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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
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(cè)量技術(shù)（北京）有限公司
試驗(yàn)背景：在氣液兩相流動(dòng)中，氣泡的存在會(huì)經(jīng)常干擾流場(chǎng)的測(cè)量，甚至導(dǎo)致液相速度場(chǎng)的測(cè)量出錯(cuò)。
原因：氣泡直徑經(jīng)常在mm量級(jí)，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(jí)的示蹤粒子散射光強(qiáng)度相比，至少大一個(gè)數(shù)量級(jí)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(guó)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(zhǎng))*350mm（寬）*400mm（高）玻璃缸，裝約60升水
小型濾清泵一臺(tái)
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(duì)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(chǎng)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(chǎng)，結(jié)果圖一
熒光粒子速度場(chǎng)，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(chǎng)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(dòng)向下，但是存在一部分向上的流動(dòng)，這是由于氣泡向上運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致，和我們?cè)趯?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(dòng)一致。所以，實(shí)際上，這幅速度場(chǎng)圖像表征的是氣泡和示蹤粒子的運(yùn)動(dòng)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(chǎng)結(jié)果就是真實(shí)反應(yīng)液體流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)。
結(jié)論：
采用熒光粒子和高通濾鏡，可以很好消除氣相對(duì)于液相測(cè)量的干擾，得到準(zhǔn)確的液相流場(chǎng)。