[实用新型]一种试验用单颗粒释放装置

说明书

技术领域

本实用新型属于固液两相流体测试技术领域，涉及不同直径和密度的颗粒运动的高速摄影试验中颗粒的释放装置和释放方法，特别涉及一种高速摄像试验用单颗粒释放装置。

背景技术

为了探求流道内颗粒在水中的运动行为，高速摄影技术以其能够获得颗粒在流道内运动轨迹和速度等优点而被广泛应用于固液两相流体中固体颗粒的测试。一般颗粒的测试分为密相颗粒和稀相颗粒，而稀相颗粒的测试又包括单颗粒的测试，单颗粒的测试主要是用于颗粒在流体中的受力分析，测试其受到曳力、压力梯度力、虚拟质量力、Basset力等各个力对颗粒运动的影响，为数值模拟提供试验验证依据。而在固液两相流测试中，颗粒的释放位置对试验结果起着至关重要的作用，而且测试单颗粒的试验不能受到其它颗粒的影响。

目前流道内颗粒运动轨迹的高速摄像研究释放的颗粒都是在管道入口的水箱或水桶中，这种颗粒混合在水中一起被泵抽送到相应的流道，但是由于颗粒的随机性，其入口的释放位置难以确定，而且由于大部分颗粒的密度大于水，具有沉降作用，颗粒的抽送也很困难，另外抽送水体中含有颗粒数也很多，不能忽略颗粒之间的作用力，对分析流体对颗粒的作用力有影响。而已有的单颗粒释放大部分是基于开式的水槽中，这种流道与大气压接触，可以自由释放颗粒，而闭式管道等流道输送都是闭式的，流道内压力高于大气压，不能采用自由释放方式。而专业的力学测试引进先进的粒子发生器，这些发生器是由专业测试公司生产，造价高，应用不普遍，而且还需要要订做。另外即使采用这种先进的粒子发生器，也需要在管道上根据颗粒的直径大小进行打孔，但采用不一样直径颗粒试验时，则需要更换管道另行打孔，非常不便。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种试验用单颗粒释放装置，能够向闭式管道释放单颗粒，可以根据颗粒的粒径进行简单更换而无需对管道另行开孔，装置简单，易于制作，同时可以精确获得颗粒初始释放位置。

本实用新型采用的技术方案是：一种试验用单颗粒释放装置，该装置包括长螺栓、储存桶、底座、密封圈和方管，所述方管顶面开有阶梯式圆孔，所述阶梯式圆孔上部为大孔径，下部为小孔径，圆孔上设置有储存桶，所述储存桶通过桶外圆螺纹与底座连接，底座装有密封圈，用C型钳固定在方管上，储存桶通过桶内圆螺纹与长螺栓连接。

所述装置还包括弹性垫片，所述弹性垫片置于阶梯式圆孔和储存桶之间，并固定在阶梯式圆孔上部的大孔径上，以定位储存桶。

所述弹性垫片的材料为有弹性的橡胶材料，所述弹性垫片的内径采用大孔径和小孔径倒角过渡设计，所述弹性垫片的小孔径比颗粒的粒径大0.1～0.3mm，所述弹性垫片的大孔径与储存桶内圆孔径相等。

所述储存桶中下半部置入颗粒，用长螺栓的螺纹连接并密封储存桶上半部，且驱动颗粒；所述储存桶内圆孔径比颗粒的粒径大0.5～1mm。

所述储存桶的材料为有机玻璃。

利用长螺栓螺纹连接来封闭流体的同时驱动颗粒，靠弹性垫片的微小形变实现单颗粒释放。储存罐要预留一半位置给长螺栓以便达到密封水的作用。

方管开孔根据试验需要开其最大颗粒孔径，然后根据不同颗粒直径制作弹性垫片、储存桶和长螺栓。在颗粒粒径改变时，可以方便更换相应的弹性垫片、储存桶和长螺栓。这样对应一个方管孔径可以进行不同粒径试验。

本实用新型的有益效果为：

储存罐可以用圆柱形有机玻璃帮制作，便于进行内外圆的攻螺纹，而弹性垫片可以用橡胶垫自行制作，长螺栓可根据颗粒的粒径选取标准系列螺栓，允许两者直径差异在0.5~1mm范围内，只需要对一个底座进行特殊加工。所以装置结构简单，运行可靠，可在闭式流道内实现不同粒径的单颗粒释放。

附图说明

图1为单颗粒释放装置的结构示意图；

图2底座的三维局部剖视图；

图3弹性垫片的三维图；

图4储存桶的三维局部剖视图；

附图标记说明：1、长螺栓，2、储存桶，3、颗粒，4、底座，5、弹性垫片，6、密封圈，7、方管。

具体实施方式