[发明专利]刷式密封刷丝间微流动显示及压力损失测量系统及方法

权利要求书

1.刷式密封刷丝间微流动显示及压力损失测量系统，其特征在于，包括：

气源供气系统，用于供气；

可视离子产生捕捉系统，用于产生和捕捉可视化的烟线，烟线随微气流而流动；

实验段，与所述气源供气系统相连通；

其中，所述实验段内设有沿径向设置的导光光纤；

所述导光光纤的端部设有蓝色冷光源，另一端进行涂黑；

所述实验段在烟气流经所述导光光纤的前段设有前压力传感器，在流经所述导光光纤的后段设有后压力传感器；

所述可视离子产生捕捉系统包括可视离子产生捕捉控制器、油泵、毛细管、高速高清相机、油箱；

所述油泵与所述毛细管、所述油箱相连，并向所述毛细管供油，油液通过所述毛细管的小孔渗出；

所述可视离子产生捕捉控制器与所述毛细管相连接，通过施加电流使所述毛细管上均布的油液产生烟；

烟线随微气流而流动经过所述导光光纤，所述高速高清相机用于捕捉烟线轨迹。

2.根据权利要求1所述的刷式密封刷丝间微流动显示及压力损失测量系统，其特征在于：

所述气源供气系统包括空压机组、储气罐、调压阀；

所述空压机组对所述储气罐冲压打气；

所述调压阀可调节所述储气罐的出气压力。

3.根据权利要求2所述的刷式密封刷丝间微流动显示及压力损失测量系统，其特征在于：

所述实验段与所述储气罐之间设有管道、转接段以及扩压段。

4.根据权利要求1所述的刷式密封刷丝间微流动显示及压力损失测量系统，其特征在于：

所述实验段设有压力平衡网和气流平直蜂窝；

气流先经过所述压力平衡网和所述气流平直蜂窝，再经过所述毛细管。

5.根据权利要求1所述的刷式密封刷丝间微流动显示及压力损失测量系统，其特征在于：

所述油泵与所述毛细管之间设有进油胶管。

6.根据权利要求5所述的刷式密封刷丝间微流动显示及压力损失测量系统，其特征在于：

所述进油胶管还连接有回油管，所述回油管另一端伸向所述油箱。

7.根据权利要求1所述的刷式密封刷丝间微流动显示及压力损失测量系统，其特征在于：

所述实验段的顶板由光学玻璃构成。

8.刷式密封刷丝间微流动显示及压力损失测量方法，使用如权利要求1-9任一项所述的测量系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，组合制作部件装置，并按实验要求进行分系统调试；

步骤二，进行总体连接调试；

步骤三，开始正式实验准备，制定实验大纲和实验计划、技术要求；

步骤四，开始实验，按照实验大纲，安装刷丝密度为100的实验段，刷丝前压力设定为P1，待压力稳定后，打开可视离子产生捕捉控制器进行实验；测量刷丝前后的实际静压并做好记录；

步骤五，改变刷丝前压力为P2、P3、P4、P5，重复步骤四，至少完成五个压力的数据测量；

步骤六，更换刷丝密度不同的实验段，重复步骤四、步骤五，完成所有刷丝密度的实验测量；

步骤七，处理数据，定义压力损失系数为κ：κ＝(P_q-P_h)/P_q，式中P_q为刷丝前静压，P_h为刷丝后静压力；可以得到相同刷丝密度下损失系数随刷丝前压力变化的函数关系，不同刷丝密度相同刷丝前压力时，损失系数随刷丝密度和压力的变化函数关系；并得到对应工况下刷丝间的微流动机理，从而实现定性和定量的多维分析，从而获得性能更加优良刷丝密封结构。

9.根据权利要求8所述的刷式密封刷丝间微流动显示及压力损失测量方法，其特征在于：

步骤一中，分系统调试包括：

气源供气系统：包括空压机机组、储气罐、调压阀；对储气罐按设计压力进行打压充气，保持30分钟以上气罐压力无下降；

刷丝模拟调试：实际应用刷丝为金属刷丝，为保证流动可视化捕捉清晰的流动状态，实验采用玻璃导光光纤替代；直径与实际刷丝相同，并对刷丝密度进行定义；定义每平方厘米刷丝个数为刷丝密度，计为：n/cm²；刷丝模拟装置制作为整体式，分别制作刷丝密度为100、120、140、160、180、200的五个可以替换的刷丝模拟装置实验段；光纤刷丝的一端与蓝色冷光源相连，另一端使用黑色不透光漆封死；蓝色冷光源的亮度可以调节；打开蓝色冷光源，确保蓝光沿每一个光纤刷丝传播；

可视离子产生释放和捕捉系统调试：该系统是控制可视离子的产生，释放，并进行捕捉的自动化装置；单独调试每一个部件，油路系统：打开油泵，观察毛细金属多孔管表面是否有油滴产生，并记录从打开油泵到产生油滴的时间T_油；打开毛细管加热调整加热电流，记录每个电流下毛细管上产生烟的时间T_烟；调整捕捉装置以能拍到实验刷丝清晰照片为准；

压力测量调试：初读数正确，加载正负方向压力，读数规律正确。