CN1519565A - 气压式粒子发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气压式粒子发生器，它包括一个储液罐，在储液罐上面设有盖体，储液罐与盖体之间设有高压密封圈，至少一个导管穿过盖体而进入到储液罐内，进入储液罐内的导管的前端设有喷嘴，在盖体外侧的导管通过一个连接头而连接一个气流输送管，在该气流输送管是依次设置有进气开关阀、过滤器、入口压力表、进气调压阀和气源压力表，气流输送管最终是连接到高压气源；在盖体上设置一个粒子流出口阀和粒子流出导管，在盖体上还设有一个可测定粒子流流出时压力的出口压力表。该发生器可控制粒子的平均直径，并且可调粒子的数量和浓度，可调粒子流的流量，该发生器具有较高的控压精度，保证所生成的粒子质量。

Description

气压式粒子发生器
技术领域
本发明涉及一种粒子发生器，尤其是涉及一种气压式粒子发生器。
背景技术
在运用LDV、PIV等激光测量技术进行流动测量时，成功的示踪粒子产生与散播是获得理想测量结果的保障，也是制约这类激光测量技术应用的限制条件之一。为了能准确测量高速流动、湍流和分离流等复杂流动，示踪粒子必须具备：良好的跟随性；对所用激光有较高的散射率；而且在测量区域内散播的示踪粒子浓度必须恰当。因此示踪粒子从产生到散播都必须精心设计。
示踪粒子的跟随性主要取决于粒子的直径，粒子的浓度和形状等参数也有一定的影响。通过对粒子跟随性的分析，结果表明：较大的粒子在强加速流中存在明显的滞后；为了较好地跟踪高速流动，示踪粒子直径应在0.5μm左右。
为此，作为控制粒子的大小和数量浓度的仪器装置是至关重要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种气压式粒子发生器，该发生器可控制粒子的平均直径，并且可调粒子的数量和浓度，可调粒子流的流量，该发生器具有较高的控压精度，保证所生成的粒子质量。
本发明的气压式粒子发生器是根据PIV测量对示踪粒子的要求，结合跨超音速风洞的实验条件而设计而成，其既能应用于低速风洞，又能应用于跨超音速风洞中PIV、LDV等激光测速仪使用，并可从低速到跨音速(具有激波，膨胀波系的)的气流全流场，PIV测量。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的，本发明的气压式粒子发生器包括一个储液罐，在储液罐上面设有一个与其紧密配合的盖体，储液罐与盖体之间设有高压密封圈，至少一个导管穿过盖体而进入到储液罐内，进入储液罐内的导管的前端设置有微缝式音速喷嘴，在盖体外侧的导管通过一个连接头而连接一个气流输送管，在该气流输送管是依次设置有进气开关阀、过滤器、入口压力表、进气调压阀和气源压力表，气流输送管最终是连接到高压气源；在盖体上设置一个粒子流出口阀，在该粒子流出口阀连接一粒子流出导管，在盖体上还设有一个可测定粒子流流出时压力的出口压力表。
所述的穿过盖体而进入到储液罐内的导管的数量可设定为1-5个。
所述的微缝式音速喷嘴是这样构成的，它是通过在普通的管道出口加一个横向挡板盖在管道出口的横截面上，保留挡板与管道出口之间的距离形成高压气流的出口缝隙，通过调节这个缝隙的大小来调节产生不同粒径的油滴颗粒。
气压式粒子发生器工作原理如下：
气压式粒子发生器的工作过程是，高压气流进入音速微喷嘴，从喷嘴中出来的高速气流冲击、雾化物料(待雾化液体)，在储液罐中形成粒子，并与空气混合均匀后输出。
粒子发生器具有较高的控压精度，从而保证所生成的粒子质量，为提高其工作可靠性，还设置了液位报警，另外对高压气流流量也能初步控制。
本气压式粒子发生器的特点如下：
1)粒子的大小和数量浓度可调
2)可连续、稳定、均匀地发生粒子，粒子流的流量可调。
3)可更换物料，且物料种类繁多(包括采用食用植物油)
4)对人体无害，对环境无污染。
5)对设备污染小。
6)良好的经济性。
粒子的大小和数量浓度受下列因素影响：物料、进口高压气流压力(高压气流入口压力P1可为0.1-1.0Mpa)、储液罐中压力(储液罐的气压P2应至少满足P1-P2＞0.1Mpa)和缝式微喷嘴的狭缝的宽度。粒子发生器的粒子平均直径可控制出0.5μ-10.5μ变化。
附图说明
图1为气压式粒子发生器的工作原理图；
图2为气压式粒子发生器的一个实施例的示意图；
图3为气压式粒子发生器的另一个实施例的示意图。
具体实施方式
下面结合附图所给出的实施例进一步描述本发明的结构，使之对其有更加清楚地了解。
首先参看附图1，气压式粒子发生器的工作原理如图1所示，高压气流进入音速微喷嘴，从喷嘴中出来的高速气流冲击、雾化物料(待雾化液体)，在储液罐中形成粒子，并与空气混合均匀后输出。
参看图2，气压式粒子发生器包括一个储液罐M，在储液罐M上面设有一个与其紧密配合的盖体N，储液罐M与盖体N之间设有高压密封圈I，至少一个导管P穿过盖体N而进入到储液罐M内，进入储液罐M内的导管P的前端设置有微缝式音速喷嘴F，在盖体N外侧的导管P通过一个连接头E而连接一个气流输送管L，在该气流输送管L上依次设置有进气开关阀K、过滤器C、入口压力表D1、进气调压阀B和气源压力表D0，气流输送管L最终是连接到高压气源A；在盖体N上设置一个粒子流出口阀G，该粒子流出口阀G连接一粒子流出导管R，在盖体N上还设有一个可测定粒子流流出时压力的出口压力表D2，粒子流从所示的流出导管R流出(见H所标识的方向)。
图3示出了气压式粒子发生器的另一实施例，该实施例与图2所示的实施例的区别是所述的穿过盖体而进入到储液罐内的导管的数量可设定为5个，图中仅示出了3个。
储液罐M采用不锈钢制罐体，储液罐M中注入一定量的植物油(没过高压气流喷嘴)，上层预留一定的空间(设有空气)，高压气体通过入口流量调压B阀进入储液罐M，经过高压气流喷嘴F时，由于喷嘴F处于油的液面下，因此喷嘴F周围的油在高速气流的带动下被雾化成非常小的油滴颗粒，这些颗粒随着高速气流进入储液罐M的上层空间中，最后经过出口流量阀门G进入流场。高压气流喷嘴F是产生雾化油滴的部件，它是通过在普通的管道出口加一个横向挡板盖在管道出口的横截面上，保留挡板与管道出口之间的距离就是高压气流的出口缝隙，通过调节这个缝隙的大小来调节产生不同粒径的油滴颗粒。高压气流的入口压力范围在0.1-1.0Mpa可调，高压喷嘴缝隙可调，使用这种喷嘴产生的最小油滴直径可以调节控制，小颗粒油滴在流场中的跟随性已经在测量M＝1.5(速度500米/秒)存在激波胀波的流场测量中验证。此外，采用多个高压喷嘴F，粒子流的浓度可调，粒子流的流量可调。

Claims (3)

1、一种气压式粒子发生器，其特征在于它包括一个储液罐，在储液罐上面设有一个与其紧密配合的盖体，储液罐与盖体之间设有高压密封圈，至少一个导管穿过盖体而进入到储液罐内，进入储液罐内的导管的前端设置有微缝式音速喷嘴，在盖体外侧的导管通过一个连接头而连接一个气流输送管，在该气流输送管是依次设置有进气开关阀、过滤器、入口压力表、进气调压阀和气源压力表，气流输送管最终是连接到高压气源；在盖体上设置一个粒子流出口阀，在该粒子流出口阀连接一粒子流出导管，在盖体上还设有一个可测定粒子流流出时压力的出口压力表。
2、根据权利要求1所述的气压式粒子发生器，其特征在于所述的穿过盖体而进入到储液罐内的导管的数量可设定为1-5个
3、根据权利要求1所述的气压式粒子发生器，其特征在于所述的微缝式音速喷嘴是这样构成的，它是通过在普通的管道出口加一个横向挡板盖在管道出口的横截面上，保留挡板与管道出口之间的距离形成高压气流的出口缝隙，通过调节这个缝隙的大小来调节产生不同粒径的油滴颗粒。
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