基於piv的混合液體的流場和濃度測量裝置和測量方法
2023-05-07 01:08:11 4
基於piv的混合液體的流場和濃度測量裝置和測量方法
【專利摘要】本發明屬於流體測量【技術領域】，公開了一種基於PIV的混合流體的流場和濃度測量裝置及使用該裝置測量流場或濃度的方法。所述測量裝置包括主水箱、實驗箱體、緩衝罐、儲水箱及PIV系統；主水箱分為A區箱體和B區箱體，分別提供混合管路液體和主管路液體，液體在實驗箱體中混合，通過PIV系統進行流場或濃度的測量。在主水箱和緩衝罐中的水布撒示蹤粒子，可通過PIV系統對混合液體的流場進行測量；在主水箱兩個箱體分別添加螢光粒子配製不同濃度，可通過PIV系統結合LIF系統對混合液體的濃度進行測量。本發明所述測量裝置可以實現在同一裝置中進行混合流場和混合濃度的測量，既可以節約水和示蹤粒子，又可以對流場和濃度進行實時檢測。
【專利說明】基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置和測量方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於流體測量【技術領域】，具體涉及一種基於Piv的混合流體的流場和濃度測量裝置，及使用該裝置測量流場或濃度的方法。
【背景技術】
[0002]目前，測量液體流場的方法有:(I)比託管測速法，採用比託管按照能量守恆定律測量速度，具有結構簡單，使用方便，測量精度高，穩定性好等優點；(2)熱線/熱膜測速法，利用熱平衡原理來測量流體的平均速度和脈動速度，具有慣性小，頻率響應寬，靈敏度高，對流場幹擾小的優點；(3) LDV (Laser Doppler Velocity)雷射都卜勒及相關技術,應用都卜勒效應，利用雷射的高相干性和高能量測量流體或固體流速，具有線性特性與非接觸測量的優點；(4) PIV (Particle Image Velocimetry)技術,又稱粒子圖像測速法,作為一種非接觸式的測量方法，可在同一時刻記錄下整個流場的有關信息，具備單點測量技術的精度和解析度，又能獲得平面流場顯示的整體結構和瞬態圖像。目前採用PIV技術測量流場的比較多，但是均有比較強的針對性，如北京航空航天大學發明的一種葉輪機械內部流場測量方法，專門針對葉輪機械內部流場的測量，專利號為CNl700019A ;在浙江大學石惠嫻的博士論文「循環流化床流動特性PIV測試和數值模擬」中，採用自行構建的PIV系統對循環流化床冷態流場進行了試驗研究，獲得了不同工況下氣固兩相流動特性；Christian Drumm和Mark W在AIChE Journal中公開了一種工業比例轉盤接觸器的數值模擬和PIV測量方法，採用了由CaCl2和水組成的吸盤的光感系統，利用兩相PIV測量方法測量了工業比例轉盤接觸器的局部湍動耗散率。
[0003]另外，國內外有很多種測量溶液濃度的方法。常用的幾種測量濃度方法有以下幾種:(1)滴定法，通過化學分析的方法得到溶液的濃度；(2)比重計測濃度法，通過比重計測量溶液的密度，然後採用換算的方法得到溶液的濃度，是一種間接測量的方法；(3)折射計法，根據光的折射定律測量液體折射率，再由折射率進一步求得液體濃度，該方法簡捷，準確度較高；(4)超聲波測量法，利用溶液中聲波的傳播速度與溶劑的濃度有密切的關係，測量超聲波的聲速，並根據聲速和濃度的關係，測量出溶液的濃度。除上述的方法以外，還可以利用PIV系統結合LIF (Laser Induce Fluorescene，雷射誘導螢光)技術來測量混合液體的濃度，該方法的關鍵在於捕獲螢光和過濾掉被稱為「噪聲源」的激發光，利用在濃度不高時，光吸收現象很弱並且局部濃度由發射螢光來決定的理論，採用下面的公式:
r F
[0004]L ?-—
[0005]根據公式知道，測量溶液的濃度與螢光的強度成正比，從而根據螢光的強度直接得到溶液的濃度。目前PIV系統結合LIF技術的測量方法主要在國外報導比較多，但有較強的針對性。如:日本東京海洋研究所Atsuhide Kitagawa採用PIV和LIF技術測量了垂直管和水平通道中微氣泡的瑞動結構；A.Fujiwara在期刊《Experiments in Fluids》中公開了採用PIV和LIF技術研究單維空間氣泡附近的流動結構和兩維空間中氣泡變形的測量方法。而在國內採用Piv系統結合LIF技術測量濃度的報導比較少。
[0006]目前還沒有見到基於PIV技術的既能測量流場又能測量濃度的裝置及方法的相關報導
【發明內容】
[0007]為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在於提供一種基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置，通過該裝置既可以實現多種液體以不同流量在不同位置混合的流場測量，又可以實現混合液體以不同流量和不同初始濃度在不同位置進行混合後的濃度測量；
[0008]本發明的另一目的在於提供採用上述基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置的測量混合液體流場的方法；
[0009]本發明的再一目的在於提供採用上述基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置的測量混合液體濃度的方法。
[0010]本發明的目的通過下述技術方案實現:
[0011]一種基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置，包括主水箱、實驗箱體、緩衝罐、儲水箱及Piv系統；
[0012]其中，主水箱由隔板分開為A區箱體和B區箱體組成；A區箱體通過管路依次連接第一水泵、混合管路閥門、第一流量計、緩衝罐及實驗箱體；B區箱體通過管路依次連接第二水泵、主管路閥門、第二流量計及實驗箱體；
[0013]實驗箱體與儲水箱通過管路連接；
[0014]儲水箱出水管路分為兩路，分別為循環管路和排水管路；循環管路設置有第一閥門，循環管路連通至主水箱；排水管路設置有第二閥門，排水管路向外部排出；
[0015]所述PIV系統包括雷射發生器、CXD相機、同步器、微型計算機及LIF模塊；
[0016]進一步方案為，B區箱體連通至實驗箱體2的管路的進口位於實驗箱體2的前端位置；
[0017]進一步方案為，所述主水箱的隔板設置有可開關的連通孔；所述連通孔可根據測量目的的需要選擇打開或關閉，當連通孔關閉時，A區箱體與B區箱體互不相通，可存放不同的液體；當連通孔打開時，A區箱體與B區箱體連通，可進行液體的混合；
[0018]進一步方案為，所述緩衝罐設置多個出口，所述實驗箱體上設置對應數量的支管進口，緩衝罐的各個出口分別通過支管路與所述實驗箱體上的支管進口連接，各支管路都設置閥門；
[0019]進一步方案為，所述實驗箱體的各支管進口均勻水平分布，設置在實驗箱體的側壁；
[0020]實驗箱體支管進口的數量，根據測量要求選擇，可選擇3?10個支管進口 ；通過在實驗箱體設置不同的支管進口，結合各支管路的開關，從而實現實驗箱體在不同位置和以不同流量注入液體的控制，可配合進行混合液體的流場測量或濃度測量；
[0021]進一步方案為，所述第一水泵設置變頻控制系統，所述第二水泵設置有變頻控制系統；
[0022]通過變頻控制系統，可控制第一水泵和第二水泵的流量，以控制流入實驗箱體的液體流量；
[0023]進一步方案為，所述實驗箱體採用可視光學材料製成；更進一步方案為，，所述實驗箱體採用有機玻璃材料製成；
[0024]採用可視光學材料，可滿足PIV系統的測量需求；
[0025]進一步方案為，所述儲水箱的出水管道設置第三水泵；設置第三水泵的作用，是為了出水壓力不足的情況下，提升出水壓力，將出水輸送至主水箱或排出裝置外。
[0026]採用上述基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置測量混合液體的流場的方法，包括如下步驟:
[0027](I)在主水箱的A區箱體和B區箱體注入測量液體，然後分別均勻布撒示蹤粒子；所述示蹤粒子的密度與測量液體的密度一致；
[0028](2)在實驗箱體旁邊選取拍攝視角，將PIV系統的雷射發生器放置在實驗箱體的底部，將CCD相機放置在實驗箱體的側面，相對位置呈90度，採用單通道濾光片；
[0029](3)開啟第二水泵將B區箱體中帶有示蹤粒子的測量液體輸送到實驗箱體；開啟第一水泵將A區箱體中帶有示蹤粒子的測量液體輸送到緩衝罐；
[0030](4)通過控制緩衝罐不同支管路閥門的啟閉，將A區箱體的測量液體輸入到實驗箱體中，與注入的B區箱體的測量液體進行混合，形成混合液體；開啟PIV系統，對實驗箱體中需要測量的流場部分進行標定，調整參數設置以得到清晰的流場圖像；當帶有示蹤粒子的液體流經實驗箱體的過程中，對其流場進行拍攝，並採集數據，對採集數據進行分析，得到混合液體的流場的數據參數；
[0031]通過控制緩衝罐不同支管路閥門的啟閉，可得到不同位置和不同流量的測量液體混合的流場；
[0032]所述混合液體的流場的數據參數包括速度矢量、渦量及湍動能；
[0033](5)從實驗箱體流出的混合液體進入儲水箱中，開啟第一閥門，關閉第二閥門，將儲水箱中的混合液體輸送至主水箱中，注入到A區箱體和B區箱體；輸送回主水箱的混合液體，可循環進行上述測量流場的操作。
[0034]採用上述基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置測量混合液體的濃度的方法，包括如下步驟:
[0035](I)在主水箱的A區箱體和B區箱體分別注入不同濃度的測量液體，然後分別加入螢光粒子；
[0036]所述螢光粒子，為
[0037](2)在實驗箱體旁邊選取拍攝視角，將PIV系統的雷射發生器放置在實驗箱體的底部，將CCD相機放置在實驗箱體的側面，相對位置呈90度，採用彩色濾光片；
[0038](3)開啟第二水泵將B區箱體中帶有螢光粒子的測量液體輸送到實驗箱體；開啟第一水泵將A區箱體中帶有螢光粒子的測量液體輸送到緩衝罐；
[0039](4)通過控制緩衝罐不同支管路閥門的啟閉，將A區箱體的測量液體輸入到實驗箱體中，與注入的B區箱體的測量液體進行混合，形成混合液體；開啟PIV系統，對實驗箱體中需要測量的混合區域進行標定，調整參數設置以得到清晰的圖像；當含有螢光粒子的液體流經實驗箱體的過程中，對其混合濃度進行拍攝，並採集數據，對採集數據進行分析，得到混合液體的混合濃度規律曲線；
[0040]通過控制緩衝罐不同支管路閥門的啟閉，可得到不同位置和不同流量的測量液體的混合濃度變化；
[0041](5)從實驗箱體流出的混合液體進入儲水箱中，開啟第二閥門，關閉第一閥門，將儲水箱中的混合液體向外排出。
[0042]採用本發明所述測量裝置，從流場測量方面克服了單點測量、對流場具有幹擾性、不能測量瞬態流場，無法獲得整個流場等缺陷；從測量濃度方面克服了間接測量、準確度不夠，不能測量瞬態濃度，無法獲得整個流場的濃度等缺陷；本發明具有以下優點:
[0043](I)本發明所述測量裝置既能測量混合液體的流場，又能測量混合液體的濃度，具有融合性和多功能性。
[0044](2)本發明所述測量裝置具有靈活性，可以改變流量、位置、濃度，從而實現多種流場和多種濃度的測量。
[0045](3)本發明所述測量裝置能夠實現實時測量，可以移動PIV系統的位置，實現不同位置的混合濃度和混合液體的測量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0046]圖1為本發明所述基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置的結構示意圖。
[0047]圖2為本發明所述基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置中緩衝罐與實驗箱體的多支管路的連接示意圖。
[0048]圖3為測量所得混合液體的部分流場的示意圖。
[0049]圖4為實施例3測量的實驗箱體混合液體的濃度曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0050]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。
[0051]實施例1
[0052]一種基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置，包括主水箱1、實驗箱體2、緩衝罐3、儲水箱4及PIV系統5 ;所述基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置的結構示意圖如圖1所示。
[0053]其中，主水箱I由隔板分開為A區箱體和B區箱體組成；A區箱體通過管路依次連接第一水泵101、混合管路閥門102、第一流量計103、緩衝罐3及實驗箱體2 ;B區箱體通過管路依次連接第二水泵104、主管路閥門105、第二流量計106及實驗箱體2 ；
[0054]實驗箱體2與儲水箱4通過管路連接；
[0055]儲水箱4出水管路分為兩路，分別為循環管路和排水管路；循環管路設置有第一閥門401，循環管路連通至主水箱I ;排水管路設置有第二閥門402，排水管路向外部排出；
[0056]PIV系統5包括雷射發生器501、CXD相機502、同步器503、微型計算機504及LIF模塊505 ；
[0057]進一步方案為，B區箱體連通至實驗箱體2的管路的進口位於實驗箱體2的前端位置；
[0058]進一步方案為，所述主水箱I的隔板設置有可開關的連通孔；所述連通孔可根據測量目的的需要選擇打開或關閉，當連通孔關閉時，A區箱體與B區箱體互不相通，可存放不同的液體；當連通孔打開時，A區箱體與B區箱體連通，可進行液體的混合；
[0059]進一步方案為，所述緩衝罐3設置多個出口，所述實驗箱體2上設置對應數量的支管進口，緩衝罐3的各個出口分別通過支管路與所述實驗箱體2上的支管進口連接，各支管路都設置閥門；
[0060]更進一步方案為，所述實驗箱體2的各支管進口均勻水平分布，設置在實驗箱體2的側壁；
[0061]實驗箱體2支路進口的數量，根據測量要求選擇，可選擇3?10個支路進口 ；通過在實驗箱體2設置不同的支路進口，結合各支管路的開關，從而實現實驗箱體2在不同位置和以不同流量注入液體的控制，可配合進行混合液體的流場測量或濃度測量；
[0062]進一步方案為，所述第一水泵101設置變頻控制系統，所述第二水泵104設置有變頻控制系統；
[0063]通過變頻控制系統，可控制第一水泵101和第二水泵104的流量，以控制流入實驗箱體2的液體流量；
[0064]進一步方案為，所述實驗箱體2採用可視光學材料製成；更進一步方案為，所述實驗箱體2採用PMMA有機玻璃材料製成；採用可視光學材料，可滿足PIV系統的測量需求；
[0065]進一步方案為，所述儲水箱4的出水管道設置第三水泵403 ;設置第三水泵的作用，是為了出水壓力不足的情況下，提升出水壓力，將出水輸送至主水箱或排出裝置外。
[0066]實施例2
[0067]採用本發明所述基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置測量混合液體的流場。
[0068]所述基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置如實施例1所述，具體設備型號及參數如下:
[0069]第一水泵101選用離心泵，型號為IS50-32-200B，揚程為37.5米，流量為10.8m3/h ;第二水泵104選用離心泵，型號為ISW80-200A，揚程為44米，流量為47m3/h ;第三水泵403選用離心泵，型號為IS80-65-125，揚程為20米，流量為50m3/h ;第一流量計103為轉子流量計，量程為20mVh ;第二流量計103型號為LDG-105-050，量程為47m3/h ；A區箱體至實驗箱體2的管路的管徑為公稱直徑DN32 ；B區箱體至實驗箱體2的主管路的管徑公稱直徑為DN80 ;儲水箱4至主水箱I的循環管路的管徑為公稱直徑DN65 ；PIV系統5為香港Marketec技術有限公司的產品，LIF模塊505為DynamicStud1公司的LIF模塊，型號為80S85 ；
[0070]測量混合液體的流場的具體操作為:
[0071](I)在主水箱I的A區箱體和B區箱體注入清水，然後分別均勻布撒聚醯胺示蹤粒子；所述聚醯胺示蹤粒子的密度為1.0X 103kg/m3，與清水的密度相同，直徑為50 μ m ;
[0072](2)在實驗箱體旁邊選取拍攝視角，將PIV系統5的雷射發生器501放置在實驗箱體2的底部，將CXD相機502放置在實驗箱體2的側面，相對位置呈90度，採用單通道濾光片;
[0073](3)開啟第二水泵104將B區箱體中帶有聚醯胺示蹤粒子的液體輸送到實驗箱體2，B區箱體連通至實驗箱體2的管路的進口位於實驗箱體2的前端位置；開啟第一水泵101將A區箱體中帶有聚醯胺示蹤粒子的液體輸送到緩衝罐3 ;結合第一流量計103和第二流量計106，分別通過變頻控制系統對第一水泵及第二水泵進行變頻控制調節輸出流量，將第一水泵的輸出流量調到5m3/h，將第二水泵的輸出流量調到35m3/h ；
[0074](4)緩衝罐3與實驗箱體2之間有7個支管路連接，每根支管路設有I個閥門，連接示意圖如圖2所示，實驗箱體2中的支管路進口水平向均勻排布，其中第四根支管路的進口居於實驗箱體的中段位置；首先只打開最中間的支管路(即第四根支管路)的閥門，其餘支管路閥門關閉，測量在實驗箱體2的中間位置注入液體後的混合液體的流場變化；
[0075]開啟PIV系統，對實驗箱體中需要測量的流場部分進行標定，調整測量的像素和兩幀相片的時間間隔以及CCD相機的光圈等參數設置以得到清晰的流場圖像；當帶有示蹤粒子的液體流經實驗箱體2的過程中，對其流場進行拍攝，並通過PIV系統5的數據採集卡採集數據；利用PIV系統中微型計算機的Dynamic Stud1軟體對採集數據進行分析，從而得到混合液體的流場的速度矢量、渦量及湍動能等參數；測量所得的部分流場示意圖如圖3所示；
[0076]根據測量目的，分別啟閉其餘支管路的閥門，重複該步驟操作，以測量在實驗箱體2的其它位置注入液體後的流場變化，
[0077](6)從實驗箱體流出的混合液體進入儲水箱中，開啟第一閥門，關閉第二閥門，將儲水箱中的混合液體輸送至主水箱中，注入到A區箱體和B區箱體；輸送回主水箱的混合液體，可循環進行上述測量流場的操作。
[0078]實施例3
[0079]採用本發明所述基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置測量0.3%的紙漿和I %的紙漿進行混合後的濃度規律。
[0080]所述基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置如實施例1所述，具體設備型號及參數如下:
[0081]第一水泵101選用離心泵，型號為IS50-32-200B，揚程為37.5米，流量為10.8m3/h ;第二水泵104選用離心泵，型號為ISW80-200A，揚程為44米，流量為47m3/h ;第三水泵403選用離心泵，型號為IS80-65-125，揚程為20米，流量為50m3/h ;第一流量計103為轉子流量計，量程為20mVh ;第二流量計103型號為LDG-105-050，量程為47m3/h ；A區箱體至實驗箱體2的管路的管徑為公稱直徑DN32 ；B區箱體至實驗箱體2的主管路的管徑公稱直徑為DN80 ;儲水箱4至主水箱I的循環管路的管徑為公稱直徑DN65 ；PIV系統5為香港Marketec技術有限公司的產品，LIF模塊505為DynamicStud1公司的LIF模塊，型號為80S85 ；
[0082]測量混合紙漿的濃度規律的具體操作為:
[0083](I)在主水箱I的A區箱體和B區箱體注入清水，然後分別均勻調配螢光劑羅丹明溶液，在A區箱體中配比0.3%的羅丹明溶液，在B區箱體中配比1.0%的羅丹明溶液；
[0084](2)在實驗箱體旁邊選取拍攝視角，將PIV系統5的雷射發生器501放置在實驗箱體2的底部，將CCD相機502放置在實驗箱體2的側面，相對位置呈90度，採用彩色濾光片;
[0085](3)開啟第二水泵104將B區箱體中I %的羅丹明溶液輸送到實驗箱體2，B區箱體連通至實驗箱體2的管路的進口位於實驗箱體2的前段位置；開啟第一水泵101將A區箱體中中0.3%的羅丹明溶液輸送到緩衝罐3 ;結合第一流量計103和第二流量計106，分別通過變頻控制系統對第一水泵及第二水泵進行變頻控制調節輸出流量，將第一水泵的輸出流量調到5m3/h，將第二水泵的輸出流量調到35m3/h ；
[0086](4)緩衝罐3與實驗箱體2之間有7個支管路連接，每根支管路設有I個閥門，連接示意圖如圖2所示，實驗箱體2中的支管路進口水平向均勻排布，其中第四根支管路的進口居於實驗箱體的中段位置；首先只打開最中間的支管路(即第四根支管路)的閥門，其餘支管路閥門關閉，測量在實驗箱體2的中間位置注入液體後的混合濃度變化；
[0087]開啟PIV系統，對實驗箱體中需要測量的混合區域進行標定，調整測量的像素和兩幀相片的時間間隔以及CCD相機的光圈等參數設置以得到清晰的圖像；當含有羅丹明的液體流經實驗箱體的過程中，對其混合濃度進行拍攝，並通過PIV系統5的數據採集卡採集數據；利用PIV系統中微型計算機的DynamicStud1軟體對採集數據進行分析，從而得到混合液體的混合濃度的規律曲線；測量的實驗箱體2的濃度曲線示意圖如圖4所示；
[0088]根據測量目的，分別啟閉其餘支管路的閥門，重複該步驟操作，以測量在實驗箱體2的其它位置注入液體後的混合濃度變化；
[0089](6)從實驗箱體2流出的混合液體進入儲水箱4中，開啟第二閥門，關閉第一閥門，將儲水箱中的混合液體向外排出。
[0090]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置，其特徵在於:包括主水箱、實驗箱體、緩衝罐、儲水箱及PIV系統；主水箱由隔板分開為A區箱體和B區箱體組成；A區箱體通過管路依次連接第一水泵、混合管路閥門、第一流量計、緩衝罐及實驗箱體；B區箱體通過管路依次連接第二水泵、主管路閥門、第二流量計及實驗箱體；實驗箱體與儲水箱通過管路連接；儲水箱出水管路分為兩路，分別為循環管路和排水管路；循環管路設置有第一閥門，循環管路連通至主水箱；排水管路設置有第二閥門，排水管路向外部排出。
2.根據權利要求1所述的一種基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置，其特徵在於:所述PIV系統包括雷射發生器、CXD相機、同步器、微型計算機及LIF模塊。
3.根據權利要求1所述的一種基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置，其特徵在於:B區箱體連通至實驗箱體2的管路的進口位於實驗箱體2的前端位置。
4.根據權利要求1所述的一種基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置，其特徵在於:所述主水箱的隔板設置有可開關的連通孔。
5.根據權利要求1所述的一種基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置，其特徵在於:所述緩衝罐設置多個出口，所述實驗箱體上設置對應數量的支管進口，緩衝罐的各個出口分別通過支管路與所述實驗箱體上的支管進口連接，各支管路都設置閥門。
6.根據權利要求5所述的一種基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置，其特徵在於:所述實驗箱體的各支管進口均勻水平分布，設置在實驗箱體的側壁。
7.根據權利要求1所述的一種基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置，其特徵在於:所述第一水泵設置變頻控制系統，所述第二水泵設置有變頻控制系統。
8.根據權利要求1所述的一種基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置，其特徵在於:所述實驗箱體採用可視光學材料製成。
9.一種採用權利要求1?8任一項所述的基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置測量混合液體的流場的方法，其特徵在於包括如下步驟: (1)在主水箱的A區箱體和B區箱體注入測量液體，然後分別均勻布撒示蹤粒子；所述示蹤粒子的密度與測量液體的密度一致； (2)在實驗箱體旁邊選取拍攝視角，將PIV系統的雷射發生器放置在實驗箱體的底部，將CCD相機放置在實驗箱體的側面，相對位置呈90度，採用單通道濾光片； (3)開啟第二水泵將B區箱體中帶有示蹤粒子的測量液體輸送到實驗箱體；開啟第一水泵將A區箱體中帶有示蹤粒子的測量液體輸送到緩衝罐； (4)通過控制緩衝罐不同支管路閥門的啟閉，將A區箱體的測量液體輸入到實驗箱體中，與注入的B區箱體的測量液體進行混合，形成混合液體；開啟PIV系統，對實驗箱體中需要測量的流場部分進行標定，調整參數設置以得到清晰的流場圖像；當帶有示蹤粒子的液體流經實驗箱體的過程中，對其流場進行拍攝，並採集數據，對採集數據進行分析，得到混合液體的流場的數據參數； (5)從實驗箱體流出的混合液體進入儲水箱中，開啟第一閥門，關閉第二閥門，將儲水箱中的混合液體輸送至主水箱中，注入到A區箱體和B區箱體；輸送回主水箱的混合液體，可循環進行上述測量流場的操作。
10.一種採用權利要求1?8任一項所述的基於PIV的混合液體的流場和濃度測量裝置測量混合液體的濃度的方法，其特徵在於包括如下步驟: (1)在主水箱的A區箱體和B區箱體分別注入不同濃度的測量液體，然後分別加入螢光粒子； (2)在實驗箱體旁邊選取拍攝視角，將PIV系統的雷射發生器放置在實驗箱體的底部，將CCD相機放置在實驗箱體的側面，相對位置呈90度，採用彩色濾光片； (3)開啟第二水泵將B區箱體中帶有螢光粒子的測量液體輸送到實驗箱體；開啟第一水泵將A區箱體中帶有螢光粒子的測量液體輸送到緩衝罐； (4)通過控制緩衝罐不同支管路閥門的啟閉，將A區箱體的測量液體輸入到實驗箱體中，與注入的B區箱體的測量液體進行混合，形成混合液體；開啟PIV系統，對實驗箱體中需要測量的混合區域進行標定，調整參數設置以得到清晰的圖像；當含有螢光粒子的液體流經實驗箱體的過程中，對其混合濃度進行拍攝，並採集數據，對採集數據進行分析，得到混合液體的混合濃度規律曲線； (5)從實驗箱體流出的混合液體進入儲水箱中，開啟第二閥門，關閉第一閥門，將儲水箱中的混合液體向外排出。
【文檔編號】G01M10/00GK104316291SQ201410525339
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月8日 優先權日:2014年10月8日
【發明者】曾勁松, 黃煌, 喻迪, 馮鬱成, 姜新春 申請人:華南理工大學