[实用新型]一种利用彩虹折射法测量非牛顿流体液滴粒径分布的装置

说明书

一种利用彩虹折射法测量非牛顿流体液滴粒径分布的装置，包括激光探测器、高速面阵CCD、计算机、第一组透镜和第二组透镜；激光探测器设于非牛顿流体喷雾液滴的周围；非牛顿流体喷雾液滴、第一组透镜、第二组透镜和高速面阵CCD依次同轴设置，且每组透镜均包括两个透镜本体，第一组透镜用于收集喷雾场液滴散射光信号，并对激光反射的光斑进行横向拓宽，第二组透镜用于对第一组透镜上记录的各个方向散射光信号进行成像并对光束进行纵向压缩；高速面阵CCD连接计算机，用于将数据采集传输到计算机；所述激光探测器的出射激光与高速面阵CCD之间具有一夹角。采用该装置，能够经济、精确、无接触地测量出喷雾液滴的粒径分布，且操作简单易懂。

技术领域

本实用新型涉及非牛顿流体喷射雾化技术领域，尤其涉及一种利用彩虹折射法测量非牛顿流体液滴粒径分布的装置

背景技术

非牛顿流体是指粘性切应力与剪切变形率不成线性正比关系的液体，牛顿流体则是指粘性切应力与剪切变形率成线性正比关系的液体。非牛顿流体分为剪切稀化型和剪切增稠型。剪切稀化是指非牛顿液体随着剪切率升高，其黏度减少。而剪切增稠型则是在非牛顿流体中表现为粘度随剪切速率的增大而增大的现象。在剪切增稠时有时还伴随有体积胀大。凝胶推进剂是用少量胶凝剂将一定量的液体组分凝胶化，同时添加一定量固体燃料悬浮于体系中，形成具有一定结构和特定性能，并能长期保持稳定的凝胶体系，是一种航空航天推进系统的新型推进剂。

凝胶推进剂的雾化主要应用于液体火箭发动机中，其雾化效果直接影响燃料最终的掺混及燃烧效率。采用凝胶推进剂为剪切稀化的非牛顿流体，利用其剪切率升高，粘度下降的特性，增强凝胶推进剂的喷射雾化作用。现有的测量非牛顿流体液滴分布的误差较大且不够经济，精度不高。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种利用彩虹折射法测量非牛顿流体液滴粒径分布的装置，通过采集喷雾液滴的彩虹信号分析喷雾液滴折射率的变化来反应液滴的整体粒径分布变化情况，能够经济、精确、无接触地测量出喷雾液滴的粒径分布，且操作简单易懂。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种利用彩虹折射法测量非牛顿流体液滴粒径分布的装置，包括激光探测器、高速面阵CCD、计算机、第一组透镜和第二组透镜；所述激光探测器设于非牛顿流体喷雾液滴的周围，用于发射探测激光；所述非牛顿流体喷雾液滴、第一组透镜、第二组透镜和高速面阵CCD依次同轴设置，且每组透镜均包括两个透镜本体，第一组透镜用于收集喷雾场液滴散射光信号，并对激光反射的光斑进行横向拓宽，第二组透镜用于对第一组透镜上记录的各个方向散射光信号进行成像并对光束进行纵向压缩；所述高速面阵CCD连接计算机，用于将数据采集传输到计算机；所述激光探测器的出射激光与高速面阵CCD之间具有一夹角。

所述夹角为15°～90°。

第一组透镜的两个透镜本体间距为10～25cm，且两个透镜本体正面相对。

第二组透镜的两个透镜本体间距为10～25cm，且两个透镜本体正面相对。

所述第一组透镜和第二组透镜的间距为为30～60cm。

所述激光探测器最大功率为1MW，且激光探测器功率可调节。

相对于现有技术，本实用新型技术方案取得的有益效果是：

本实用新型能够实现多参量、多点同时测量；由于光学测量的特性，具有无接触的性质，可实现无接触测量，不影响雾场液滴的正常工作。同时，彩虹条纹通过高速面阵CCD设备采集，可以有效避免环境因素的干扰，使测量的精度更高更清晰。此外，本实用新型可调节激光探测器功率，使测量更加精确。

附图说明

图1为本实用新型测量装置的结构示意图；

图2为激光线路在测量装置中的几何路径示意图。