[发明专利]多孔介质过渡流中观测涡结构的装置及方法

权利要求书

1.多孔介质过渡流中观测涡结构的装置，包括水槽、粒子图像采集系统、第一导管回路、第二导管回路以及蓄水池，其特征在于：

所述的水槽由固定墩固定，多孔介质置于水槽中段的支撑滤网上，水槽材料与多孔介质材料相同，以满足折射率匹配要求；压降传感器端口分别置于水槽上下两端，用于实时获取水流压降信息；

所述粒子图像采集系统包括高频粒子图像测速相机和激光面板，所述的激光面板垂直立于多孔介质材料中，所述高频粒子图像测速相机正对所述激光面板，用于获取高频多孔介质流的粒子图像；

所述的第一导管回路的入口接可变频离心水泵，用于消除所述可变频离心水泵的水流脉动；第一导管回路的一个出口接蓄水池，另一个出口通过灵敏流量计接第二导管回路的入口；

所述第二导管回路的出口接入水槽入流端，通过稳流滤网和导流板能减少水流掺气。

2.根据权利要求1所述的多孔介质过渡流中观测涡结构的装置，其特征在于：在所述的高频粒子图像测速相机与激光面板之间还设置有带通滤波器。

3.根据权利要求1所述的多孔介质过渡流中观测涡结构的装置，其特征在于：所述的第二导管回路通过调节阀控制启闭。

4.多孔介质过渡流中观测涡结构的方法，采用权利要求1所述的装置，其特征在于：

在水体中加入硫氰酸铵并调节其浓度，使硫氰酸铵水溶液折射率与多孔介质相同，完成流固折射率匹配；在水体中加入聚酰胺作为示踪粒子，调节其浓度，使其在激光面板上呈现最佳可视化图像；

调节可变频离心水泵工作频率，获取不同范围输出流速，可变频离心水泵外接第一导管回路，在灵敏流量计监测下，多余水体通过第一导管回路流回蓄水池，获得精准水流流速，从而建立特征雷诺数区间；

水流入流水槽前，流经稳流滤网，导流板使多余水流通过第二导管回路中的导流管流出，减少水体掺气，防止对多孔介质流产生折射影响；

水流进入水槽后，实时获取流体流经多孔介质前后压降信息，建立特征雷诺数与压降过程定量关系；调节高频粒子图像测速相机位置，在带通滤波器的辅助下，采集拍摄激光面板上图像，获取高频多孔介质流的粒子图像，结合自相关图像分析方法，获取流体局部涡结构。