喷雾流动实验激光测量技术PIV和PDA的对比分析.docVIP

 n 喷雾流动实验激光测量技术 PIV 和 PDA 的 对比分析# 邱晓宁1，曹兆敏2** 5 10 15 20 25 （1. 上海交通大学 动力机械及工程教育部重点实验室； 2. 上海交通大学 机械与动力工程学院） 摘要：目的 简述激光测量技术在喷雾研究当中的应用。方法 对 PIV 与 PDA 测量技术的特 点进行简要对比，指出了两种不同实验方式的适用范围。并分别列举了 PIV、PDA 主要测 量设备。结论 指导研究者根据实际情况，合理选择 PIV、PDA 实验测量方法，以便获得详 实的喷嘴喷雾的运动规律与可靠实验数据。 关键词：喷嘴；喷雾；PIV；PDA；实验 中图分类号：TK42 Brief introduce the application of laser measurement technology in nozzle spray experimental qiuxiaoning1, cao zhaomin2 (1. Key lab of Ministry of Education for Power Machinery and Engineering, Shanghai Jiaotong University; 2. shanghai jiaotong university school of Mechanical Engineeing) Abstract: Objective Brief introduction of laser measurement technology in spray dynamics. Methods Comparison of two experimental methods between PIV and PDA, and point out the application scope. Conclusion Guide the researchers to choose PIV and PDA experimental method based on the actual situation, in a view to obtain comprehensive information of spray dynamics and reliable experimental data. Key words: Spray nozzle; Spray; PIV; PDA; Experimental 0 引言 喷雾是将液体通过喷嘴喷射到气体介质中使之破碎成细小液滴群的物理过程  [1,2] 30 在工业、农业以及医药行业有着广泛的应用，如电厂内大型喷雾燃烧燃油锅炉、大功率船舶 柴油发动机喷雾燃烧、燃气轮机燃烧室、火力发电厂尾气处理中的喷雾脱硫、核电站反应堆 的喷雾冷却，甚至农业生产喷雾杀虫、医用喷雾器等日常实际应用 [1-8] 。在动力装置如燃气 轮机、内燃机以及燃油锅炉燃烧室中，良好的雾化能提高燃油与空气之间的混合程度，从而 使之发生的燃烧过程更为充分，并且有利于降低有害污染物排放。对于液体雾化过程的实验 35 研究一直受到国内外流体与燃烧学界的广泛关注。针对喷雾流动的光学实验测量技术主要有 拍照、全息摄像、高速摄影、激光粒子图像速度仪(Particle Image Velocimetry，PIV)、 相位多普勒速度仪(Phase Doppler Anemometry，PDA)等。本文主要结合喷雾流动的实验测 试，综合介绍了激光粒子图像速度场测试技术和相位多普勒实验测试技术这两种先进的喷雾 流动实验测试技术，为相关实验研究工作提供理论支持。 基金项目：喷水雾化流动相干涡旋结构动力学的实验研究及其外部激励控制（200802480020） 作者简介：邱晓宁（1982-），男，硕士，主要研究方向：流体力学 通信联系人：曹兆敏（1964-），男，研究员，主要研究方向：喷雾、血液动力学. E-mail: zmcao@sjtu.edu.cn -1-  n 40  1 激光测量技术选择及系统 1.1  PIV 实验方法介绍 激光粒子图像速度场 PIV（Particle Image Velocimetry）测试技术是一种非接触的瞬 时全流场测量技术。随着光机电、数字图像处理和计算机技术的飞速发展， PIV 系统已逐 渐成熟而应用广泛 [7-10] 45 其实际应用时的系统布置如图 2 所示。该测试系统的具体硬件组成包括： 图 1 PIV 实验系统图 图 2 喷雾流动 PIV 实验测试系统布置图 50 1）激光片光源系统 激光片光源系统以双谐振脉冲式 Nd：Yag 激光器为光源（Litron，英国），其最大工作 频率为 15Hz，最大功率