[发明专利]一种颗粒温度δv的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种颗粒温度δv的测量方法，尤其涉及一种以激光为光源，采用线阵相机成像，测量流化床内颗粒温度的方法。

背景技术

流化床是将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒具有流体的某些表观特征，流化床内的颗粒运动越剧烈，流化效果越好。按照流化床内的颗粒运动速度，流化床可分为：高速流化床、低速流化床、以及高低速混合流化床。

颗粒温度（granular temperature，<δv>）被用来表征流化床内颗粒随机运动的活跃程度，通过借鉴非均匀的稠密气体分子运动论的分析方法，把颗粒随机运动与气体分子的热运动相比拟，用颗粒温度描述颗粒由于碰撞造成的随机脉动，颗粒温度的大小表示了颗粒速度脉动的强弱，其定义为：

<δv>=1mΣi=1m(vi-v‾)2]]>

其中m为总颗粒数，v_i为第i个颗粒，为全部颗粒运动的平均速度。颗粒温度越高，则说明颗粒运动越剧烈，颗粒之间的流化效果越好。

目前颗粒温度测量的方法主要有：数字图像法，正电子发生法，磁共振成像法，但这些方法的时空分辨率都只能达到毫秒级和毫米级，仅能满足低速流化床颗粒温度测量的需要。在一些颗粒流医药化工工业、矿产业研究中，常需要用到颗粒高速运动的高速流化床，这些传统的方法就无法满足此时颗粒温度的测量。因此，如何测量颗粒温度是高速流化床和高低速混合流化床在使用过程中亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服传统技术的缺失和不足，提供一种高时空分辨率的颗粒温度测量方法，以满足高速流化床和高低速混合流化床的需要。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种颗粒温度δv的测量方法，用于流化床内颗粒温度的测量，其特征在于，测量方法包括以下步骤：

1）用激光作为光源，通过凹透镜扩散后照射在流化床内的颗粒上，在远场产生动态波动的散斑；

2）用成像装置以单位曝光时间T₀对散斑连续成像，总成像数为大于10000的偶数K，得到一系列曝光时间为T₀的散斑图像；

3）将散斑图像输入电脑，电脑将单位曝光时间T₀的散斑图像转换成单位曝光时间T₀的像素灰度值；

4）单位曝光时间T₀的像素灰度值经过计算得到颗粒温度δv随时间变化的情况。

本发明所提供的一种颗粒温度δv的测量方法还可以具有这样的特征：其中，成像装置为像素数量为N的线阵相机，散斑连续成像的总成像数为K，K为偶数，优选大于10000的偶数，N为1024。

本发明所提供的一种颗粒温度δv的测量方法还可以具有这样的特征：其中，将单位曝光时间T₀下的像素灰度值存入矩阵x：