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荧光粒子、高通滤镜在PIV气液两相流试验中的应用

  • 更新日期:2020-04-21      浏览次数:315
    • 荧光粒子、高通滤镜在PIV气液两相流试验中的应用

      北廷测量技术(北京)有限公司

       

      试验背景:在气液两相流动中,气泡的存在会经常干扰流场的测量,甚至导致液相速度场的测量出错。

       

      原因:气泡直径经常在mm量级,并存在水汽界面,导致激光照射上的反射光强度,和um量级的示踪粒子散射光强度相比,至少大一个数量级以上,这样气泡周围的示踪粒子图像完全被气泡散射光遮挡住。PIV拍摄的图像及其软件分析的速度矢量,实际上只是气泡的速度矢量。

       

      解决方法:荧光粒子配合高通滤镜,消除气泡的反射光

       

      试验设备:

      Evergreen 脉冲激光器、德国PCO Edge 16位 5.6M分辨率双曝光PIV相机

      同步器、100065 荧光粒子、610070窄带滤波镜

      610072高通滤镜

      PIVView后处理软件

       

      试验模型:

          600mm(长)*350mm(宽)*400mm(高)玻璃缸,装约60升水

          小型滤清泵一台

       泵循环抽水从高处进入水面,带入气泡进入玻璃缸,高度越高,流速越高,气泡越多

       

      试验过程:

      试验做两组对比试验,工况相同:

      *为不加滤镜,示踪粒子为普通PSP示踪粒子

      第二次为加上高通滤镜,示踪粒子为荧光粒子

       

                                    试验现场照片

      试验结果:

       

      PSP示踪粒子和气泡

       

       

      荧光粒子加高通滤镜

       

       

         *试验中,加入的是普通的PSP示踪粒子,相机镜头前面只增加了532nm窄带滤波镜。右上角亮度明显是气泡的图像和模型的激光反射光

         第二次试验中,加入的是荧光粒子,在相机镜头前增加了高通滤镜,消除了气泡和模型的发射光,只能得到荧光粒子的图像。

       

       

       

       

      PSP示踪粒子和气泡速度场,结果图一

       

      荧光粒子速度场,结果图二

      分析:

           结果图一中,在右上角部分计算得到的速度场应该是坏点,这是因为模型反光照成的。主流区域,主要流动向下,但是存在一部分向上的流动,这是由于气泡向上运动导致,和我们在实际观察到气泡进入液面一段距离以后,开始向上运动一致。所以,实际上,这幅速度场图像表征的是气泡和示踪粒子的运动结合。

      结果图二中,消除了气泡的影响,而且模型的反射光也消除了,这样得到速度场结果就是真实反应液体流场的运动。

       

      结论:

           采用荧光粒子和高通滤镜,可以很好消除气相对于液相测量的干扰,得到准确的液相流场。

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