[发明专利]一种水气两相分层流流场同步测量系统及测量方法

摘要

本发明所述水气两相分层流流场同步测量系统，由水气循环装置、连续激光光源组件、高速摄像机和计算机组成；水气循环装置包括水流整流器、测槽、用于支撑测槽的支架、用于调节测槽倾斜度的螺杆升降机、气流示踪剂释放盒、集水池、循环泵、第一连接管、第二连接管、第三连接管和控制阀。连续激光光源组件由激光器、柱透镜和反射镜组成，激光器发出的光束经柱透镜折射后成为片状光束，片状光束经反射镜反射后垂直投射到测槽底壁的中线上；高速摄像机通过数据线与计算机连接。本发明还提供了基于上述测量系统的水气两相分层流流场同步测量的方法。本发明能简化测量系统的结构，提高测量精度，并更为方便快捷的获得尽可能多的流场信息。

主权项

1.一种水气两相分层流流场同步测量系统，其特征在于由用于形成稳定的水气两相分层流的水气循环装置、用于形成片状光束的连续激光光源组件、高速摄像机(13)和计算机(12)组成；所述水气循环装置包括水流整流器(1)、测槽(2)、用于支撑测槽的支架(8)、用于调节测槽倾斜度的螺杆升降机(6)、气流示踪剂释放盒(3)、集水池(9)、循环泵(18)、第一连接管(5)、第二连接管(10)、第三连接管(11)和控制阀(17)；测槽(2)为透光材料制作的条形槽，由前侧壁(2‑1)、后侧壁(2‑2)、底壁(2‑3)、进水端端壁(2‑4)、出水端端壁(2‑5)组合而成，所述进水端端壁(2‑4)下部设置有矩形进水口(2‑6)，出水端端壁(2‑5)下部设置有出水口(2‑7)；水流整流器(1)为弧形管，该弧形管从进水端至出水端由圆形截面光滑渐变扩大形成与测槽进水端端壁下部设置的矩形进水口(2‑6)相匹配的矩形截面，所述集水池(9)设置有注水/放水口(9‑1)、循环水入口(9‑2)和循环水出口(9‑3)，集水池内设置有搅拌器(19)；支架(8)安装在地基上，它的上端与测槽底壁(2‑3)的外壁铰连，螺杆升降机(6)安装在地基上，它的螺杆(7)与测槽底壁(2‑3)的外壁连接；水流整流器(1)的进水端与第一连接管(5)的出水端连接，水流整流器(1)的出水端与测槽进水端端壁下部设置的矩形进水口(2‑6)衔接，循环泵(18)的出水口与第一连接管(5)的进水端连接，循环泵(18)的进水口与第二连接管的出水端连接，集水池(9)的循环水出口(9‑3)与第二连接管的进水端连接，集水池(9)的循环水入口(9‑2)与第三连接管(11)的出水端连接，第三连接管(11)的进水端与测槽出水端端壁下部设置的出水口(2‑7)衔接，控制阀(17)设置在第二连接管(10)上，气流示踪剂释放盒(3)安装在测槽上部且靠测槽的进水端；所述连续激光光源组件由激光器(14)、柱透镜(15)和反射镜(16)组成，激光器发出的光束经柱透镜折射后成为片状光束，所述片状光束经反射镜反射后垂直投射到测槽底壁(2‑3)的中线上；所述高速摄像机(13)通过数据线与计算机(12)连接，用于采集不同时刻水气两相交界面附近水流中的水流示踪粒子、气流中的气流示踪剂的运动图像并传输给计算机；所述计算机(12)用于控制高速摄像机对水流示踪粒子图像和气流示踪剂图像的采集，并将接收到的图像信号予以处理、储存和显示。