專利名稱：固態(tài)粒子發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及固態(tài)粒子發(fā)生器，尤其涉及一種高速高壓的固態(tài)粒子發(fā)生器。
背景技術(shù)：
在運用激光多普勒測速儀(LDV，Laser Doppler Velocimetry)、粒子圖像測速儀 (PIV, Particle Image Velocimetry)等激光測量技術(shù)進行粒子流動測量時，示蹤粒子產(chǎn)生與散播是獲得理想測量結(jié)果的保障，也是制約這類激光技術(shù)應(yīng)用的限制條件之一。為了能準(zhǔn)確測量粒子的高速流動、湍流和分離流等復(fù)雜流動，示蹤粒子必須具備良好的跟隨性，即對所有激光有較高的散射率，在測量區(qū)域內(nèi)散播的示蹤離子濃度必須恰當(dāng)。因此示蹤粒子從產(chǎn)生到散播都必須精心設(shè)計。示蹤粒子的跟隨性主要取決于粒子的直徑，粒子的濃度和形狀等參數(shù)對其也有一定的影響。通過對粒子跟隨性的分析，結(jié)果表明較大的粒子在強加速流中存在明顯的滯后，為了較好地跟蹤高速流動，示蹤粒子直徑應(yīng)在0. 5um左右。近幾年國外的這類儀器制造商也能提供大量產(chǎn)生粒子的發(fā)生器(采用壓力霧化的原理)，但是價格非常昂貴。國內(nèi)目前沒有專門為這類科學(xué)儀器配套研制的示蹤粒子發(fā)生器，一般借用舞臺煙霧發(fā)生器，但舞臺煙霧發(fā)生器不能均勻發(fā)煙，并且使用壽命較短。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種高速高壓的固態(tài)粒子發(fā)生器，能提供合適直徑的示蹤粒子，并能使示蹤粒子均勻混合并高速流出，廣泛應(yīng)用于風(fēng)洞試驗等。為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的—種固態(tài)粒子發(fā)生器，包括有粒子存儲瓶、高速噴嘴和粒子導(dǎo)出管；所述粒子存儲瓶上分別設(shè)置有進氣口和出氣口，所述高速噴嘴與所述進氣口連接，所述高速噴嘴通過進氣管與所述高壓氣源連接；所述粒子導(dǎo)出管與所述出氣口連接。優(yōu)選地，所述高速噴嘴和所述進氣管之間還設(shè)置有進氣轉(zhuǎn)接頭。優(yōu)選地，所述進氣管上設(shè)置有能調(diào)整所述高壓氣源進氣量的氣閥；該氣閥為電磁閥。優(yōu)選地，所述粒子導(dǎo)出管上設(shè)置有能調(diào)整出氣量的氣閥；該氣閥為球閥，如手動球閥等。優(yōu)選地，所述固態(tài)粒子發(fā)生器還包括粒子瓶，所述粒子瓶通過導(dǎo)管與所述粒子存儲瓶連接；所述粒子瓶或所述導(dǎo)管上設(shè)有控制所述導(dǎo)管導(dǎo)通或關(guān)閉的開關(guān)。優(yōu)選地，所述粒子存儲瓶上還連接有用于檢測所述粒子存儲瓶內(nèi)壓強的氣壓表。優(yōu)選地，所述進氣口和所述出氣口分別設(shè)相對地置于所述粒子存儲瓶的兩端。本實用新型中，首先將示蹤粒子盛放于粒子存儲瓶，然后，通過高壓氣源對粒子存儲瓶注入高壓氣體，使示蹤粒子在高壓氣流的作用下實現(xiàn)均勻混合并達到需要的氣壓值后，再通過粒子導(dǎo)出管導(dǎo)出混入了均勻粒子的氣體，如導(dǎo)出到風(fēng)洞系統(tǒng)中，實現(xiàn)相應(yīng)的流體檢測等。本實用新型可根據(jù)不同的需要而在粒子存儲瓶中盛入不同直徑大小的粒子，從而能實現(xiàn)多種粒子的示蹤。本實用新型的固態(tài)粒子發(fā)生器可達到很高的溫度和壓強，最高溫度達到700K(開氏溫度，427攝氏度)和最高壓強可到達16MPa?？煽刂屏Ｗ拥姆N類，以及示蹤粒子的平均粒徑能夠達到布撒納米量級，并可依據(jù)實驗方案調(diào)節(jié)粒子的濃度，粒子流的流速和流量，可通過較高的氣壓來保證粒子質(zhì)量。

圖1為本實用新型固態(tài)粒子發(fā)生器的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型固態(tài)粒子發(fā)生器的應(yīng)用示意圖。
具體實施方式
圖1為本實用新型固態(tài)粒子發(fā)生器的組成結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實用新型固態(tài)粒子發(fā)生器的應(yīng)用示意圖，如圖1及圖2所示，本實用新型的固態(tài)粒子發(fā)生器包括有粒子存儲瓶F、高速噴嘴D (本實用新型采用超音速噴嘴)和粒子導(dǎo)出管I ；粒子存儲瓶F上分別設(shè)置有進氣口(設(shè)置于粒子存儲瓶F的底部)和出氣口(設(shè)置于粒子存儲瓶F的上部)，高速噴嘴D與進氣口連接，高速噴嘴D通過進氣管B (即高壓進氣管B)與高壓氣源A連接；粒子導(dǎo)出管I與出氣口連接。高速噴嘴D和進氣管B之間還設(shè)置有進氣轉(zhuǎn)接頭(圖中未示出標(biāo)號)。也就是說， 高壓氣源A通過高壓進氣管B與進氣轉(zhuǎn)接頭連接，而超音速噴嘴D又與進氣轉(zhuǎn)接頭連接。這樣，高壓氣源A即可通過高壓進氣管B、進氣轉(zhuǎn)接頭、超音速噴嘴D以及進氣口導(dǎo)入到粒子存儲瓶F中。具體的，可在粒子存儲瓶F事先盛放示蹤的固態(tài)粒子，固態(tài)粒子位于粒子存儲瓶F的底部，開通高壓氣源A，使高壓氣體經(jīng)高壓進氣管B、進氣轉(zhuǎn)接頭、超音速噴嘴D以及進氣口導(dǎo)入到粒子存儲瓶F中，在高壓氣體的作用下，示蹤的固態(tài)粒子與氣體均勻混合，在達到所需的壓強后，通過開啟粒子導(dǎo)出管I使示蹤固態(tài)粒子隨氣流流出，如導(dǎo)入到風(fēng)洞等測量系統(tǒng)中，實現(xiàn)對氣流的檢測。為更好地實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案，在高壓進氣管B上還設(shè)置有能調(diào)整高壓氣源A進氣量的氣閥；優(yōu)選地，該氣閥選用電磁閥C。即可根據(jù)測試需要，對高壓氣源A導(dǎo)入粒子存儲瓶F的高壓氣體的流量進行控制，通過在高壓進氣管B上設(shè)置電磁閥C，即可實現(xiàn)各種流量大小的控制。為更好地實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案，在粒子導(dǎo)出管I上還設(shè)置有能調(diào)整出氣量的氣閥；該氣閥為球閥，如手動球閥H等。設(shè)置手動球閥H的目的也是為了對粒子導(dǎo)出管I 導(dǎo)出的氣體流量進行控制，以滿足各種流出氣體流量的測試需求。如果不考慮成本，手動球閥H也可以使用電磁閥。為更好地實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案，本實用新型的固態(tài)粒子發(fā)生器還包括粒子瓶E，粒子瓶E通過導(dǎo)管與粒子存儲瓶F連接；粒子瓶E或相應(yīng)的導(dǎo)管上設(shè)有控制導(dǎo)管導(dǎo)通或關(guān)閉的開關(guān)，以在需向粒子存儲瓶F充入固體示蹤粒子時，開啟開關(guān)使導(dǎo)管導(dǎo)通，而在向粒子存儲瓶F充入合適的固態(tài)粒子后，關(guān)閉開關(guān)使導(dǎo)管關(guān)閉。例如，用抽真空的方式將粒子瓶E的固態(tài)示蹤粒子吸入進粒子存儲瓶F中，注入大約占粒子存儲瓶F的1/3體積的固態(tài)示蹤粒子。為更好地實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案，粒子存儲瓶F上還連接有用于檢測粒子存儲瓶F內(nèi)壓強的氣壓表G。通過該氣壓表G，即可實時確定當(dāng)前粒子存儲瓶F內(nèi)的氣體壓強， 以確定是否還需要高壓氣源A對粒子存儲瓶F進行充氣。本實用新型中，進氣口和出氣口分別設(shè)相對地置于所述粒子存儲瓶的兩端。較佳地，進氣口設(shè)置于粒子存儲瓶F的底部，以便使沉積于粒子存儲瓶F底部的固態(tài)粒子與導(dǎo)入的高壓氣體均勻混合；出氣口設(shè)置于粒子存儲瓶F的上部，以便于混合后的固態(tài)粒子通過粒子導(dǎo)出管I導(dǎo)出。可根據(jù)實際需要設(shè)置出氣口的數(shù)量，一般設(shè)置為1 4個，當(dāng)然也可以設(shè)置更多。使用本實用新型的固態(tài)粒子發(fā)生器時，一般而言，需要將準(zhǔn)備好的固態(tài)粒子裝入粒子存儲瓶F中，裝入量一般為粒子存儲瓶F體積的1/3。為更佳地使固態(tài)粒子裝入粒子存儲瓶F中，本實用新型設(shè)置了粒子瓶E，通過對粒子存儲瓶F抽真空等方式，即可實現(xiàn)固態(tài)粒子的充入。本實用新型中，高壓氣源A、高壓進氣管B、電磁閥C構(gòu)成了進氣裝置。高壓氣源A 通過高壓進氣管B、進氣轉(zhuǎn)接頭、超音速噴嘴D以及進氣口進入粒子存儲瓶F，由電磁閥C來控制管路的進氣量，從而控制固態(tài)粒子的混合后的濃度。本實用新型的固態(tài)粒子發(fā)生器的工作過程是，高壓氣流通過高壓進氣管B進入超音速噴嘴D (超音速噴嘴D設(shè)置于粒子存儲瓶的下方)，使得氣體的速度達到音速，由電磁閥C來控制高壓氣體的進氣量。粒子存儲瓶F裝入有約1/3的固態(tài)粒子，固態(tài)粒子上層有一定量的空氣，超音速噴嘴D周圍的固態(tài)粒子在高速氣流的帶動下進入粒子存儲瓶的上層空間中，和空氣進行均勻混合。通過壓力表G的壓力示數(shù)來保證粒子存儲瓶F中所要達到的氣壓值。在粒子存儲瓶F中所要達到的氣壓值后，開啟粒子導(dǎo)出管I，經(jīng)過粒子導(dǎo)出管I 均勻噴出所需濃度的示蹤粒子?；旌系臐舛戎饕筛邏簹庠吹倪M氣量來控制。粒子的粒徑大小和種類可由實驗需求更改，能達到布撒納米量級的示蹤粒子。粒子流的流量可通過手動球閥進行調(diào)節(jié)。有較高的控壓精度來保證所達到的氣壓值。對人體無害對環(huán)境無污染和較高的經(jīng)濟性。本實用新型中，粒子的濃度受下列因素影響物料、進口高壓氣流壓力(高壓氣流入口壓力Pl可為l_16Mpa)、粒子存儲瓶F中的壓力(氣壓P2應(yīng)至少滿足P1-P2 > 0. IMpa) ο本實用新型中，為滿足高壓的要求，粒子存儲瓶F可以采用不銹鋼制高壓容器。本實用新型的高氣壓式粒子發(fā)生器可提供用于超音速風(fēng)洞和低速風(fēng)洞試驗的PIV 設(shè)備專屬發(fā)煙裝置，達到了對示蹤粒子均勻、穩(wěn)定、大量發(fā)煙的效果的要求。以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種固態(tài)粒子發(fā)生器，其特征在于，所述固態(tài)粒子發(fā)生器包括有粒子存儲瓶、高速噴嘴和粒子導(dǎo)出管；所述粒子存儲瓶上分別設(shè)置有進氣口和出氣口，所述高速噴嘴與所述進氣口連接，所述高速噴嘴通過進氣管與所述高壓氣源連接；所述粒子導(dǎo)出管與所述出氣口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)粒子發(fā)生器，其特征在于，所述高速噴嘴和所述進氣管之間還設(shè)置有進氣轉(zhuǎn)接頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固態(tài)粒子發(fā)生器，其特征在于，所述進氣管上設(shè)置有能調(diào)整所述高壓氣源進氣量的氣閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)粒子發(fā)生器，其特征在于，所述氣閥為電磁閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固態(tài)粒子發(fā)生器，其特征在于，所述粒子導(dǎo)出管上設(shè)置有能調(diào)整出氣量的氣閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固態(tài)粒子發(fā)生器，其特征在于，所述氣閥為球閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)粒子發(fā)生器，其特征在于，所述固態(tài)粒子發(fā)生器還包括粒子瓶，所述粒子瓶通過導(dǎo)管與所述粒子存儲瓶連接；所述粒子瓶或所述導(dǎo)管上設(shè)有控制所述導(dǎo)管導(dǎo)通或關(guān)閉的開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)粒子發(fā)生器，其特征在于，所述粒子存儲瓶上還連接有用于檢測所述粒子存儲瓶內(nèi)壓強的氣壓表。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)粒子發(fā)生器，其特征在于，所述進氣口和所述出氣口分別設(shè)相對地置于所述粒子存儲瓶的兩端。
專利摘要本實用新型公開了一種固態(tài)粒子發(fā)生器，包括有粒子存儲瓶、高速噴嘴和粒子導(dǎo)出管；所述粒子存儲瓶上分別設(shè)置有進氣口和出氣口，所述高速噴嘴與所述進氣口連接，所述高速噴嘴通過進氣管與所述高壓氣源連接；所述粒子導(dǎo)出管與所述出氣口連接。本實用新型的固態(tài)粒子發(fā)生器可達到很高的溫度和壓強，最高溫度達到700K(開氏溫度，427攝氏度)和最高壓強可到達16MPa?？煽刂屏Ｗ拥姆N類，以及示蹤粒子的平均粒徑能夠達到布撒納米量級，并可依據(jù)實驗方案調(diào)節(jié)粒子的濃度，粒子流的流速和流量，可通過較高的氣壓來保證粒子質(zhì)量。
文檔編號G01M9/06GK202158945SQ20112014901
公開日2012年3月7日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者馮仕德, 虞建, 魏潤杰 申請人:魏潤杰