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熒光粒子、高通濾鏡在PIV氣液兩相流試驗(yàn)中的應(yīng)用

北廷測量技術(shù)（北京）有限公司

試驗(yàn)背景：在氣液兩相流動中，氣泡的存在會經(jīng)常干擾流場的測量，甚至導(dǎo)致液相速度場的測量出錯。

原因：氣泡直徑經(jīng)常在mm量級，并存在水汽界面，導(dǎo)致激光照射上的反射光強(qiáng)度，和um量級的示蹤粒子散射光強(qiáng)度相比，至少大一個數(shù)量級以上，這樣氣泡周圍的示蹤粒子圖像*被氣泡散射光遮擋住。PIV拍攝的圖像及其軟件分析的速度矢量，實(shí)際上只是氣泡的速度矢量。

解決方法：熒光粒子配合高通濾鏡，消除氣泡的反射光

試驗(yàn)設(shè)備：

Evergreen 脈沖激光器、德國PCO Edge 16位 5.6M分辨率雙曝光PIV相機(jī)

同步器、100065 熒光粒子、610070窄帶濾波鏡

610072高通濾鏡

PIVView后處理軟件

試驗(yàn)?zāi)Ｐ停?/span>

    600mm(長)*350mm（寬）*400mm（高）玻璃缸，裝約60升水

    小型濾清泵一臺

 泵循環(huán)抽水從高處進(jìn)入水面，帶入氣泡進(jìn)入玻璃缸，高度越高，流速越高，氣泡越多

試驗(yàn)過程：

試驗(yàn)做兩組對比試驗(yàn)，工況相同：

*為不加濾鏡，示蹤粒子為普通PSP示蹤粒子

第二次為加上高通濾鏡，示蹤粒子為熒光粒子

                              試驗(yàn)現(xiàn)場照片

試驗(yàn)結(jié)果：

PSP示蹤粒子和氣泡

熒光粒子加高通濾鏡

   *試驗(yàn)中，加入的是普通的PSP示蹤粒子，相機(jī)鏡頭前面只增加了532nm窄帶濾波鏡。右上角亮度明顯是氣泡的圖像和模型的激光反射光

   第二次試驗(yàn)中，加入的是熒光粒子，在相機(jī)鏡頭前增加了高通濾鏡，消除了氣泡和模型的發(fā)射光，只能得到熒光粒子的圖像。

PSP示蹤粒子和氣泡速度場，結(jié)果圖一

熒光粒子速度場，結(jié)果圖二

分析：

     結(jié)果圖一中，在右上角部分計(jì)算得到的速度場應(yīng)該是壞點(diǎn)，這是因?yàn)槟Ｐ头垂庹粘傻?。主流區(qū)域，主要流動向下，但是存在一部分向上的流動，這是由于氣泡向上運(yùn)動導(dǎo)致，和我們在實(shí)際觀察到氣泡進(jìn)入液面一段距離以后，開始向上運(yùn)動一致。所以，實(shí)際上，這幅速度場圖像表征的是氣泡和示蹤粒子的運(yùn)動結(jié)合。

結(jié)果圖二中，消除了氣泡的影響，而且模型的反射光也消除了，這樣得到速度場結(jié)果就是真實(shí)反應(yīng)液體流場的運(yùn)動。

結(jié)論：

     采用熒光粒子和高通濾鏡，可以很好消除氣相對于液相測量的干擾，得到準(zhǔn)確的液相流場。