本發(fā)明涉及示蹤粒子發(fā)生器的技術領域，具體涉及一種橫向噴射攪動摻混液體示蹤粒子發(fā)生器，可以為粒子圖像測速(PIV)、激光多普勒測速(LDV)等粒子示蹤技術提供穩(wěn)定的示蹤粒子流。

背景技術：

PIV、LDV等示蹤粒子測量技術的測量結果對示蹤粒子的直徑、均勻性、隨流性有較高的依賴性。目前廣泛應用的是以二氧化鈦和三氧化二鋁為代表的固態(tài)示蹤粒子和以硅油和食用油為代表的液態(tài)示蹤粒子，在小尺度空間或有復雜空間結構的流場中，固態(tài)示蹤粒子易附著于管路或結構件表面，難以清理，甚至對一些小孔結構造成堵塞；此外，固體霧化粒子成本高，不適合大使用量、長時間進行的大尺度設備實驗及工業(yè)生產過程；更重要的是，為滿足示蹤粒子隨流性的要求，粒子直徑以1微米左右為宜，此直徑的固體粒子可以直接進入人體肺泡，對器械操作人員的人身健康產生嚴重威脅。因此液態(tài)示蹤粒子的應用具有更高的可選擇性。

在液體霧化的諸多工業(yè)產品中，技術優(yōu)勢各異，技術原理各異，設備成本亦有較大差異，其霧化粒子直徑從毫米到微米量級不等，粒子直徑的分布范圍亦有較大差異，在簡化結構的同時保證粒子直徑分布范圍的集中性，是本發(fā)明的出發(fā)點之一，本發(fā)明的特色是利用橫向噴射氣流攪動摻混，在粒子的摻混碰撞中粒徑較大的粒子得以聚積沉降，并從氣流中分離出來，從而保證粒徑分布的均勻性。

目前，PIV、LDV等技術在高校、科研院所、工業(yè)企業(yè)有廣泛應用，霧化器多為國外配套設備，價格昂貴且維修不便，因此多數(shù)使用單位自行設計加工粒子發(fā)生器。本專利發(fā)明者結合自己使用經驗，旨在發(fā)明成本低廉、結構簡單、可靠性高且能提供均勻、穩(wěn)定的高壓粒子流的粒子發(fā)生器。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：本發(fā)明的目的是設計一種結構簡單、成本低廉、可推廣性強的液態(tài)粒子發(fā)生器，可以提供高壓、均勻粒子流，從而為PIV、LDV等激光測量手段提供輔助技術設備。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種橫向噴射攪動摻混液體示蹤粒子發(fā)生器，包括盛油箱體、氣流噴管、托板、法蘭蓋、托板支柱、擾流板和射流進氣口，霧化氣體經氣流噴管下部小孔噴出，氣泡在液體表面破裂產生示蹤粒子，示蹤粒子隨氣流上升至托板上部，在高速高壓攪動氣流的作用下充份摻混，從而保證粒子發(fā)生器出口處粒子的均勻性和較好的隨流性；托板支柱為圓柱管，用于限制托板與法蘭蓋間的距離，螺栓通過托板、托板支柱，固定到法蘭蓋上的螺紋孔內，實現(xiàn)對托板和托板支柱的固定；擾流板為具有均勻排布圓孔的矩形薄板，利用托板及法蘭蓋上的徑向開槽插入并固定，通過在法蘭蓋上開槽的深度對擾流板插入的深度進行限位；射流進氣口位于盛油箱體上部偏心布置，射流氣體從射流進氣口噴入后直接沖擊擾流板，增加湍流度，進而增強摻混，并且在托板上方空間形成回旋氣流；由于托板的阻隔，回旋氣流并不影響托板下方空間內氣流的上升，從而保證示蹤粒子穩(wěn)定地產生并隨氣流向上運動。

更進一步的，所述的氣流噴管外直徑為6—10mm，底面及側面開孔的孔徑為0.5—0.8mm不等，孔徑尺寸根據(jù)所選用液體粘度不同自選；噴管底面距離盛油箱體底面20—25mm。

更進一步的，托板上表面和法蘭蓋下表面間距離35mm左右。

更進一步的，擾流板孔徑3—5mm，孔距6—8mm；擾流板厚2mm；法蘭蓋和托板上的開槽寬度與擾流板厚度相同，開槽深度2—4mm。

更進一步的，該粒子發(fā)生器工作壓力范圍為0—1.5MPa，極限壓力為2.5MPa。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比所具有的優(yōu)點如下：本粒子發(fā)生器體積小，重量輕，結構簡單，易于使用、維護；所用示蹤粒子液體無毒無害，廉價易得(推薦使用硅油)；使用過程中可以通過更換不同氣孔直徑的氣流噴管或調節(jié)霧化氣體的進氣壓力控制和調節(jié)示蹤粒子產生速率；可通過調節(jié)增壓稀釋氣體的流速調節(jié)控制增壓氣體與示蹤粒子的摻混度及粒子發(fā)生器的出氣壓力；該粒子發(fā)生器工作穩(wěn)定可靠，易于普及。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結構圖；

圖2是粒子發(fā)生器外側三維圖；

圖3是粒子發(fā)生器內側三維圖；

圖4是法蘭蓋導氣通路和氣流噴管剖視圖；

圖5是托板支柱和擾流板剖視圖；

圖6是氣流噴管氣孔剖視圖。

圖中附圖標記含義為：1為盛油箱體，2為氣流噴管，3為托板，4為螺紋卡套接頭，5為法蘭蓋，6為托板支柱，7為擾流板，8為法蘭蓋的密封圈槽，9為射流進氣口，10為油量觀察接頭，11為油量觀察管，12為法蘭蓋上與氣流噴管連通的螺紋孔，13為油量觀察接頭螺紋孔，14為側面上鉆孔，15為端面上鉆孔，16為法蘭蓋上的開槽。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施方式進一步說明本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明一種橫向噴射攪動摻混液體示蹤粒子發(fā)生器，由盛油箱體1、氣流噴管2、托板3、螺紋卡套接頭4、法蘭蓋5、托板支柱6、擾流板7、油量觀察接頭10、油量觀察管11及壓力表、安全閥等輔助部件組成，其裝配順序為：

將螺紋卡套接頭4擰在法蘭蓋內側螺紋孔內，并將氣流噴管2與該接頭通過卡套連接密封。如圖4所示。

將三個托板支柱6放在法蘭蓋內側深2mm的定位槽內，將托板與氣流噴管孔、托板支柱孔對正后用螺栓對托板及托板支柱進行緊固。如圖3、圖5所示。

將擾流板沿法蘭蓋和托板上的已開好的安裝槽插入，通過法蘭蓋上的開槽16長度限定其深入的距離，如圖1所示。擾流板為2mm厚金屬板，開槽寬度與擾流板厚度相同，開槽深度為2—4mm。

在法蘭蓋的密封圈槽8內放入特定型號密封圈后即可將法蘭蓋與盛油箱體相連接并用螺栓緊固。

在油量觀察接頭螺紋孔13通過螺紋卡套接頭10連接后，將氣動軟管通過卡套連接密封，用以觀察油量；如圖1所示，上側觀察孔位置略高于托板，保證有足夠盛油量的同時，油面低于托板下表面。

在法蘭蓋外面安裝好壓力表及安全閥；用轉接接頭連接法蘭蓋上與氣流噴管連通的螺紋孔12，用導氣管與該接頭連接后即可完成霧化氣氣路的連接(如圖4所示)；在霧化氣體進入氣流噴管前應安裝減壓閥調節(jié)氣流噴管內氣體壓力，以調節(jié)霧化粒子發(fā)生率。

氣流噴管2底部開孔如圖6所示，將厚2mm薄金屬板焊接在鋼管一端，之后在端面上鉆孔15及在側面上鉆孔14，孔徑可根據(jù)對粒子濃度要求在0.5—0.8mm間選擇。

粒子發(fā)生器出氣口在法蘭蓋上表面，應選擇口徑較大的螺紋孔，根據(jù)具體使用情況配置相應的轉接頭；法蘭蓋上表面的液體加注孔應選擇稍大口徑，以便于快速順利加注液體。

射流進氣口9為螺紋接口，連接完成氣路后即可通增壓稀釋氣體。增壓稀釋氣體通過射流進氣口9高速噴入，氣流通過擾流板后增加湍流度，增強摻混效果。

粒子發(fā)生器裝配完成后，加注液體時保證液面低于托板下表面。當氣流噴管接通進氣氣路時，可通過調節(jié)進氣壓力調節(jié)霧化粒子濃度。當氣流噴管通氣幾分鐘后，已有連續(xù)穩(wěn)定粒子流出，此時可通入高壓氣體在托板上方形成湍流回旋區(qū)，加強氣體與粒子的攪動摻混，并提高粒子發(fā)生器出口的壓力；氣流劇烈攪動不但可以加強粒子發(fā)生器內粒子與氣流摻混的均勻性，還可以在氣流攪動中使體積較大的粒子在相互碰撞中附著于擾流板壁面，進而從氣流中分離，保證出口氣流中粒子直徑分布的均勻性。