[发明专利]一种分析剪切应力流场颗粒随流性的实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种分析剪切应力流场颗粒随流性的实验装置，其特征在于：包括喷口管组件(1)、储液箱(5)、循环泵(7)和PIV粒子图像测试系统(12)，其中，所述储液箱(5)、循环泵(7)和喷口管组件(1)由管路循环串联连接，所述储液箱(5)内装有混合实验颗粒的循环流体；

所述喷口管组件(1)包括进口段(101)、加速段(102)、喷口区(103)、分析段(104)和出口段(105)，所述进口段(101)与循环泵的管路连接，将循环流体平稳引入加速段(102)，所述加速段(102)为锥型变径管结构，所述加速段(102)的大端与进口段(101)对接，小端为喷口区(103)，所述喷口区(103)同时接入分析段(104)，并且分析段(104)的管径大于喷口区(103)的管径，经由加速段(102)加速后的流体从喷口区高速射入分析段(104)形成剪切应力流场，所述分析段(104)通过出口段(105)与储液箱的管路连接；

所述PIV粒子图像测试系统(12)的拍摄区域为经由加速段(102)、喷口区(103)后高速射入分析段(104)中形成的剪切应力流场区域。

2.根据权利要求1所述的一种分析剪切应力流场颗粒随流性的实验装置，其特征在于：所述喷口管组件(1)置于折射率校正水箱(2)内，所述折射率校正水箱(2)的两侧壁分别与进口段(101)和出口段(105)之间密封固定；

所述折射率校正水箱(2)内填装有浸没喷口管组件的循环流体；

所述PIV粒子图像测试系统(12)固定设置在折射率校正水箱(2)外。

3.根据权利要求2所述的一种分析剪切应力流场颗粒随流性的实验装置，其特征在于：所述喷口管组件(1)及折射率校正水箱(2)采用相同折射率的光学玻璃材料，所述循环流体采用折射率与上述光学玻璃接近的甘油水溶液。

4.根据权利要求1所述的一种分析剪切应力流场颗粒随流性的实验装置，其特征在于：所述喷口管组件(1)的两端管道分别设有第一压力表(3)和第四压力表(11)，所述循环泵(7)的进口和出口分别设有第二压力表(6)和第三压力表(8)。

5.根据权利要求4所述的一种分析剪切应力流场颗粒随流性的实验装置，其特征在于：所述喷口管组件(1)的进口管道上设有流量计(9)。

6.根据权利要求5所述的一种分析剪切应力流场颗粒随流性的实验装置，其特征在于：所述喷口管组件(1)的进口管道上还设有排气阀(10)。

7.根据权利要求6所述的一种分析剪切应力流场颗粒随流性的实验装置，其特征在于：所述喷口管组件(1)连接的出口管路上设有阻尼阀(4)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种分析剪切应力流场颗粒随流性的实验装置，其特征在于：所述进口段(101)与加速段(102)为一体管，所述进口段(101)与管路可拆卸连接，所述加速段(102)分为大端管径相同，小端管径在5-8mm之间变化的若干组，通过拆卸更换不同的进口段(101)与加速段(102)，与分析段(104)模拟一系列不同程度的剪切应力流场；所述分析段(104)和出口段(105)为等径的一体管，其管径为16mm。