和观测室；空气压缩机通过进气管与高压储气罐连接；高压储气罐通过连接管与均匀气流产生装置的进气端连接；观测室的进气端与均匀气流产生装置的出气端连接；观测室的出气端与排气管连接；光学测试模块与观测室连接；本发明利用均匀气流产生装置产生速度场分布均匀的气流，研究气体流动对发动机燃油喷雾雾化特性的影响。将燃油喷射到横风中，一方面测量横风气流对其喷雾宏观结构以及发展的影响；另一方面测量喷雾局部液滴粒径和速度分布以及SMD在整个宏观喷雾中的空间分布。这些数据对于实际发动机喷雾模型的验证和改进具有重要的指导价值。
Description
技术领域
本发明属于发动机喷雾试验技术领域，尤其涉及一种横风喷雾测试系统和测试方法。
背景技术
在气相横风中的燃油喷射是航空发动机以及车用发动机燃烧室中的普遍工作模式，它们需要快速的燃油贯穿、蒸发混合与点燃。横风喷射的方法加强了火焰稳定性、增加了燃烧效率并因此减少了污染物排放。在柴油发动机尾气后处理系统中，尿素SCR系统是控制柴油机尾气NOx排放的核心。SCR系统中喷嘴将尿素水溶液喷射至尾气管中形成尿素水溶液喷雾，整个喷雾过程会受到横向排放尾气的影响，横风效应同样不容忽视。
然而，目前的喷雾测试试验大部分是在定容弹中进行，即燃油喷射到静止的空气中，忽略了气流的影响，因此有必要对现有的喷雾测试技术进行改进。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的一个方式的目的之一是提供一种横风喷雾测试系统，利用均匀气流产生装置产生速度场分布均匀的气流，模拟实际发动机燃烧室或柴油发动机尾气处理装置工作过程中横风气流以及背压条件。将燃油喷射到横风中，一方面测量横风气流对其喷雾宏观结构以及发展的影响；另一方面测量横风喷雾局部液滴粒径和速度分布以及SMD在整个宏观横风喷雾中的空间分布。这些数据对于实际发动机喷雾模型的验证和改进具有重要的指导价值。
本发明的一个方式的目的之一是提供所述横风喷雾测试系统的测试方法，用于在横风喷雾测试系统中进行横风喷雾测试，测量喷雾局部液滴粒径和速度分布以及SMD在整个宏观喷雾中的空间分布。
注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种横风喷雾测试系统，包括空气压缩机、高压储气罐、均匀气流产生装置、光学测试模块和观测室；
所述空气压缩机通过进气管与高压储气罐连接；所述高压储气罐通过连接管与均匀气流产生装置的进气端连接；所述观测室的进气端与均匀气流产生装置的出气端连接；所述观测室的出气端与排气管连接；所述光学测试模块与观测室连接。
上述方案中，所述均匀气流产生装置包括依次连接的扩散段、整流段和收缩段；
所述扩散段内设有若干均匀排布的导叶；所述整流段前段设有若干筛网，筛网筛孔尺寸从前到后依次减小。
上述方案中，所述收缩段曲线满足公式：
式中：y为剖面曲线到中心x轴的距离，y0为最大截面半长，y1为最小截面半长，Lc为收缩段长度。
上述方案中，所述均匀气流产生装置内表面做抛光处理。
上述方案中，所述进气管上设有阀门Ⅰ，连接管上设有阀门Ⅱ，排气管上设有阀门Ⅲ。
上述方案中，所述连接管上还设有T型接口；示踪粒子发生器接入T型接口。
上述方案中，所述观测室两侧和底部设有视窗台阶，视窗台阶上设有观测视窗；观测视窗上设有视窗端盖；
所述视窗台阶与观测视窗的接触面设有密封槽，在密封槽中设有橡胶圈；所述视窗端盖与观测视窗之间设有四氟垫圈。
上述方案中，所述观测室上部设有喷油器适配器、热线风速探头和压力传感器；所述观测室在喷油器适配器处设有台阶，喷油器适配器与观测室壳体连接；喷油器适配器上设有喷油器，喷油器喷嘴伸入观测室，且喷油器产生喷雾入射方向垂直于观测室上表面；
所述热线风速探头位于观测室中央位置，用于检测观测室内的风速；所述压力传感器与观测室壳体内部连通，压力传感器用于检测观测室内的压力。
上述方案中，所述光学测试模块包括热线风速仪、PLC控制器、同步控制器和光学测量系统；
所述热线风速仪与热线风速探头连接；所述PLC控制器分别与热线风速仪、压力传感器以及同步控制器连接；所述同步控制器分别与喷油器、PLC控制器以及光学测量系统连接。
一种横风喷雾测试系统的测试方法，包括如下步骤：
安装喷油器：将喷油器适配器安装在观测室上，将喷油器装入到喷油器适配器中，喷油器触发信号线接入同步控制器，设定触发时间和喷油持续期；
搭建光学测试系统：将光学测试系统通过观测视窗观测观测室内部；将示踪粒子发生器装入T型接口；
连接控制系统：将热线风速仪模拟信号和压力传感器模拟信号接入PLC控制器，PLC控制器触发信号接入同步控制器，在PLC控制器中设定风速和背压；
进行试验：打开阀门Ⅰ，关闭阀门Ⅱ、阀门Ⅲ，启动空气压缩机，待高压储气罐中压力达到设定压力时，关闭阀门Ⅰ，打开阀门Ⅲ，启动示踪粒子发生器，迅速完全打开阀门Ⅱ，待系统自动记录数据，记录数据完成后，关闭阀门Ⅱ，关闭示踪粒子发生器；
试验过程中时刻关注观测视窗，如果观测视窗模糊，关闭阀门Ⅱ，全开阀门Ⅲ，然后清理观测室。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
根据本发明的一个方式，均匀气流产生装置可产生速度场分布均匀的气流，可以有效的模拟发动机燃烧室或柴油发动机尾气处理装置工作过程中横风气流以及背压条件。
根据本发明的一个方式，在观测室中将燃油喷射到横风中，一方面可以测量横风气流对其喷雾宏观结构以及发展的影响；另一方面可以测量喷雾局部液滴粒径和速度分布以及SMD在整个宏观喷雾中的空间分布。
根据本发明的一个方式，本发明提出的横风喷雾测试系统可有效测试气流对喷雾雾化特性的影响，对于实际发动机喷雾模型的验证和改进具有重要的指导价值。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不一定必须具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的效果。
附图说明
图1为本发明一实施方式的所述横风喷雾测试系统示意图。
图2为本发明一实施方式的所述均匀气流产生装置示意图。
图3为本发明一实施方式的所述均匀气流产生装置收缩段剖面曲线图。
图4为本发明一实施方式的所述观测室剖面图。
图5为本发明一实施方式的所述控制系统示意图。
图6为本发明一实施方式的所述观测室横风速度场标定图。
图7为本发明一实施方式的所述观测室压力、风速随时间变化关系标定图。
图8为本发明一实施方式的横风气流作用下喷雾宏观结构图。
图9为本发明一实施方式的横风气流作用下喷雾微观粒径测试图。
图10为本发明一实施方式的横风气流作用下喷雾微观粒径分布图。
图中：1、空气压缩机，2、阀门Ⅰ，3、进气管，4、高压储气罐，5、连接管，6、阀门Ⅱ，7、T型接口，8、均匀气流产生装置，9光学测试模块，10、观测室，11、排气管，12阀门Ⅲ，13、压力表，14、壳体，15、导叶，16、筛网，17、法兰盘，18、观测室壳体，19、喷油器，20、适配器，21、热线风速探头，22、压力传感器，23、视窗，24、预留通孔，25、视窗台阶，26、视窗端盖，27、热线风速仪，28、PLC控制器，29、同步控制器，30、光学测试系统。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
图1所示为所述横风喷雾测试系统的一种较佳实施方式，所述横风喷雾测试系统包括空气压缩机1、高压储气罐4、均匀气流产生装置8、光学测试模块9和观测室10；
所述空气压缩机1通过进气管3与高压储气罐4连接；所述高压储气罐4通过连接管5与均匀气流产生装置8的进气端连接；所述观测室10的进气端与均匀气流产生装置8的出气端连接；所述观测室10的出气端与排气管11连接；所述光学测试模块9与观测室10连接。
所述均匀气流产生装置8包括依次连接的扩散段、整流段和收缩段；
所述扩散段内设有若干均匀排布的导叶15；所述整流段前段设有若干筛网16，筛网16筛孔尺寸从前到后依次减小。
所述均匀气流产生装置8内表面做抛光处理。
所述进气管3上设有阀门Ⅰ2，连接管5上设有阀门Ⅱ6，排气管11上设有阀门Ⅲ12。
所述连接管5上还设有T型接口7；示踪粒子发生器接入T型接口7。
所述观测室10两侧和底部设有视窗台阶25，视窗台阶25上设有观测视窗23；观测视窗23上设有视窗端盖26；
所述视窗台阶25与观测视窗23的接触面设有密封槽，在密封槽中设有橡胶圈；所述视窗端盖26与观测视窗23之间设有四氟垫圈。
所述观测室10上部设有喷油器适配器20、热线风速探头21和压力传感器22；
所述观测室10在喷油器适配器20处设有台阶，喷油器适配器20与观测室壳体18连接；喷油器适配器20上设有喷油器19，喷油器19喷嘴伸入观测室10，且喷油器19产生喷雾入射方向垂直于观测室10上表面；
所述热线风速探头21位于观测室10中央位置，用于检测观测室10内的风速；所述压力
传感器22与观测室壳体18内部连通，压力传感器22用于检测观测室10内的压力。
所述光学测试模块9包括热线风速仪27、PLC控制器28、同步控制器29和光学测量系统30；
所述热线风速仪27与热线风速探头21连接；所述PLC控制器28分别与热线风速仪27、压力传感器22以及同步控制器29连接；所述同步控制器29分别与喷油器19、PLC控制器28以及光学测量系统30连接。
根据本实施例，优选的，空气压缩机1最低配置为功率30HP、排气量3.6m3/min。空气压缩机1搭配高压储气罐4使用，保证输出的气流稳定。
空气压缩机1和配高压储气罐4中间通过进气管3连接，阀门Ⅰ2控制进气管3的开关。优选的，阀门Ⅰ2采用dn40不锈钢二片式重型球阀，流通阻力小、操作简便。
优选的，高压储气罐4最低配置为工作压力1.6MPa，设计温度150℃，容积2m3。同时高压储气罐4配备压力表13，实时显示罐中压力。
根据本实施例，优选的，所述均匀气流产生装置8通过连接管5与高压储气罐4连接，其作用就是将高压储气罐4过来的高压空气整流为均匀的横向气流。阀门Ⅱ6控制连接管5的开关，优选的，阀门Ⅱ6采用dn40不锈钢二片式重型球阀。此外在连接管5上阀门Ⅱ6的后方预留一个T型接口7，用于放入示踪粒子。
如图2所示，所述均匀气流产生装置8包括依次连接的扩散段、整流段和收缩段；扩散段、整流段和收缩段的两端均设有法兰盘17；
所述扩散段内设有多个均匀排布的导叶15，所述整流段前段内设有多个筛网16，筛网16筛孔尺寸从前到后依次减小。空气在到达筛网16之前可以被导叶15引导到更大的区域，经过整流段前段的多个筛网16后形成速度场分布均匀的气流，可以有效的开展气体流动对发动机燃油喷雾雾化特性的影响研究。
所述均匀气流产生装置8内部气流的流动方向如图2中虚线箭头所示。根据本实施例，优选的，均匀气流产生装置8的壳体14材料采用316不锈钢；壳体内腔与气流接触，对气体流动影响较大，应进行表面抛光处理。
根据本实施例，优选的，导叶15数量为4个，所述筛网16数量为4个，筛孔尺寸从前到后分别为20mm×20mm，10mm×10mm，5mm×5mm，2mm×2mm。
收缩段截面的形状曲线对于出口的速度分布非常重要，过渡曲线应足够平滑，以减少湍流。
如图3所示，所述收缩段曲线满足公式：
式中：y为剖面曲线到中心x轴的距离，y0为最大截面半长，y1为最小截面半长，Lc为收缩段长度。
根据本实施例，优选的，收缩段最大截面尺寸为200mm×200mm，最小截面尺寸为100mm×100mm，y0为最大截面半长＝100mm，y1为最小截面半长＝50mm，Lc为收缩段长度＝150mm。根据本实施例，优选的，法兰盘17接触面上加工有密封槽，在密封槽中放置橡胶圈，四周放置四氟垫圈，上紧沿法兰盘17分布的螺栓时，法兰盘17相互挤压后，与橡胶圈和四氟垫圈形成密封面，起到密封作用。
如图4所示，观测室10上部设有喷油器适配器20、热线风速探头21、压力传感器22和预留通孔24；观测室10通过法兰盘17与均匀气流产生装置8连接，装置8产生的均匀横风直接通入到观测室10中。同时观测室10连接排气管12，用于将废气排出。排气管12的开关通过阀门Ⅲ12控制，优选的，阀门Ⅲ12采用dn40不锈钢电动法兰蝶阀，开度可电动精确调节。
根据本实施例，优选的，观测室壳体18采用316不锈钢锻造加工而成，内尺寸为100mm×100mm，设计耐压为2MPa，并且能承受近500K的高温。
根据本实施例，优选的，喷油器适配器20通过螺栓固定在观测室10的上壁。喷油器适配器20的底面与观测室10的内上表面处于同一水平面，各端面接合处均采用台阶式设计，密封圈通过台阶式结构压在接合处，从而保证接合处的密封效果。喷油器适配器20负责固定喷油器19，喷油器19与喷油器适配器20的密封通过喷油器19自带的橡胶圈实现。
不同类型喷油器19需单独设计适配器内腔，最终要达到的效果是：1、保证喷油器适配器20与喷油器19的密封；2、喷油器19产生喷雾的入射方向要垂直于观测室10上表面；3、喷油器19喷嘴露出观测室壳体18上表面3～5mm，即伸入观测室10内3～5mm。优选的，喷油器19采用GDI喷油器，GDI喷油器喷嘴与观测室壳体18上表面的夹角为25°，保证喷出的油束垂直于观测室10上表面。
根据本实施例，优选的，热线风速探头21用于探测观测室10内的风速，优选的，热线风速探头21最低配置为量程0.1m/s～100m/s，分辨率0.01m/s，工作温度0～50℃，响应时间0.01ms。热线风速探头21探头安装在观测室10中央位置，此处湍流作用小，风速更加稳定。压力传感器22通过观测室10上表面的通孔与内腔连接，优选的，压力传感器22最低配置为测量范围-0.1～2MPa，准确度0.25级，响应频率1KHz。优选的，预留通孔24可以安装温度传感器，温度传感器用于检测观测室10内的温度。
根据本实施例，优选的，观测室10两侧和底部设有视窗台阶25，视窗台阶25上设有观测视窗23；观测视窗23上设有视窗端盖26，视窗端盖26通过螺栓与观测室10连接；视窗台阶25可以减少频繁拆装对观测视窗23造成损坏以及降低密封性能。优选的，观测视窗23由Pyrex耐热玻璃加工制成，玻璃适用波段220nm至2500nm(完全覆盖380nm至780nm的可见光波段)，使得光学测量系统光路能够通过窗口。
所述视窗台阶25与观测视窗23的接触面设有密封槽，在密封槽中设有橡胶圈；所述视窗端盖26与观测视窗23之间设有四氟垫圈；防止上紧螺栓时对观测视窗23造成损坏。
如图5所示，光学测试模块9包括热线风速仪27、PLC控制器28、同步控制器29和光学测量系统30；
所述热线风速仪27与热线风速探头21连接；所述PLC控制器28与热线风速仪27、压力传感器22以及同步控制器29连接；所述同步控制器29与喷油器19、PLC控制器28以及光学测量系统30连接。在横风喷雾测试试验中，喷油器19和光学测量系统30的触发需同时满足观测室10内横风风速和环境背压两个给定条件，因此需要将两个信号同步处理，PLC控制器28接收热线风速仪27模拟信号和压力传感器22模拟信号，并转换为数字信号。试验开始前风速和压力参数在PLC控制器28显示屏中显示为待输入状态，试验过程中，通过控制面板输入试验给定的风速和压力条件，只有同时满足这两个参数条件，PLC控制器28才会向同步控制器29发出触发信号。
所述同步控制器29同时连接喷油器19和光学测量系统30，当接收到PLC控制器28的触发信号时，同步控制器29会按照特定时序向喷油器和光学测量系统30发出触发信号。
所述光学测量系统30可以包含多种光学测量技术或测量仪器，例如高速摄影、PIV(particle image velocimetry)粒子图像测速法、粒子显微成像技术、相位多普勒粒子分析仪，获得横风喷雾的宏观结构、速度场以及局部液滴粒径、速度分布和SMD的空间分布等。
本发明所述均匀气流产生装置目的即为观测室10提供均匀稳定的横风场，优选的，采用PIV对该装置的有效性进行了试验验证。测试时示踪粒子选用氧化镁MgO，粒径为微米级，具有良好的跟随特性。示踪粒子发生器接入T型接口7，示踪粒子即可随气流进入观测室10。PIV试验结果如图6所示。图中白色箭头方向即为风速方向，箭头大小代表风速大小，可见除喷嘴附近喷嘴会对横风场产生影响，此为正常现象，不影响喷雾的测量，其余区域速度分布均匀，且平行于观测室10内表面，即垂直于喷雾方向，证明均匀气流产生装置8的有效性。
本发明所述观测室10中风速和环境背压的获得方法为：
将阀门Ⅰ2打开，空气经空气压缩机1加压后存储在高压储气罐4中，达到特定压力P1。此时将阀门Ⅲ12处于部分开放状态，开放度定为K％，关闭状态为0％，全开状态为100％。然后将阀门Ⅱ6迅速全开，观测室中的压力P2会迅速上升，同时也会得到一定的风速V2。由于阀门Ⅲ12的节流作用处于部分开放状态以及入口处高压空气的补充，观测室10中的压力将会缓慢下降至大气压。
如图7所示，以K＝50，P1初始值为0.5MPa为例，按照上述方法得到P1、P2、V2随时间的变化关系，图7a为速度随时间的变化，图7b为压力随时间的变化，图中横坐标为时间，0时刻为打开阀门Ⅱ6的瞬间。P2会瞬间达到0.46MPa左右，此后缓慢下降，到6s左右下降到0.1MPa。V2具有较高的初始值，然后会迅速下降，0.5s左右达到稳定的11m/s，一直持续到3s左右，此后再会缓慢下降。
假设试验需要采集风速11m/s，背压0.26MPa时的数据，只需在PLC控制器28输入这两个参数，试验过程中PLC控制器28会一直采集热线风速仪27、压力传感器22的模拟信号，当打开阀门Ⅱ6之后2s时刻，此时采集的两个信号与手动输入的目标参数吻合，这时会向同步控制器29发出触发信号，然后利用光学测量系统30进行测量。该试验条件下典型的测量结果如图8、图9和图10所示。图8为横风气流作用下喷雾宏观结构图，可见该系统可有效得到特定试验条件下横风喷雾的整体发展结构，横风气流运动对喷雾的宏观发展有较大的影响。图9为横风气流作用下喷雾微观粒径测试图，可见该系统可有效得到特定试验条件下横风喷雾局部清晰微观液滴图像，以及粒径分布如图10所示。
在本发明所述横风喷雾测量系统搭建之后，应首先利用上述方法对P2、V2进行标定，再进行试验。标定过程中调节K和P1的大小，得到不同的P2、V2随时间变化的曲线，正式试验时依据标定曲线灵活选用K值和P1。
实施例2
一种根据实施例1所述的横风喷雾测试系统的测试方法，包括如下步骤：
安装喷油器19：将喷油器适配器20安装在观测室10上，将喷油器19装入到喷油器适配器20中，喷油器19触发信号线接入同步控制器29，设定触发时间和喷油持续期；
搭建光学测试系统30：将光学测试系统30通过观测视窗23观测观测室10内部；将示踪粒子发生器装入T型接口7；
连接控制系统：将热线风速仪27模拟信号和压力传感器22模拟信号接入PLC控制器28，PLC控制器28触发信号接入同步控制器29，在PLC控制器28中设定风速和背压；
进行试验：打开阀门Ⅰ2，关闭阀门Ⅱ6、阀门Ⅲ12，启动空气压缩机1，待高压储气罐4中压力达到设定压力时，关闭阀门Ⅰ2，打开阀门Ⅲ12，启动示踪粒子发生器，迅速完全打开阀门Ⅱ6，待系统自动记录数据，记录数据完成后，关闭阀门Ⅱ6，关闭示踪粒子发生器；
试验过程中时刻关注观测视窗23，如果观测视窗23模糊，关闭阀门Ⅱ6，全开阀门Ⅲ12，然后清理观测室10。
以获得风速11m/s、背压0.26MPa，GDI喷油器喷油脉宽2ms，喷射压力10MPa喷雾发展过程和喷射之后1.5ms速度场为例，横风喷雾测试系统的测试方法为：
1清理观测室10：拆下观测室10三个视窗端盖26，取下观测视窗23，用专用玻璃擦拭纸进行清洁，用酒精清理观测室10内壁，完成后安装恢复。
2安装喷油器19：将GDI喷油器专用的喷油器适配器20安装在观测室10上壁面，将GDI喷油器装入到喷油器适配器20中。GDI喷油器触发信号线接入同步控制器29，触发时间调整为0，喷油持续期调整为2ms。
3搭建光学测试系统30：利用高速摄像机获得喷雾的发展过程，将高速摄像机触发信号线接入同步控制器29，触发时间调整为-100ms，采样持续时间为200ms，采样频率可根据实际需要调整。高速摄像机对准观测室10一侧观测视窗23，镜头与观测室10侧面平行，摄像机图像大小覆盖整个观测视窗23。利用PIV获得喷雾速度场，将激光和CCD相机信号线接入同步控制器29，单次采样，触发时间调整为1.5ms。激光产生的片光源对准观测室10底部观测视窗23正中央，片光源垂直于观测室10下表面。CCD相机对准另一侧观测视窗23，相机图像大小覆盖整个观测视窗23。将示踪粒子发生器装入T型接口7。
4连接控制系统：将热线风速仪27模拟信号和压力传感器22模拟信号接入PLC控制器28，逻辑控制器28触发信号接入同步控制器29。在逻辑控制器28输入面板中输入风速11m/s、背压0.26MPa。
5进行试验：打开阀门Ⅰ2，关闭阀门Ⅱ6、阀门Ⅲ12。启动空气压缩机1，待高压储气罐4中压力达到0.5MPa时，关闭阀门Ⅰ2。打开阀门Ⅲ12，开度为50％。启动示踪粒子发生器，迅速完全打开阀门Ⅱ6，待系统自动记录数据，记录数据完成后，关闭阀门Ⅱ6，关闭示踪粒子发生器。
6重复步骤5，同一工况进行多次重复试验。试验过程中时刻关注观测视窗23，如果观测视窗23模糊，关闭阀门Ⅱ6，全开阀门Ⅲ12，然后清理观测室10。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种横风喷雾测试系统，其特征在于，包括空气压缩机(1)、高压储气罐(4)、均匀气流产生装置(8)、光学测试模块(9)和观测室(10)；
所述空气压缩机(1)通过进气管(3)与高压储气罐(4)连接；所述高压储气罐(4)通过连接管(5)与均匀气流产生装置(8)的进气端连接；所述观测室(10)的进气端与均匀气流产生装置(8)的出气端连接；所述观测室(10)的出气端与排气管(11)连接；所述光学测试模块(9)与观测室(10)连接。
2.根据权利要求1所述的横风喷雾测试系统，其特征在于，所述均匀气流产生装置(8)包括依次连接的扩散段、整流段和收缩段；
所述扩散段内设有若干均匀排布的导叶(15)；所述整流段前段设有若干筛网(16)，筛网(16)筛孔尺寸从前到后依次减小。
3.根据权利要求2所述的横风喷雾测试系统，其特征在于，所述收缩段曲线满足公式：
式中：y为剖面曲线到中心x轴的距离，y0为最大截面半长，y1为最小截面半长，Lc为收缩段长度。
4.根据权利要求1所述的横风喷雾测试系统，其特征在于，所述均匀气流产生装置(8)内表面做抛光处理。
5.根据权利要求1所述的横风喷雾测试系统，其特征在于，所述进气管(3)上设有阀门Ⅰ(2)，连接管(5)上设有阀门Ⅱ(6)，排气管(11)上设有阀门Ⅲ(12)。
6.根据权利要求1所述的横风喷雾测试系统，其特征在于，所述连接管(5)上还设有T型接口(7)；示踪粒子发生器接入T型接口(7)。
7.根据权利要求1所述的横风喷雾测试系统，其特征在于，所述观测室(10)两侧和底部设有视窗台阶(25)，视窗台阶(25)上设有观测视窗(23)；观测视窗(23)上设有视窗端盖(26)；
所述视窗台阶(25)与观测视窗(23)的接触面设有密封槽，在密封槽中设有橡胶圈；所述视窗端盖(26)与观测视窗(23)之间设有四氟垫圈。
8.根据权利要求1所述的横风喷雾测试系统，其特征在于，所述观测室(10)上部设有喷油器适配器(20)、热线风速探头(21)和压力传感器(22)；
所述观测室(10)在喷油器适配器(20)处设有台阶，喷油器适配器(20)与观测室壳体(18)连接；喷油器适配器(20)上设有喷油器(19)，喷油器(19)喷嘴伸入观测室(10)，且喷油器(19)产生喷雾入射方向垂直于观测室(10)上表面；
所述热线风速探头(21)位于观测室(10)中央位置，用于检测观测室(10)内的风速；
所述压力传感器(22)与观测室壳体(18)内部连通，压力传感器(22)用于检测观测室(10)内的压力。
9.根据权利要求1所述的横风喷雾测试系统，其特征在于，所述光学测试模块(9)包括热线风速仪(27)、PLC控制器(28)、同步控制器(29)和光学测量系统(30)；
所述热线风速仪(27)与热线风速探头(21)连接；所述PLC控制器(28)分别与热线风速仪(27)、压力传感器(22)以及同步控制器(29)连接；所述同步控制器(29)分别与喷油器(19)、PLC控制器(28)以及光学测量系统(30)连接。
10.一种根据权利要求1-9任意一项所述的横风喷雾测试系统的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
安装喷油器(19)：将喷油器适配器(20)安装在观测室(10)上，将喷油器(19)装入到喷油器适配器(20)中，喷油器(19)触发信号线接入同步控制器(29)，设定触发时间和喷油持续期；
搭建光学测试系统(30)：将光学测试系统(30)通过观测视窗(23)观测观测室(10)内部；将示踪粒子发生器装入T型接口(7)；
连接控制系统：将热线风速仪(27)模拟信号和压力传感器(22)模拟信号接入PLC控制器(28)，PLC控制器(28)触发信号接入同步控制器(29)，在PLC控制器(28)中设定风速和背压；
进行试验：打开阀门Ⅰ(2)，关闭阀门Ⅱ(6)、阀门Ⅲ(12)，启动空气压缩机(1)，待高压储气罐(4)中压力达到设定压力时，关闭阀门Ⅰ(2)，打开阀门Ⅲ(12)，启动示踪粒子发生器，迅速完全打开阀门Ⅱ(6)，待系统自动记录数据，记录数据完成后，关闭阀门Ⅱ(6)，关闭示踪粒子发生器；
试验过程中时刻关注观测视窗(23)，如果观测视窗(23)模糊，关闭阀门Ⅱ(6)，全开阀门Ⅲ(12)，然后清理观测室(10)。
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