激光多普勒测速仪产品研发与应用

总结了10多年来,将激光测速技术科研成果转化为产品过程中解决的几个重要技术关键问题,研发出可靠实用的一维和二维激光测速以及相位多普勒粒径测速实验仪器,成功应用于多种流动测量的教学和科研,为培养高水平的创新型人才和提供多样化的市场选择做出了有益的贡献。

声学多普勒测速技术综述

速度信息是实现水下精确自主导航的重要参量之一。本文以海洋声学多普勒测速技术为对象,介绍了其研究现状、关键技术和发展趋势。首先将声学测速技术分为声学相关测速技术和声学多普勒测速技术;在此基础上,总结了声学多普勒测速信号处理方法、技术演化历程和国内外设备发展现状;讨论了声学多普勒测速的波形设计、误差标校、性能评价、系统检测等关键技术;最后对声学多普勒测速技术未来发展进行了展望,梳理了声学环境感知、一体化融合等趋势,为相关研究提供有益的参考和借鉴。

光检测器参数对相位-多普勒粒子分析系统特性的影响

应用几何光学近似理论模型计算了激光相位多普勒系统中微粒的光散射特性 .得到了散射光强与粒径关系、检测器表面的散射光强分布。

压杆式冲击波反射压力测试技术研究进展

爆炸冲击波是炸药对外作用的主要毁伤元。新型武器装备研制、爆破器材研发、防护工程设计、安全事故评估等应用领域都对近距离爆炸条件下的冲击波压力测量提出了很高的要求。压杆式冲击波反射压力测试系统具有量程大、抗干扰能力强等优点,在近距离爆炸载荷测量方面获得了大量应用。本文简要介绍了压杆式冲击波反射压力测试系统的发展历程和技术现状,重点对杆中应力波弥散效应及校正方法等进行了详细阐述,对国内多个单位及西北核技术研究所的研究进展进行了介绍,并提出了后续发展建议。

添加筛网对减阻流体湍流空间结构的影响

应用相位多普勒测速仪(PDA)和粒子图像测速仪(P IV)对添加筛网后的十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)减阻流体湍流流场进行试验研究,得到了减阻流体的速度脉动分布以及在筛网后不同位置的减阻流体湍流速度分布和平均速度分布.结果表明:添加筛网后,减阻流体的速度脉动明显增强,随着离网格距离的增大,速度脉动逐渐减弱最后趋于稳定;在靠近筛网处,平均速度分布趋向于和水的速度平均分布相一致,而在远离筛网处,其平均速度分布趋向于减阻流体不加筛网时的平均速度分布;随着筛网层数的增多,靠近网格处减阻流体湍流核心区明显增大,同时在近壁面处出现强烈的漩涡波动,瞬间速度空间分布趋近于水的速度空间分布,在远离筛网处,CTAC减阻流体过渡层明显增厚,在湍流核心区和过渡层之间出现小漩涡,表明被金属筛网破坏的胶束重新缔合成棒状胶束,恢复了减阻性能.

细水雾灭火喷嘴的雾化特性测量

为了改善喷嘴的雾化效果和研究其喷雾过程,对直射式灭火喷嘴进行了加旋芯改进和实验测量.初步探讨了旋芯式喷嘴的雾化机理,简述了三维相位多普勒粒子测速仪(PDPA)的系统参数、测量原理和测量过程.施加不同的喷雾压力,分别测量了喷嘴无旋芯和有旋芯时的喷雾锥角并进行比较.在2.5 MPa喷雾压力时,测量了旋芯式喷嘴喷射的雾滴分别在喷雾中心和边缘处的索太尔雾滴直径(SMD)、轴向速度、径向速度和切向速度并进行对比.结果表明,与没加旋芯的喷嘴相比,加旋芯的喷嘴有更大的喷雾锥角和更好的雾化效果,其雾化过程符合稳定性理论规律;在喷雾中心和边缘处,喷雾参数有显著的区别.

旋芯喷嘴高效雾化特性测量研究

分析了旋芯喷嘴的雾化机理,运用三维相位多普勒粒子测速仪(3D-PDPA)设备测量了旋芯喷嘴喷出的细水雾雾滴速度及索太尔平均液滴直径(SMD)。试验结果表明,压力低于2 MPa时,喷雾状况符合表面波破碎理论规律。压力高于2 MPa时,喷雾在短距离内由旋芯强制呈空心锥形,最终变为引射方式下的实心锥形。随着喷雾压力升高,空心锥形形状保持的距离缩短。在空心喷雾阶段,随着喷射距离的增大,细水雾的轴向速度和径向速度在喷雾锥边缘处降幂下降。喷雾锥内部雾滴均系从边缘散溅所得,因此在各截面中心处,轴向速度服从普通射流规律,不存在稳定的径向扩散速度。雾滴SMD在各截面均远小于100μm。

低浓度CTAC减阻流体流动性能试验研究

通过对CTAC溶液的减阻性能的测量,得到了CTAC溶液的减阻性能随伴随盐浓度变化的特性。研究结果表明,即使对同种减阻方式,减阻也存在极限和优选。同时,应用激光相位多普勒测速仪进行减阻流体的湍流特性试验研究,得到了50种工况下流体的速度脉动曲线。研究还发现,减阻流体的横向和轴向速度脉动及雷诺应力明显小于牛顿流体;减阻流体的轴向和横向速度脉动之间的关联被明显抑制。

带间隙轴流转子顶部三维整体平均速度测量

用三维激光多普勒测速系统对带间隙轴流转子顶部流场进行测量。在15个不同轴向位置上,获得在90%叶高以外的转子内部、进口以及出口三维整体平均速度分布。根据所测量得到的三维速度,清楚地展现了转子顶部流动的特性,特别是泄漏流对顶部流动的影响。泄漏流沿叶顶弦线从顶部流出,在叶片吸力面侧形成泄漏涡,叶片的旋转运动使得泄漏涡核心向压力面靠近。在顶部区域泄漏流和主流发生混合作用,并被认为是叶顶泄漏流动所造成的主要流动损失之一。

应用PDA对氯化十六烷基三甲基季铵盐溶液的实验研究

应用激光相位多普勒测速仪进行减阻流体的湍流特性实验研究,测量了不同减阻工况下的减阻流体的横向速度脉动,得到了多种工况下的速度剖面曲线.在对激光测试结果同减阻性能实验结果进行分析的基础上,对速度剖面曲线的形状与减阻率的关系进行了探讨,并对垂直于流体流动方向的速度脉动与减阻性能的关系进行了研究.将减阻流体和牛顿流体的雷诺应力进行了比较,结果表明减阻流体的雷诺应力显著减小.

几种先进测量技术浅析

介绍几种世界先进测量技术及仪器的基本原理 ,各自的局限性及适用条件 。

试验用流速测试技术的新发展

流速测试技术是研究流场中气流流动特性的重要手段,了解现代流速测量仪器的原理和应用特点,对选择合适的仪器进行实验研究至关重要。本文介绍了国内外现代流速测试技术的原理和应用特点,并对各种测试仪器进行了流动速度测量的参数比较,依据比较结果给出了选取测量方式的若干原则,为气流流动实验选择合适的测量工具提供了有力的指导。

气泡发生结构对二级燃油雾化喷嘴性能影响的实验研究

基于一种气泡气动二级燃油雾化喷嘴,在其第二级雾化气动旋流部分结构参数一定的条件下,对第一级气泡雾化中的气、液预混芯与气泡生成室相配合的结构进行了优化设计,并利用可适性相位多普勒激光测速仪对不同气泡发生结构下的雾化场进行实验测试。结果表明,预混芯的气孔数目、气液面积比以及气泡生成室的长宽比均对喷嘴雾化效果有影响。

CTAC减阻流体湍流高阶矩的研究

本文对不同工况下氯化十六烷基三甲基季铵盐(Cetyltrimethyl Ammonium Chloride,简称CTAC)减阻流体二维流道速度场进行了实验测量,分析了倾斜因子及平坦因子等湍流高阶矩的分布特征。实验结果表明:CTAC溶液流动主流区的倾斜因子远离零值,速度概率密度函数偏离高斯分布远,各向异性强,且平坦因子较大,存在拟序结构,主要是脉动频率低、湍流能量小的大涡结构;近壁面的过渡层区倾斜因子偏离零值不远,各向异性小;过渡区存在强烈的湍流混合。

几种典型流动测量技术的原理及应用现状

介绍了在过去几十年已经有了飞跃的发展的先进的流动测量技术热线热膜测速技术、激光多普勒测速技术、粒子图象测速技术的测量原理及各自的应用特点,并对它们进行了综合比较分析。

90°弯管内气固两相流湍流变动实验研究

采用相位多普勒测速仪(PDA)对方形截面90°弯管内稀相气固两相流动进行了测量。颗粒相采用平均粒径为77μm的玻璃球,气相测量采用雾化水滴为示踪粒子。实验雷诺数Re=105(平均速度U0=10m/s)。文中对单相气体流动和气粒流中气相流动进行了分析。其中,两相流动中气相流动数据是在PDA激光散射信号后处理过程中根据颗粒尺寸进行大小颗粒(小颗粒代表气相,大颗粒代表颗粒相)分离得到的。结果发现,平均流速方面气粒流动中的气相速度较单相气体流动低,此现象产生的原因,主要是由于颗粒对连续气相介质的拖拽作用;对于湍流脉动,两相流中气相的湍流脉动比单相气体流动大,这主要是因为动能较大的颗粒相把动能传递给了气相,而这些颗粒的动能主要来源于壁面或颗粒间的碰撞。

扇形自由水射流流场的PDPA实验研究

采用相位多普勒粒子测速技术(PDPA)对15MPa射流压力下的某一扇形水射流流场进行了实验研究。分析了平均速度分布、均方根速度分布及液滴粒径分布情况;并与圆柱形自由水射流的参数分布进行了对比。研究表明扇形水射流流场中的径向速度脉动是促进流束边缘液滴破碎的重要原因,而径向速度是影响流束展向扩散的关键因素;索太尔粒径随距喷嘴的距离增大而减小;液滴径向速度、液滴粒径和液滴出现概率之间存在着统计相关性。

APV系统实践测量技术研究

探讨了实际测量中APV系统整体布局、发射探头焦距、光线折射特性及示踪粒子等影响测量结果正确性和测量效率的因素 。

集中式空调水系统减阻流体性能研究

结合实验对阳离子表面活性剂（CTAC）减阻流体在流道中减阻性能作了测量，分析了温度、浓度、配比变化对流体减阻性能的影响。同时应用激光相位多普勒测速仪测量了流体的速度场。研究发现，加入减阻剂后流体的减阻率可达67％，具有明显的节能效果。