一種大流量固態(tài)粒子播放器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于大型流場(chǎng)PIV(粒子圖像測(cè)速)試驗(yàn)粒子播放技術(shù)，具體涉及一種 用于大型流場(chǎng)PIV試驗(yàn)的大流量固態(tài)粒子播放器。
【背景技術(shù)】
[0002] 粒子發(fā)生器的性能直接影響到粒子的跟隨性、濃度等參數(shù)是否合適，是PIV試驗(yàn)成 功的關(guān)鍵。小型粒子發(fā)生器在小型試驗(yàn)臺(tái)得到很好的使用，但在葉柵風(fēng)洞、壓氣機(jī)等較大型 試驗(yàn)器上進(jìn)行PIV流場(chǎng)試驗(yàn)，其較少的粒子生成量就難以滿足需求了，對(duì)大流量粒子發(fā)生器 的需求顯得迫在眉睫。
[0003] 國(guó)外PIV系統(tǒng)生產(chǎn)廠家也出售大流量液態(tài)粒子播放器，但播放器及其配套的液態(tài) 粒子價(jià)格昂貴。
[0004] 國(guó)內(nèi)有大流量液態(tài)粒子播放器發(fā)明，但效果好的大流量固態(tài)粒子播放器幾乎沒(méi) 有，這也制約了大流量流場(chǎng)PIV測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。
[0005] 大型跨音速流場(chǎng)PIV試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)液態(tài)粒子散射性較差，且與反射擬制涂料互融，嚴(yán) 重污染視窗，無(wú)法獲得滿意的結(jié)果，為滿足大型跨音速流場(chǎng)PIV試驗(yàn)需要，需發(fā)明一種大流 量固態(tài)粒子播放器。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的目的是:提供一種設(shè)計(jì)巧妙、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、成本低廉、粒子生 成流量大、粒子濃度適中的固態(tài)粒子播放器。
[0007] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：
[0008] -種大流量固態(tài)粒子播放器，其特征在于，包括圓筒（1)、上蓋板(2)、排氣管（3)、 噴嘴(4)、下蓋板(5)、六角薄螺母(6)、彈簧墊圈（7);其中，圓筒（1)、上蓋板(2)和下蓋板(5) 構(gòu)成圓筒形立體空間，作為固態(tài)粒子容器，蓋板(2)(5)直徑與圓筒（1)高度的比值在0.55~ 0.6之間；噴嘴(4)設(shè)置在圓筒（1)側(cè)壁上，貫穿側(cè)壁，將高壓空氣引入圓筒形立體空間內(nèi)，噴 嘴（4)采用用φ 18X2至φ 22X2的不銹鋼管車削成形，后進(jìn)行彎折，保證彎折半徑R為 24mm，管壁應(yīng)力集中處無(wú)裂紋，管道無(wú)收縮，噴嘴(4)與圓筒（1)側(cè)壁通過(guò)焊接固定，噴嘴(4) 出氣口朝向水平位置，噴嘴(4)中心至上蓋板(2)的距離與圓筒（1)高度的比值在0.25~0.3 之間;排氣管(3)設(shè)置在上蓋板(2)中心位置，貫穿上蓋板(2)，通過(guò)六角薄螺母(6)和彈簧墊 圈（7)實(shí)現(xiàn)插入深度調(diào)節(jié)及密封，負(fù)責(zé)將圓筒形立體空間內(nèi)生成的粒子流排出。
[0009] 本發(fā)明利用流化法機(jī)理，將高壓空氣噴入到含有二氧化鈦微小固體粉末的容器 里，噴嘴(4)設(shè)計(jì)、容器形狀設(shè)計(jì)、噴嘴(4)固定方式都為了在容器內(nèi)部形成龍卷風(fēng)效應(yīng)，高 壓氣體經(jīng)噴嘴的彎曲結(jié)構(gòu)導(dǎo)入播放器中，并不直接作用于固態(tài)粒子，而是順著筒壁形成小 型龍卷風(fēng)，使固體粉末顆粒被龍卷風(fēng)卷起，并與氣流充分摻混，獲得連續(xù)動(dòng)能，隨氣流流出 容器，形成固態(tài)示蹤粒子流。
[0010] 技術(shù)效果
[0011]本發(fā)明為Piv流場(chǎng)測(cè)量提供了有力的技術(shù)支持。本發(fā)明的所有部件均自行配置、制 造，完全實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。原材料購(gòu)置方便，研發(fā)、使用成本低，固態(tài)粒子幾十元一斤，鋼板及 鋼管成本僅需百元左右。國(guó)外的大流量液態(tài)粒子播放器售價(jià)為一萬(wàn)多歐元，折合人民幣八 萬(wàn)元，是本發(fā)明價(jià)格的400倍以上，而液態(tài)粒子散射性較差，且與反射擬制涂料互融，嚴(yán)重污 染視窗，不適用于大型跨音速流場(chǎng)PIV試驗(yàn)。本發(fā)明選用的固態(tài)粒子粒徑達(dá)微米級(jí)，跟隨性 好，價(jià)格便宜，本發(fā)明設(shè)計(jì)利用龍卷風(fēng)原理，使固體粉末顆粒獲得足夠動(dòng)能，粒子與氣流充 分均勻摻混。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證粒子播放效果好，得到了滿意的大型跨音速流場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果。本發(fā)明 設(shè)計(jì)巧妙、成本低廉、效果顯著，具有較大的實(shí)用性及經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型一種大流量固態(tài)粒子播放器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是圖1的A-A剖視圖（噴嘴橫截面）；
[0014] 其中，1-圓筒、2-上蓋板、3-排氣管、4-噴嘴、5-下蓋板、6-六角薄螺母、7-彈簧墊 圈。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖，通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：
[0016] 請(qǐng)參閱圖1，圖1是本實(shí)用新型一種大流量固態(tài)粒子播放器的結(jié)構(gòu)示意圖（所有相 關(guān)尺寸均根據(jù)所需粒子流量調(diào)整）。本實(shí)用新型一種大流量固態(tài)粒子播放器的圓筒形密閉 立體空間結(jié)構(gòu)由圓筒（1 )、上蓋板(2 )、下蓋板(5)三部分構(gòu)成，材料為鐵皮，厚度在2mm至4mm 之間，容積越大，選用鐵皮厚度越厚，圓筒（1)與上蓋板(2)、下蓋板(5)通過(guò)焊接，形成密閉 容器。上、下蓋板(2)(5)的直徑與圓筒（1)高度的比值在0.55~0.6之間，上、下蓋板(2)(5) 為圓形，尺寸φ 200至φ 350,圓筒（1)由鋼板卷制成形，連接處用氬弧焊焊接，圓筒（1)外 徑與上、下蓋板(2) (5)直徑一致，圓筒（1)高度350mm至600mm。距圓筒（1)頂部IOOmm至150mm 設(shè)計(jì)一個(gè)圓孔，圓孔直徑:φ 18.至φ:22之間，用來(lái)安裝噴嘴（4)。噴嘴（4)用φ 18X2至 φ 22 X 2的不銹鋼管車削成形，后進(jìn)行彎折，彎折時(shí)必須保證彎折半徑R24mm，管壁應(yīng)力集 中處無(wú)裂紋，管道無(wú)收縮，噴嘴(4)與圓筒（1)通過(guò)焊接固定，噴嘴(4)中心至上蓋板(2)的距 離與圓筒（1)高度的比值在0.25~0.3之間。上蓋板(2)中央有一個(gè)螺紋孔，孔徑M18至M22， 用于安裝排氣管(3)，排氣管(3)采用螺紋形式，裝粒子時(shí)可將其拆下，利用漏斗將固態(tài)粒子 從螺紋孔處裝入。排氣管（3)長(zhǎng)200mm至400mm，管外徑M18至M22,管內(nèi)徑φ 14至（p 17P排 氣管(3)與上蓋板(2)之間的六角薄螺母(6)和彈簧墊圈（7)有調(diào)節(jié)排氣管(3)插入深度及密 封作用。粒子播放器所有焊縫均采用氬弧焊，焊后打光焊縫，保持外形。
[0017] 請(qǐng)參閱圖2,圖2是圖1的噴嘴截面A-A剖視圖。噴嘴(4)穿過(guò)圓筒（1)筒壁，伸入容器 內(nèi)部，噴嘴(4)出氣口朝向水平方向，噴嘴(4)筒外部分的突起結(jié)構(gòu)是為了高壓氣源出氣口 的塑料氣管更緊密地連接到噴嘴(4)上。噴嘴(4)設(shè)計(jì)、容器圓筒形設(shè)計(jì)、噴嘴(4)出氣口結(jié) 構(gòu)及朝向、噴嘴(4)固定方式都為了在密閉容器內(nèi)部形成龍卷風(fēng)效應(yīng)。
[0018] 固態(tài)粒子播放器提供固態(tài)粒子流的具體過(guò)程是:利用空氣壓縮機(jī)或氮?dú)馄孔鳛?壓力可調(diào)的高壓空氣氣源，高壓供氣氣壓可根據(jù)粒子供應(yīng)需要，在〇.2MPa至IMPa之間調(diào)節(jié)。 打開(kāi)高壓氣源后，高壓氣源產(chǎn)生的高壓氣流通過(guò)塑料管及噴嘴(4)的彎曲結(jié)構(gòu)導(dǎo)入播放器 中，氣流并不直接沖向固態(tài)粒子，而是沖擊筒壁并順著筒壁形成小型龍卷風(fēng)高速氣流，高壓 龍卷風(fēng)氣流將固態(tài)粒子卷起，為粒子提供連續(xù)的動(dòng)能，并與之充分摻混，形成均勾的粒子流 從排氣管(3)排出。
[0019]本發(fā)明解決了大型跨音速流場(chǎng)PIV測(cè)量粒子播放問(wèn)題。通過(guò)巧妙構(gòu)思，利用簡(jiǎn)單的 結(jié)構(gòu)提供給大型流場(chǎng)高質(zhì)量的粒子流，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證獲得了理想的流場(chǎng)數(shù)據(jù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大流量固態(tài)粒子播放器，其特征在于，包括圓筒（1)、上蓋板(2)、排氣管（3)、噴 嘴(4)、下蓋板(5)、六角薄螺母(6)、彈簧墊圈（7);其中，圓筒（1)、上蓋板(2)和下蓋板(5)構(gòu) 成圓筒形立體空間，作為固態(tài)粒子容器，蓋板（2) (5)直徑與圓筒（1)高度的比值在0.55~ 0.6之間；噴嘴(4)設(shè)置在圓筒（1)側(cè)壁上，貫穿側(cè)壁，將高壓空氣引入圓筒形立體空間內(nèi)，噴 嘴（4)采用用φ 18X2至φ 22X2的不銹鋼管車削成形，后進(jìn)行彎折，保證彎折半徑R為 24mm，管壁應(yīng)力集中處無(wú)裂紋，管道無(wú)收縮，噴嘴(4)與圓筒（1)側(cè)壁通過(guò)焊接固定，噴嘴(4) 出氣口朝向水平位置，噴嘴(4)中心至上蓋板(2)的距離與圓筒（1)高度的比值在0.25~0.3 之間;排氣管(3)設(shè)置在上蓋板(2)中心位置，貫穿上蓋板(2)，通過(guò)六角薄螺母(6)和彈簧墊 圈（7)實(shí)現(xiàn)插入深度調(diào)節(jié)及密封，負(fù)責(zé)將圓筒形立體空間內(nèi)生成的粒子流排出。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大流量固態(tài)粒子播放器,包括圓筒1、上蓋板2、排氣管3、噴嘴4、下蓋板5、六角薄螺母6、彈簧墊圈7；其中，圓筒1、上蓋板2和下蓋板5構(gòu)成圓筒形立體空間，作為固態(tài)粒子容器，蓋板25直徑與圓筒1高度的比值在0.55～0.6之間；噴嘴4設(shè)置在圓筒1側(cè)壁上，貫穿側(cè)壁，將高壓空氣引入圓筒形立體空間內(nèi)，噴嘴4與圓筒1側(cè)壁通過(guò)焊接固定，噴嘴4出氣口朝向水平位置，噴嘴4中心至上蓋板2的距離與圓筒1高度的比值在0.25～0.3之間；排氣管3設(shè)置在上蓋板2中心位置，貫穿上蓋板2，通過(guò)六角薄螺母6和彈簧墊圈7實(shí)現(xiàn)插入深度調(diào)節(jié)及密封，負(fù)責(zé)將圓筒形立體空間內(nèi)生成的粒子流排出。
【IPC分類】G01P5/20
【公開(kāi)號(hào)】CN205280753
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521047563
【發(fā)明人】萬(wàn)釬君, 熊兵, 黃志峰, 向宏輝, 肖久固, 謝留傳
【申請(qǐng)人】中國(guó)燃?xì)鉁u輪研究院
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日